一种铸钢轧辊电加热装置及其电加热方法

1.一种铸钢轧辊的电加热方法，所述铸钢轧辊为半钢轧辊或合金钢轧辊，所述铸钢轧辊的电加热装置包括升降导向装置（1）、立柱（4）、底座（5）、伸缩横梁（6）、石墨电极（9）、可控硅加热电源（12），立柱（4）安装在底座（5）上，立柱（4）上安装有升降导向装置（1），伸缩横梁（6）的一端安装在立柱（4）的上端，伸缩横梁（6）的另一端安装石墨电极（9），石墨电极（9）位于轧辊模型（10）的上方，石墨电极（9）垂直向下与轧辊模型（10）的上端相对，可控硅加热电源（12）的输出正极（2）与石墨电极（9）相连接，可控硅加热电源（12）的输出负极（11）与轧辊模型（10）相连接，其特征在于，它采用以下步骤进行：
a.在铸钢轧辊浇注完成后，先在浇口杯插入一根圆钢与输出负极相连，启动可控硅加热电源；
b.将平车推到正对轧辊模型的位置，用手动开关将石墨电极升起，开动前后开关利用伸缩横梁将石墨电极移动到铸钢轧辊冒口正上方，开动下降开关，将石墨电极插入冒口中的钢液中并观察电压、电流表值，这时可看到液面处的弧光；
c.向冒口内加发热剂，发热剂要覆盖完全，不裸露钢水，在加热过程中适时补加发热剂；
所述可控硅加热电源采用以下四种电加热模式：
第一种模式：时间段为0-0.5小时、0.5-1小时、1-1.5小时、1.5-2小时，可控硅加热电源档位均为5档，电流强度均为1800A，电压强度均为44V；
第二种模式：时间段为小于等于0.5小时、大于0.5小时小于等于1小时、大于1小时小于等于1.17小时、大于1.17小时小于等于1.5小时，其对应的可控硅加热电源档位分别为6档、
6档、6档、7档，对应的电流强度分别为2200A、2200A、2200A、2800A，电压强度均为44V；
第三种模式：时间段为小于等于2小时、大于2小时小于等于3小时、大于3小时小于等于
5小时、大于5小时小于等于5.5小时、大于5.5小时小于等于6小时，其对应的可控硅加热电源档位分别为7档、6档、5档、4档、7档，对应的电流强度分别为2800A、2200A、1800A、1600A、
2800A，电压强度均为44V；
第四种模式：时间段为小于等于1小时、大于1小时小于等于2小时、大于2小时小于等于
3小时、大于3小时小于等于3.5小时、大于3.5小时小于等于4小时，其对应的可控硅加热电源档位分别为7档、6档、5档、4档、7档，对应的电流强度分别为2800A、2200A、1800A、1600A、
2800A，电压强度均为44V；
半钢轧辊按照不同的钢水量和冒口直径采用以下不同的电加热模式：
钢水量10-15吨、冒口直径540-650mm和钢水量 15-25吨、冒口直径650-840mm采用第一种模式；钢水量25-30吨、冒口直径840-910mm采用第二种模式；钢水量 30-40吨、冒口直径
910-1050mm采用第四种模式；
合金钢轧辊按照不同的钢水量和冒口直径采用以下不同的电加热模式：
钢水量10-20吨、冒口直径540-840mm采用第一种模式；钢水量20-35吨、冒口直径840-
900mm采用第三种模式；钢水量 35-60吨、冒口直径900-1150mm采用第三种模式。
2.根据权利要求1所述的铸钢轧辊的电加热方法，其特征在于：所述底座（5）和可控硅加热电源（12）安装在平车（13）上，平车（13）下部铺设轨道（14），平车（13）车轮与轨道（14）相匹配。
3.根据权利要求1所述的铸钢轧辊的电加热方法，其特征在于：所述升降导向装置（1）包括钢丝绳（3）、钢丝绳导轮（7）、交流电动机（8）和升降开关，钢丝绳（3）的两端分别与伸缩横梁（6）和交流电动机（8）相连接，钢丝绳导轮（7）安装在立柱（4）下部，升降开关与交流电动机（8）相连接。

一种铸钢轧辊电加热装置及其电加热方法\n技术领域\n[0001] 本发明是一种适用于铸钢轧辊生产中的电加热装置及使用这种装置的电加热方法，属于铸钢轧辊的生产设备及方法技术领域。\n背景技术\n[0002] 铸钢轧辊是轧机的重要部件，在轧辊生产中，如何提高铸钢轧辊的工艺出品率，减少疏松、缩孔等质量缺陷，一直是轧辊生产过程中技术人员和操作工人注重解决的技术问题。在常法铸钢轧辊生产中，原铸造工艺采用保温冒口，工艺出品率控制在63%-68%，浇注完成后间隔20-40分钟，使用小包高温钢水点冒口。但在机加工过程中，发现部分轧辊上辊颈出现疏松缺陷，严重影响轧辊的外观和成品率，对一些有特殊要求的轧辊则造成轧辊报废。\n[0003] 现有的电加热模式为：时间段为3小时以上，电流强度为1800A，电压强度为40V。这种电加热工艺用在常法铸钢轧辊的生产上能够在一定程度上减少钢水用量，但不能完全解决铸钢轧辊上辊颈疏松、缩孔等质量缺陷，而且部分铸钢轧辊出现晶粒粗大现象，最终导致报废，这些存在质量问题的铸钢轧辊约占全部电加热轧辊的20%，每年会因此造成比较大的损失。\n[0004] 鉴于这种情况，有必要对现有的铸钢轧辊生产设备及方法进行改进。\n发明内容\n[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供铸钢轧辊生产中电加热装置的应用方法及配套工艺。这种电加热装置的应用方法及配套工艺可以提高铸钢轧辊的工艺出品率，解决铸钢轧辊上辊颈疏松、缩孔等质量问题，减少废品，降低成本消耗。\n[0006] 解决上述技术问题的技术方案是：\n[0007] 一种铸钢轧辊的电加热装置，它包括升降导向装置、立柱、底座、伸缩横梁、石墨电极、可控硅加热电源，立柱安装在底座上，立柱上安装有升降导向装置，伸缩横梁的一端安装在立柱的上端，伸缩横梁的另一端安装石墨电极，石墨电极位于轧辊模型的上方，石墨电极垂直向下与轧辊模型的上端相对，可控硅加热电源的输出正极与石墨电极相连接，可控硅加热电源的输出负极与轧辊模型相连接。\n[0008] 上述铸钢轧辊的电加热装置，所述底座和可控硅加热电源安装在平车上，平车下部铺设轨道，平车车轮与轨道相匹配。\n[0009] 上述铸钢轧辊的电加热装置，所述升降导向装置包括钢丝绳、钢丝绳导轮、交流电动机和升降开关，钢丝绳的两端分别与伸缩横梁和交流电动机相连接，钢丝绳导轮安装在立柱下部，升降开关与交流电动机相连接。\n[0010] 一种使用上述电加热装置的铸钢轧辊电加热方法，它采用以下步骤进行：\n[0011] a.在铸钢轧辊浇注完成后，先在浇口杯插入圆钢一根与输出负极相连，启动可控硅加热电源；\n[0012] b.将平车推到正对轧辊模型的位置，用手动开关将石墨电极升起，开动前后开关利用伸缩横梁将石墨电极移动到铸钢轧辊冒口正上方，开动下降开关，将石墨电极插入冒口中的钢液中并观察电压、电流表值，这时可看到液面处的弧光；\n[0013] c.向冒口内加发热剂，发热剂要覆盖完全，不裸露钢水，在加热过程中适时补加发热剂。\n[0014] 上述铸钢轧辊电加热方法，它的可控硅加热电源采用以下四种电加热模式：\n[0015] 第一种模式：时间段为0-0.5小时、0.5-1小时、1-1.5小时、1.5-2小时，可控硅加热电源档位均为5档，电流强度均为1800A，电压强度均为44V；\n[0016] 第二种模式：时间段为0-0.5小时、0.5-1小时、1-1.17小时、1.17-1.5小时，可控硅加热电源档位为6档、6档、6档、7档，电流强度为2200A、2200A、2200A、2800A，电压强度均为\n44V；\n[0017] 第三种模式：时间段为0-2小时、2-3小时、3-5小时、5-5.5小时、5.5-6小时，可控硅加热电源档位为7档、6档、5档、4档、7档，电流强度为2800A、2200A、1800A、1600A、2800A，电压强度均为44V；\n[0018] 第四种模式：时间段为0-1小时、1-2小时、2-3小时、3-3.5小时、3.5-4小时，可控硅加热电源档位为7档、6档、5档、4档、7档，电流强度为2800A、2200A、1800A、1600A、2800A，电压强度均为44V。\n[0019] 上述铸钢轧辊电加热方法，半钢轧辊按照不同的钢水量和冒口直径采用以下不同的电加热模式：\n[0020] 钢水量10-15吨、冒口直径540-650mm和钢水量 15-25吨、冒口直径650-840mm采用第一种模式；钢水量25-30吨、冒口直径840-910mm采用第二种模式；钢水量 30-40吨、冒口直径910-1050mm采用第四种模式。\n[0021] 上述铸钢轧辊电加热方法，合金钢轧辊按照不同的钢水量和冒口直径采用以下不同的电加热模式：\n[0022] 钢水量10-20吨、冒口直径540-840mm采用第一种模式；钢水量20-35吨、冒口直径\n840-900mm采用第三种模式；钢水量 35-60吨、冒口直径900-1150mm采用第三种模式。\n[0023] 本发明的有益效果是：\n[0024] 本发明在铸钢轧辊模型旁安装了电加热装置，电加热装置的石墨电极插入冒口中的钢液中，可控硅加热电源通电，引燃电弧，在电弧的高温作用下将轧辊的冒口端上部熔化，达到补缩目的。本发明在电加热方法中采用不同的电加热模式，针对不同材质的轧辊、不同的钢水量和不同的冒口直径选用不同的电加热模式，可以到达最佳的加热效果。本发明通过电加热装置和使用这种装置的电加热方法提高了铸钢轧辊的工艺出品率，将工艺出品率从现有的63%-68%提高到了80%-83%，解决了铸钢轧辊上辊颈疏松、缩孔等质量问题，减少了废品，降低了成本消耗，显著地提高了企业的经济效益。\n附图说明\n[0025] 图1是本发明的结构示意图。\n[0026] 图中标记如下：升降导向装置1、输出正极2、钢丝绳3、立柱4、底座5、伸缩横梁6、钢丝绳导轮7、交流电动机8、石墨电极9、轧辊模型10、输出负极11、可控硅加热电源12、平车\n13、轨道14。\n具体实施方式\n[0027] 本发明的工作原理：\n[0028] 本发明将380V三相交流电利用可控硅电源转换成低压直流电，可控硅电源是一个特殊的变压器，所不同的是变压器接负载时电压下降小, 可控硅电源接负载时电压下降大，这主要是通过调解磁通和串联电感的电感量来实现的，可控硅电源在次级线圈的两端是铸钢轧辊和石墨电极，引燃电弧，在电弧的高温作用下将轧辊的冒口端上部熔化，达到补缩目的。\n[0029] 本发明由升降导向装置1、输出正极2、钢丝绳3、立柱4、底座5、伸缩横梁6、钢丝绳导轮7、交流电动机8、石墨电极9、轧辊模型10、输出负极11、可控硅加热电源12、平车13、轨道14组成。\n[0030] 图中显示，立柱4安装在底座5上，立柱4上安装有升降导向装置1。升降导向装置1包括钢丝绳3、钢丝绳导轮7、交流电动机8和升降开关，钢丝绳3的两端分别与伸缩横梁6和交流电动机8相连接，钢丝绳导轮7安装在立柱4下部，升降开关与交流电动机8相连接。\n[0031] 图中显示，伸缩横梁6的一端安装在立柱4的上端，伸缩横梁6的另一端安装石墨电极9，石墨电极9位于轧辊模型10的上方，石墨电极9垂直向下与轧辊模型10的上端相对。\n[0032] 图中显示，可控硅加热电源12的输出正极2与石墨电极9相连接，可控硅加热电源\n12的输出负极11与轧辊模型10相连接。本发明的一个实施例的可控硅加热电源12为KH-\n3200型可控硅加热电源。\n[0033] 图中显示，底座5和可控硅加热电源12安装在平车13上，平车13下部铺设轨道14，平车13可以沿着轨道14移动。\n[0034] 本发明的电加热方法，它采用以下步骤进行：\n[0035] a.在铸钢轧辊浇注完成后，先在浇口杯插入直径Φ30*1500圆钢一根与输出负极\n11相连，启动可控硅加热电源12；\n[0036] b.将平车13推到正对轧辊模型10的位置，用手动开关将石墨电极9升起，开动前后开关利用伸缩横梁6将石墨电极9移动到铸钢轧辊冒口正上方，开动下降开关，将石墨电极9插入冒口中的钢液中并观察电压、电流表值，这时可看到液面处的弧光；\n[0037] c.向冒口内加发热剂，发热剂要覆盖完全，不裸露钢水，在加热过程中适时补加发热剂。\n[0038] 加热初期由于钢水液态收缩和凝固收缩的影响，收缩的比较快，电流、电压均不太稳定，这时操作工应密切注意电压，电流情况，及时调整石墨电极9插入的深度，整个加热过程所用时间要根据轧辊的材质、钢水量、规格等确定。\n[0039] 在实施本发明的过程中，以铸钢轧辊充型、凝固过程数值模拟技术为核心对铸钢轧辊的成型过程进行工艺分析和质量预测，能够显示铸钢轧辊详细的凝固过程、完全凝固时间、上辊颈疏松程度等信息，能够协助工艺人员完善铸钢轧辊电加热工艺。\n[0040] 本发明应用华铸CAE铸造工艺分析软件对铸钢轧辊充型、凝固过程数据模拟，进行工艺分析和质量预测，调整铸钢轧辊电加热工艺，以求达到理想效果。通过对不同规格、材质的铸钢轧辊电加热工艺的试验，不断完善并得到以下四种成功的铸钢轧辊电加热模式：\n[0041] 第一种模式：时间段为0-0.5小时、0.5-1小时、1-1.5小时、1.5-2小时，可控硅加热电源档位均为5档，电流强度均为1800A，电压强度均为44V；\n[0042] 第二种模式：时间段为0-0.5小时、0.5-1小时、1-1.17小时、1.17-1.5小时，可控硅加热电源档位为6档、6档、6档、7档，电流强度为2200A、2200A、2200A、2800A，电压强度均为\n44V；\n[0043] 第三种模式：时间段为0-2小时、2-3小时、3-5小时、5-5.5小时、5.5-6小时，可控硅加热电源档位为7档、6档、5档、4档、7档，电流强度为2800A、2200A、1800A、1600A、2800A，电压强度均为44V；\n[0044] 第四种模式：时间段为0-1小时、1-2小时、2-3小时、3-3.5小时、3.5-4小时，可控硅加热电源档位为7档、6档、5档、4档、7档，电流强度为2800A、2200A、1800A、1600A、2800A，电压强度均为44V。\n[0045] 本发明在生产中，针对不同材质的轧辊、不同的钢水量和不同的冒口直径选用不同的电加热模式，可以到达最佳的加热效果。\n[0046] 上述使用电加热装置的电加热方法，铸钢轧辊按照不同的材质、钢水量和冒口直径采用以下不同的电加热模式：\n[0047] 半钢轧辊按照不同的钢水量和冒口直径采用以下不同的电加热模式：\n[0048] 钢水量10-15吨、冒口直径540-650mm和钢水量 15-25吨、冒口直径650-840mm采用第一种模式；钢水量25-30吨、冒口直径840-910mm采用第二种模式；钢水量 30-40吨、冒口直径910-1050mm采用第四种模式。\n[0049] 合金钢轧辊按照不同的钢水量和冒口直径采用以下不同的电加热模式：\n[0050] 钢水量10-20吨、冒口直径540-840mm采用第一种模式；钢水量20-35吨、冒口直径\n840-900mm采用第三种模式；钢水量 35-60吨、冒口直径900-1150mm采用第三种模式。\n[0051] 以下是几种不同规格和材质的铸钢轧辊采用电加热方法前后对比。\n[0052]\n[0053] 经过改进后的4种电加热模式在铸钢轧辊生产中得以广泛应用，取得了满意的效果。该电加热工艺存在以下优点：\n[0054] （1）能够最大程度减少钢水用量，提高铸钢轧辊工艺出品率；\n[0055] （2）完全解决了铸钢轧辊上辊颈疏松、缩孔质量缺陷，未出现轧辊晶粒粗大导致铸钢轧辊报废的现象；\n[0056] （3）提高了铸钢轧辊的产品合格率。