专利名称：离心复合球墨铸铁轧辊的生产方法
技术领域：
本发明属于离心铸造轧辊技术。主要适用于轧钢所需的球墨铸铁轧辊的离心复合制造。
离心复合球墨铸铁轧辊在轧钢生产领域中具有广泛的应用前景。这种轧辊的生产方法首先是将外层球墨铸铁铁水浇入具有一定旋转速度的离心机上铸型内，当外层铁水刚刚凝固时，再浇入芯部球墨铸铁铁水，使两种不同性能的材料达到完全的冶金结合，而且轧辊的外层球墨铸铁又不致于产生任何球化衰退。造成轧辊外层球化衰退一方面是铁水中Mg的衰退和偏析;另一方面是芯部铁水对已凝固外层的部分重熔，这部分重新熔化区能否继续凝固成球墨铸铁取决于所用球化剂的性质和在铁水中的残留量。
在现有离心复合球墨铸铁轧辊的生产方法中，通常以Mg作为外层铁水的球化剂。但Mg具有急剧衰退和离心偏析的缺点，使之产生重的球化衰退现象，特别是外层浇注较厚的球墨铸铁轧辊时，这个问题更为严重。同时，由于球墨铸铁是以粥状形式凝固的，温度梯度小，因此，重熔区往往很宽;另一方面，由于离心力的作用，使浇入铸型内的外层铁水立即沿铸型内壁铺开，增加了铁水与空气的接触，加剧了Mg的衰退几率。日本专利昭59-130667采用Mg进行球化处理后，又加入0.01～0.1%稀土，并采用Ca、Ba等长效孕育剂和对铁水进行氩气处理，可以浇注外层为100mm厚的轧辊，但Mg的衰退仍未解决，仍不可避免;同时，还需严格控制浇注工艺，其成品率很难保证，对于外层厚度大于100mm的复合轧辊将更是无法满足要求。
本发明的目的在于提供一种离心复合球墨铸铁轧辊的生产方法，不仅要完全解决由于芯部铁水对已凝固外层铁水的重熔或外层凝固时间较长而造成的球化衰退问题，而且使外层的浇注厚度不受球化的限制，即可生产任意外层厚度的复合球墨铸铁轧辊，保证复合球墨铸铁轧辊的性能和质量。
为达到上述目的，本发明采用了如下主要技术措施(1)轧辊外层和芯部均采用球墨铸铁。
(2)调整轧辊外层及芯部铁水的化学成分。
(3)外层铁水采用重稀土钇球化剂进行球化处理;芯部铁水采用稀土镁球化剂进行球化处理。
(4)轧辊外层及芯部球墨铸铁进行离心复合。
经调整后，轧辊外层铁水的化学成分(重量%)为C2.9-3.8%，Si1.0～2.5%，Mn0.3～1.0%，Ni0.5～5.0%，Cr0.1～1.0%，Mo0.1～1.0%，Y0.12～0.5%，P＜0.2%，S＜0.03%，余为Fe。
其中控制稀土含量范围是出于如下依据当球墨铸铁中稀土残留量小于0.12%时，将起不到球化效果，当稀土残留量超过0.5%时，将出现石墨碎化，同时反石墨化倾向加剧，造成不良后果。
轧辊芯部铁水的化学成分(重量%)为C3.0～3.8%，Si1.5～2.5%，Mn0.2～0.8%，Ni0.2～1.5%，Cr＜0.5%，Mo＜0.5%，Sn＜0.3%，Mg0.03～0.10%，RE＞0.02%，P＜0.15%，S＜0.03%，余为Fe。
轧辊外层铁水球化采用重稀土Y(钇)作为球化剂，Y的加入量为外层铁水总量的0.2～1.0%，同时加入Si-Fe进行孕育处理，Si的加入量为铁水总量的0.3～0.9%，球化处理温度为1440～1480℃。
轧辊芯部铁水采用稀土镁作球化剂，稀土镁的化学成分(重量%)为Mg8.6%，RE8.4%，Si42%，余为Fe。稀土镁的加入量为芯部铁水总量的1.2～2.5%，并采用Si-Fe进行孕育处理Si的加入量为铁水总量的0.3～0.8%;球化处理温度为1400～1450℃，此外，在浇注时还加入Si-Fe粉进行瞬时孕育，其Si的加入量为芯部铁水总量的0.05～0.2%。
轧辊的离心复合过程如下当外层铁水进行球化处理后，浇入到具有一定旋转速度的离心机上的铸型内，使外层铁水在离心力作用下结晶，凝固成高密度的外层。外层铁水的浇注温度为1350～1400℃，浇注时铸型的温度为150～250℃。当外层铁水凝固后，再浇入已经球化处理后的芯部铁水，使两层球墨铸铁达到完全的冶金结合。芯部铁水的浇注温度为1350～1390℃。
与现有技术相比，本发明具有如下优点1.采用重稀土钇作球化剂所处理的球墨铸铁抗衰退能力强。Mg的衰退速度为0.001～0.004%/分钟，而Y的衰退速度为0.0008%/分钟。
2.在稀土钇球化的球墨铸铁在重熔后，其球状石墨具有明显的遗传性。这一固有的重熔特征是镁球化的球墨铸铁所没有的。
3.重稀土钇处理后的铁水，含硫量低，当扒渣后，不产生回硫现象。
4.现有技术浇注100mm厚的外层时，需要对铁水进行氩气处理，并采用Ca、Ba等长效孕育剂，方能达到球化效果，且浇注厚度受到限制;本发明则不需要对铁水进行任何特殊处理，仅采用重稀土钇球化和普通的Si-Fe孕育就能使外层铁水的浇注厚度达到100mm以上，即并且浇注厚度不受球化因素的限制。
5.稀土钇球化的球墨铸铁轧辊，其使用寿命比整体浇注的镁球墨铸铁轧辊的使用寿命提高一倍以上。
6.由于钇的比重约为镁比重的3倍，因此重稀土钇球墨铸铁不会象镁球墨铸铁轧辊那样出现离心偏析层。
7.钇的沸点高，球化反应平稳，无强烈镁光和烟雾，减少了对天气的污染，并改善了劳动条件。
实施例采用本发明所述的离心复合球墨铸铁轧辊的生产方法，试制四批离心复合球墨铸铁轧辊。四批复合轧辊的外层及芯部铁水的化学成分如表1所示。外层及芯部铁水所采用的球化剂及加入量、工艺参数等如表2所示。
权利要求
1.一种离心复合球墨铸铁轧辊的生产方法，首先将球化处理后的外层铁水，浇入到具有一定旋转速度的离心机上的铸型内，外层铁水的浇注温度为1350～1400℃，浇注时，铸型的温度为150～250℃；当外层铁水凝固后，再浇入经球化处理后的芯部铁水，芯部铁水的浇注温度为1350～1390℃，其特征在于A、离心铸造的轧辊外层及芯部均为球墨铸铁；B、轧辊外层铁水的化学成分(重量%)为C2.9～3.8%，Si1.0～2.5%，Mn0.3～1.0%，Ni0.5～5.0%，Cr0.1～1.0%，Mo0.1～1.0%，Y0.12～0.5%，P＜0.2%，S＜0.03%，余为Fe。C、轧辊外层铁水采用稀土钇(y)为球化剂，钇的加入量为外层铁水总量的0.2～1.0%。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于在芯部浇注时还加入Si～Fe粉进行瞬时孕育，其Si的加入量为芯部铁水总量的0.05～0.2%。
全文摘要
本发明为一种离心复合球墨铸铁轧辊的生产方法。其主要特征是离心复合铸造的轧辊，其外层及芯部均为球墨铸铁。外层铁水的球化剂采用重稀土钇，钇的加入量为外层铁水总量的0.2～1.0％，使得外层铁水的钇含量为0.12～0.5％。采用重稀土钇作球化剂，具有抗衰退能力强，其球状石墨具有明显的遗传性，可以浇注外层厚度大于100mm的轧辊。轧辊的使用寿命比整体浇注的镁球墨铸铁轧辊提高一倍以上。
文档编号B22D19/16GK1070600SQ9210964
公开日1993年4月7日 申请日期1992年8月24日 优先权日1992年8月24日
发明者宫开令, 崔佩庸, 张欣, 董文座, 宋新民 申请人:冶金工业部钢铁研究总院, 冶金部钢铁研究总院丰南县轧辊厂