[发明专利]球墨铸铁及离心复合铸造轧辊

说明书

技术领域

本发明是对厚大断面球墨铸铁的改进，与传统厚大断面球墨铸铁制造技术所要求的低温球化处理、低温浇注不同，本发明是在与高铬铸钢实现冶金熔合的前提下，采用高温球化处理、高温浇注，通过合金化、使用两种球化剂处理、添加防止石墨畸变的微量元素等技术措施，使球墨铸铁适用于制造高铬铸钢离心复合铸造轧辊辊芯及辊颈，满足热连轧机粗轧机架对轧辊强度、硬度的技术要求。

背景技术

热连轧机粗轧机架一般由两个机架组成，其中使用高铬铸钢离心复合铸造轧辊作为工作辊，轧辊辊身高铬钢工作层与温度高达900～1000℃的轧材接触，辊身表面温度高达500℃，反复被轧材加热及冷却水冷却，经受温度变化幅度较大的激冷激热作用，在轧辊使用后期，高铬铸钢与球墨铸铁的冶金熔合区亦受到复杂的应力作用，而辊颈部分主要是承受弯矩和扭矩作用，因此对辊颈强度和硬度、冶金熔合质量有严格的技术要求。目前在高铬铸钢离心复合铸造轧辊中存在的与球墨铸铁制造质量有关的缺陷有：与高铬铸钢冶金熔合不良、轧辊裂纹甚至断辊、球化不良、抗拉强度<400MPa、硬度低于HSD35、碳化物含量>10％等等。

国家标准GB/T1504-2008铸铁轧辊规定了用于复合轧辊工作层材料的球墨铸铁化学成分，但未表明芯部球墨铸铁可采用的化学成分及制造方法。应用于工作层的球墨铸铁中合金元素含量较高，会形成大量共晶碳化物，若用于大型高铬铸钢离心复合铸造轧辊芯部材料，在制造及轧制钢材过程中易发生断辊事故。其它国标中规定的球墨铸铁，由于受离心复合铸造轧辊辊颈尺寸及热处理温度限制，也不适用于制造大型高铬铸钢离心复合铸造轧辊的辊芯及辊颈。

中国专利CN85102865A公开了高铬轧辊钢及其轧辊的化学成分，表明采用离心浇注技术可生产高铬轧辊，制造热带钢精轧前段机座工作辊时，芯部采用优质灰口铸铁，采用轧辊铸后缓冷工艺，采用930℃以上奥氏体化。此制造工艺存在工作层耐磨性较差、辊颈强度难以满足现代轧机的要求等问题；在制造带钢冷轧机工作辊时，芯部材料选用球墨铸铁，其组成为(wt％)：C2.8-3.0，Si2.2-2.6，Mn0.4-0.8，Ni0.2-0.5，Mo0.1-0.3，Mg≤0.05，但未表明球墨铸铁制造工艺及可达到的技术指标。

中国专利CN101775533B公开了高强高韧性球墨铸铁及宽厚板工作辊的化学成分，其组成为(wt％)：C3.0-3.5，Si2.0-2.8，Mn0.4-0.8，P≤0.08，S≤0.02，Cu0.5-1.2，Mo0.2-0.6，Mg0.05-0.10，Ca0.01-0.10，RE0.01-0.015，Sb0.0015-0.003，Ba0.01-0.05，其余为Fe及杂质元素，使用钇基重稀土镁球化剂，其球化处理温度＜1460℃，浇注温度＜1300℃，热处理温度＜500℃，抗拉强度≥500MPa，分析结果中未表明碳化物含量及取样位置。Mn含量为0.4-0.8wt％，此含量在厚大球墨铸铁中极易形成晶间碳化物，降低球墨铸铁韧性，此成分不适用于制造高铬铸钢离心复合铸造轧辊辊芯及辊颈。

中国专利CN1070600A公开了离心复合球墨铸铁轧辊的生产方法，其轧辊外层材料是球墨铸铁，芯部球墨铸铁的组成为(wt％)：C3.0-3.8，Si1.5-2.5，Mn0.2-0.8，Ni0.2-1.5，Cr＜0.5，Mo＜0.1-0.3，Sn＜0.3，Mg0.03-0.10，RE＞0.02，P＜0.15，S＜0.03，其余为铁，由于轧辊外层使用球墨铸铁，其液相线远低于高铬铸钢，因此芯部球墨铸铁浇注温度为1350-1390℃，未表明球墨铸铁制造工艺、热处理温度及可达到的技术指标。

针对高铬钢工作层Cr元素含量12-13wt％、液相线温度1340-1350℃，以及厚大断面球墨铸铁与轧辊进行1050℃淬火的特点，球墨铸铁浇注温度需要控制在1430-1450℃以实现冶金熔合，在高温浇注及断面尺寸大的条件下，减缓球化衰退及孕育衰退，防止产生碎块状石墨等畸变石墨，同时需要在控制合金元素加入量、控制碳化物数量的基础上提高基体强度，因此需要对传统球墨铸铁制造工艺进行改进。

发明内容

本发明主要目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可完全满足现代化热连轧机对粗轧工作辊技术要求的球墨铸铁：辊颈抗拉强度≥400MPa、硬度值为HSD35-45，并且解决目前高铬铸钢离心复合铸造轧辊中常见的球化不良、碳化物含量＞10％、亮斑及灰斑缺陷。