高强球墨铸铁轧辊的球化孕育处理方法与流程

本发明涉及铸铁轧辊球化和孕育技术，尤其是一种高强球墨铸铁轧辊的球化孕育处理方法。

背景技术：

球化处理使铁水在凝固时碳以球状石墨的形式形核和生长,石墨球的形状主要受生长过程影响；硫氧是石墨球化的主要障碍，球化处理的首要问题是脱硫、脱氧。球墨铸铁轧辊中的石墨呈球状，对基体的割裂作用小，无应力集中现象，塑韧性好，强度高。因此都希望冶金铸铁轧辊凝固后的石墨组织得到球状石墨。

球化孕育处理时球化剂的选择一般遵循下述原则：铸态铁素体球墨铸铁选用低稀土球化剂；铸态珠光体球墨铸铁选用含铜或镍的球化剂；铁液中含钛、钒、铬、锡、锑、铅、锌等含量较高干扰元素，须用稀土含量较高的球化剂；干扰元素含量较低（总量小于0.1%)，可选用纯镁或镁合金球化剂；铁液含硫量较高时，采用稀土和镁含量较高的球化剂；硫含量较低时，选用低稀土低镁的稀土硅铁镁球化剂；冷却速度较快的金属型铸造条件下，可选用低稀土球化剂；冷却速度较慢的大型厚断面轧辊可选用钇基重稀土球化剂。

高强度球墨铸铁轧辊在轧钢行业得到广泛的应用，在“提产、提质、降本、创效”中发挥重要作用。因此，需要对球墨铸铁轧辊球化、孕育机理分析研究，以获得较高强度的球墨铸铁轧辊。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种产品强度高的高强球墨铸铁轧辊的球化孕育处理方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

（1）在球化处理包的包底背水侧依次加入球化剂、孕育剂、铁屑和钢板；

所述球墨铸铁轧辊的辊身直径d≤400mm时，采用轻稀土镁硅铁复合球化剂，加入量为15-18kg/t；采用复合稀土硅铁孕育剂，加入量为3-5kg/t；

所述球墨铸铁轧辊的辊身直径d＞400mm时，采用镍镁复合球化剂，加入量为4-6kg/t，以及重稀土硅铁球化剂，加入量为9-11kg/t；采用硅锆复合孕育剂，加入量为3-5kg/t；

（2）球化剂、孕育剂的加入方式，球化剂全部加入到包底背水一侧，孕育剂总量的2/3加入到包底，并覆盖在球化剂上面，将剩余的1/3的孕育剂在铁水出铁到后期随流一起冲入包内。

（3）球化孕育后进行浇注，浇注过程随流加入孕育剂进行随流孕育；所述随流孕育的孕育剂为硅锆复合孕育剂，加入量为1-1.5kg/t。

本发明所述步骤（1）中，在球化处理包的包底背水侧依次加入球化剂和孕育剂，再用20～30mm厚的铁屑和1～2mm厚的钢板覆盖压实；正对铁水流一侧加入碳酸钠即碱面，加入量为0.5～1.5kg/t。

本发明所述球墨铸铁轧辊的碳当量为3.6%～4.3%。

本发明所述步骤（2）中，出铁温度为1430～1450℃。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过向铁水中加入一定数量和特殊种类的球化剂和孕育剂，控制孕育工艺，实现球化及孕育处理任务，球化剂中的镁、铈等元素在铁水中形成的硫化物作为石墨核心，在长大过程中呈球状，有利于阻断裂纹的扩展，通过孕育剂控制石墨球的粒度，并细化晶粒，最终获得较高强度的球墨铸铁轧辊，抗拉强度由之前的400-450mpa提高到了600-650mpa。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明铁水球化处理包结构示意图；

图中h-包腔高；h-堤坝高；d-包平均直径；1-背水侧；2-迎水侧。

具体实施方式

本发明高强球墨铸铁轧辊的球化孕育处理方法采用下述工艺：

1、设备与原料：采用图1所示铁水球化处理包，该球化处理包的平均直径d与包高h的比为1:（1.5～2），包底设中间坝，中间坝高为h,并且满足中间坝高h=2p1h*ω%/p2，式中，p1为铁水球包盛放铁水的密度，p2为包内所加入球化剂和孕育剂的平均堆密度，ω%为球化剂和孕育剂按照铁水重量的百分比加入量，一般取ω值为2.2-2.5。

采用优质生铁、废钢和回炉料；采用20吨中频炉熔化钢铁料，熔清后炉前铁水成分控制在si＜1.4wt%、c3.8～3.9wt%。

2、球化孕育处理：

（1）球化处理包需要提前烘烤及清理干净。

（2）球化处理包包底背水侧依次加入球化剂、孕育剂、铁屑和钢板。

当球墨铸铁轧辊辊身直径d≤400mm时，使用轻稀土镁硅铁复合球化剂，牌号为fesimg8re7。压实后添加复合稀土硅铁孕育剂，牌号为195023，加入量为3-5kg/t。用干燥无锈20～30mm厚的碎铁屑和1～2mm厚的薄钢板覆盖压实。

当球墨铸铁轧辊辊身直径d＞400mm时，使用镍镁复合球化剂，牌号为nimg15，加入量为4-6kg/t；以及重稀土硅铁球化剂，牌号为tb3-8,加入量为9-11kg/t。压实后添加硅锆复合孕育剂，牌号为si75zr2，加入量为3-5kg/t。用干燥无锈20～30mm厚的碎铁屑和1～2mm厚的薄钢板覆盖压实。

（3）球化处理包包底正对铁水流一侧加入碳酸钠0.5～1.5kg/t，用于脱硫。

（4）出铁温度控制在1430～1450℃。

（5）出铁水时，前2/3的铁水力求以较快速度冲入球化处理包内，使铁水快速浸没球化剂并达到一定的深度；后1/3的铁水可以较慢冲入，以便控制出水量。

在后1/3的铁水出铁的过程中，随流加入孕育剂到球化处理包中进行铁水液面浮硅孕育，加入量为1-2kg/t。其中，当球墨铸铁轧辊辊身直径d≤400mm时，使用孕育剂为上述复合稀土硅铁孕育剂；当球墨铸铁轧辊辊身直径d＞400mm时，使用孕育剂为上述硅锆复合孕育剂。

（6）球化反应完毕，即镁光消失后，用铁耙充分搅拌包底，防止合金粘包。

（7）球化结束及时进行扒渣作业，待炉渣扒尽时将陶瓷纤维毯置于浇口侧附近并洒上除渣剂进行保温防氧化，把铁水包移致浇注处，等待1～2分钟后取样，开始浇注。

3、浇注：浇注过程采用随流孕育，孕育剂为上述硅锆复合孕育剂，粒度为1～3mm，加入量为1-1.5kg/t，加入方式为：用报纸包裹成单重相同的小袋，均匀扔入浇口杯中。浇铸后球墨铸铁成分，提高其碳硅含量，使其接近共晶成分使其接近共晶成分，碳当量3.6～4.3%。

本发明球墨铸铁的成分要求，按质量分数计：c3.0-3.5%,si1.8-2.2%，mn0.5-1.0%,p≤0.1,s≤0.03,ni0.5-1.0,cr≤0.15,mg0.05-0.08%。其余为铁和不可避免的杂质元素；

实施例1－6：本高强球墨铸铁轧辊的球化孕育处理方法的具体工艺如下所述。

（1）实施例1－3为辊身直径d≤400mm球墨铸铁轧辊的生产工艺，具体参数见表1；实施例4－6为辊身直径d＞400mm球墨铸铁轧辊的生产工艺，具体参数见表2。

表1：实施例1－3的工艺参数

表2：实施例4－6的工艺参数

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