[发明专利]离心铸造复合轧辊球化处理方法

说明书

本发明属于离心铸造轧辊技术。主要适用于离心铸造复合球墨铸铁轧辊的球化处理。

离心铸造复合球墨铸铁轧辊是80年代发展起来的一种新型轧辊。它具有辊身硬度高，耐磨性好，辊颈强度高，韧性好等优点。

离心铸造复合球墨铸铁轧辊制造方法的关键之一是球化处理方法。众所周之，在球墨铸铁生产中，镁是最有效的球化元素。铁水中需保持一定含量的残镁量，才能保证铸件球化效果良好。离心铸造复合球墨铸铁轧辊时，球化处理后的铁水中含镁量随时间的延长而逐渐降低。同时，外层铁水浇入高速旋转的金属铸模时，铁水迅速展开，并与大气接触，加速了镁的氧化烧损。因此，选择合适的球化剂、孕育剂及球化处理工艺就成为保证铁水球化效果和轧辊质量的关键。

现有球墨铸铁轧辊的球化处理方法主要有两种：（1）采用纯镁球化剂，压力包球化处理;（2）稀土镁合金球化剂，冲入法球化处理（《铸铁轧辊生产》，王殿刚、杨和林编著，冶金工业出版社，1988，1，P170）。压力包纯镁球化处理，设备复杂，要求高，处理时间长，铁水降温快。而离心铸造复合球墨铸铁轧辊等，轧辊外层及芯部铁水需要分别进行球化处理，外层球化铁水量较少，采用压力包球化处理方法较为困难。稀土镁合金球化剂冲入法球化处理方法，通常采用堤坝式浇包（见附图1）。该浇包底部堤坝呈垂直状，并带有较大斜度，因而，放入堤坝内的球化剂、孕育剂无法被固定，加入稀土镁合金和硅铁合金比重较轻，铁水冲入时，球化剂和孕育剂很容易上浮，造成镁和稀土元素严重氧化烧损，使球化效果不稳定;同时，稀土镁合金处理铁水时所形成的大量稀土氧化物夹杂，因其比重较大，很难从铁水中去除，以致影响轧辊性能和质量。

本发明的目的在于提供一种离心铸造复合球墨铸铁轧辊的球化处理方法，包括球化剂及球化处理工艺。该球化处理方法不仅设备简单，操作灵活，而且球化效果稳定，铁水中夹杂物少，所铸造的轧辊性能好，质量高。

为达到上述目的，本发明所采用的主要技术方案是：（1）离心铸造复合球墨铸铁轧辊外层铁水采用镍镁合金、稀土硅铁镁合金复合球化剂;（2）轧辊外层、芯部铁水采用改进型浇包（见附图2）包底冲入法进行球化处理，浇包底部有一倾斜角为55°～70°的堤坝，在包底形成一个底大、口小的半圆形球化处理反应室。

离心铸造复合球墨铸铁轧辊的铸造工艺流程为：

外层铁水熔炼→球化孕育处理→离心铸造

↓

芯部铁水熔炼→球化孕育处理→填芯→冷却

现将离心铸造复合球墨铸铁轧辊外层及芯部的球化处理方法分述如下：

1.轧辊外层铁水球化处理方法

球化采用由镍镁合金和稀土硅铁镁合金组成的复合球化剂。镍镁合金的化学成分（重量%）为Ni80～90%Mg10～20%;稀土硅铁镁合金的化学成分（重量%）为：R_E1～10%，Mg6～12%，Si35～45%，余为Fe。

镍镁合金的加入量：0.6～1.2%（占处理铁水总量之比）

稀土硅铁镁合金加入量0.3～0.8%（占处理铁水总量之比）

孕育剂采用硅铁合金（含Si60～75%），其加入量为0.3～0.8%（占处理铁水总量）。

镍镁合金、稀土硅铁镁合金和硅铁合金依次放入浇包反应室内，用木棒夯实，上面复盖铁板或铁屑，温度1380～1460℃的铁水冲入包底进行球化处理。

2.轧辊芯部铁水球化处理方法

球化剂采用稀土硅铁镁合金。稀土硅铁镁合金的化学成分（重量%）为R_E5～10%，Mg6～10%，Si35～45%，余为Fe。

稀土硅铁镁合金的加入量为1.3～2.0%（占处理铁水总量的百分比）。

孕育剂采用硅铁合金（含Si量60～75%），其加入量为0.4～1.2%（占处理铁水总量的百分比）。

稀土硅铁镁合金、硅铁合金依次放入浇包反应室内，用木棒夯实，上面复盖铁板或铁屑，温度1380～1460℃的铁水冲入包底进行球化处理。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）采用镍镁合金、稀土硅铁镁合金作为复合球化剂，具有铁水球化反应较平稳，球化效果稳定，减少污染等优点。复合球化剂中的稀土元素有脱氧、脱硫，中和干扰元素的作用，并能提高铁水的纯净度，降低铁水氧化膜形成温度，促进球化;另外，镍镁合金夹杂少，比重大，铁水冲入时，镍镁合金不易上浮，镁的收得率高，带入铁水中的夹杂物少。

（2）本发明的改进型堤坝浇包，由于反应室的口较小，铁水冲入时，球化剂、孕育剂不易上浮，球化过程主要在反应室中进行，致使镁与稀土元素氧化烧损小，球化效果稳定。