[发明专利]复合铸铁轧辊及其铸造方法

说明书

本发明涉及一种冶金轧辊及其铸造方法，特别涉及一种铸铁轧辊及其铸造方法的改进，属于冶金工业大型消耗工具的铸造技术。

目前，冶金轧辊的生产，特别是铸铁轧辊，为了提高其综合性能，采取不同的方法，其中复合铸铁轧辊是以冲洗法或半冲洗法置换辊芯铁水提高轧辊强度，或采用高心铸造方法。

在《铸铁轧辊生产》(1988年1月冶金工业出版社第53页)中，介绍了一种冷硬球墨复合轧辊，其目的提高轧辊强度和辊身表面硬度，增强抗裂纹性能，其构成是将铁液球化处理后，使辊身表面形成冷硬白口层，然后用高强度铸铁浇注辊芯，或者采取内层铁液中冲入一定数量硅铁粒，改变辊芯组织和性能，有时也用所谓冲洗法或者半冲洗法置换芯部铁液提高辊芯强度，构成灰口区与辊身的表面白口区之间形成一个过渡层。这些组织的形成，其中影响轧辊性能的重要因素是化学成分，按现行铸铁轧辊化学成分的标准规定，往往因为铸造方法和生产实践影响因素复杂难于掌握，特别如宽厚板轧机轧辊，因辊身长，轧辊的重量大，工作负荷条件苛刻，往往不能满足要求，表面剥落，生产中断辊事故时有发生，特别采用冲洗法或半冲洗法，轧辊强度，辊身工作层硬度及抗剥落性、耐磨性难于同时提高，铸造时铁水利用率只有30～60％，浪费大。此外，球化处理铁水时往往用压力加镁或敞口包包底加筑堤方法，工艺复杂。当离心铸造轧辊时势必提高铁水温度，往往球化及孕育衰退严重，影响提高轧辊强度，不能满足现代轧钢生产要求。

在中国发明专利申请公开说明书CN85102836A中，公开了一种离心铸造双金属套管的方法，其目的是简化工艺降低成本，构成是将金属套的外层和芯部用两种金属离心铸造形成内外两层套管冶金结合，其外层套管内表面熔渣须在内层金属液中游浮到内层金属液内表面，但这对于辊身长重量大的轧辊，因铸件大不仅离心铸造和双金属结合难度大，而且无保护渣时的熔浮也是很难解决。只限于立式离心铸造，不能满足要求。

在EPO525932A1中公开了一种复合轧辊及其制造方法，其目的是提供一种具有良好金属组织结构、耐磨坚硬的辊身壳体和辊芯组成的复合轧辊及其制造方法，其构成是辊身壳体部分用合金冷硬铸铁制成，主要含有C2.5～3.5％，Si0.5～1.5％，Mn0.5～1.5％，P≤0.1％，S≤0.05％，Ni3.0～5.0％，Cr1.0～2.5％，Mo0.1～1.5％，其余为Fe和伴随杂质，辊芯部分用坚硬铸铁或铸钢制成，采用离心铸造方法，制成复合轧辊，通过控制温度范围和壳体生成速度，使结晶微粒直径8如μm为最初结成或者表面深度50mm微粒直径大于30μm，在深度50mm的初始结成微粒平均直径m₂≤1.2m₁，m₁是辊体表面最初结成的微粒直径，其效果主要不足是尽管辊身工作层的性能满足要求，但轧辊的综合性能，特别由于辊芯部分缺乏解决措施，难于满足大型、中厚板轧机对轧辊强度与刚度的要求。

本发明的目的在于克服上述现有技术中不足之处，提供一种合金铸铁与球墨铸铁复合的轧辊及其离心铸造与静态铸造的复合铸造方法，提高轧辊强度和辊面硬度及其抗剥落性及耐热耐磨性能，以满足轧制力大的宽厚板轧机要求的复合铸铁轧辊。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

辊身工作层为高镍铬合金铸铁和辊芯为球墨铸铁构成的复合铸铁轧辊，辊芯球墨铸铁的成分含有：C3.0～3.4％，Si1.7～2.8％，Mn0.5～0.9％，P0.1～0.3％，S≤0.02％，Y0.006～0.03％，Mg0.02～0.09％，Ba0.001～0.2％，Ca0.001～0.01％。

辊身工作层高镍铬合金铸铁的成分为：C3.0～3.4％，Si0.8～1.0％，Mn0.5～0.8％，P0.1～0.2％，S≤0.03％，Ni4.0～4.3％，Cr1.4～1.8％，Mo0.2～0.4％，其余为Fe，它与辊芯球墨铸铁熔铸冶金结合。

本发明的目的还可以通过以下措施达到：

辊芯部分的球墨铸铁的成分中，还含有抑制石墨出现碎块改善辊芯球化作用的Sb，其含量＜0.02％。

制造本发明复合铸铁轧辊的铸造方法，该方法包括辊芯铸铁水铸前孕育处理、球化处理和复合铸造，按以下次序和步骤进行：

辊芯部分的铁水处理：铸前在炉前敞口平底铁水包内底部一侧，依照如下顺序加入孕育剂、球化剂，控制球化及化学成分：

(1)加孕育剂，含Ba4.0～9.0％，Ca1.0～3.0％，Si40.0～60.0％，其余为Fe的铁硅钡合金，加入质量比0.8～1.8％；