大型合金球墨鑄鐵軋輥品質(zhì)控制

高玉章，肖連華，李紅宇（唐山鋼鐵集團(tuán)重機(jī)裝備有限公司，河北唐山 063000 ）

大型合金球墨鑄鐵軋輥品質(zhì)控制

高玉章，肖連華，李紅宇
（唐山鋼鐵集團(tuán)重機(jī)裝備有限公司，河北唐山 063000 ）

針對(duì)大斷面球墨鑄鐵軋輥容易出現(xiàn)的石墨漂浮、球化和孕育衰退等鑄造缺陷，從原料的選擇、工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)操作等方面提出了解決方案，并經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐和優(yōu)化，使此類(lèi)鑄造缺陷得到了根本解決，軋輥品質(zhì)大幅度提高。

合金球墨鑄鐵；鑄造缺陷；石墨漂浮

大型合金球墨鑄鐵軋輥?zhàn)鳛槌踯堓伝蚓堓伿褂茫Ｓ糜诖笮托弯摗④壛旱纳a(chǎn)。與普通鑄鋼軋輥相比，不僅耐磨性好，而且抗熱沖擊能力較強(qiáng)。因此，合金球墨鑄鐵必將在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)作為初軋輥的重要選擇材質(zhì)，隨著初軋機(jī)裝備水平及生產(chǎn)工藝的提高，軋輥直徑也由φ1 000 mm增至φ1 370 mm，但在澆注大型初軋輥，特別是直徑在φ1 000 mm以上時(shí)，由于鐵液量大、結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)，軋輥中心球化衰退嚴(yán)重，軋輥上輥頸容易出現(xiàn)不同程度的石墨漂浮，不僅影響軋輥的使用性能，而且給軋鋼生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。本文從軋輥鑄造的多個(gè)方面，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，介紹了抑制大型合金球墨鑄鐵軋輥上述鑄造缺陷的方法與措施。

1 控制方法與措施

1.1 含碳量和碳當(dāng)量的設(shè)計(jì)

合金球墨球墨鑄鐵軋輥?zhàn)鳛槌踯堓伿褂茫诜磸?fù)承受鋼坯沖擊力的同時(shí)，也承受周期性軋制力的作用，使用條件要求軋輥具有一定強(qiáng)韌性。而含碳量和碳當(dāng)量對(duì)軋輥的力學(xué)性能起著關(guān)鍵作用，含碳量太低，則鐵液補(bǔ)縮不佳；含碳量太高，軋輥強(qiáng)度降低，同時(shí)也增加了石墨漂浮的傾向性。因此，碳含量選取在W（C）=3.0%～3.5%較為適當(dāng)，鐵液量越大，含碳量選取應(yīng)越低。為了提高合金球墨鑄鐵軋輥的綜合性能，不僅要合理選擇成品鐵液中的碳含量，更要考慮“碳當(dāng)量”高低的影響。通常認(rèn)為，當(dāng)碳當(dāng)量過(guò)高時(shí)，會(huì)引起石墨漂浮（如圖1），特別是較大規(guī)格軋輥的上 輥頸部位，由于石墨漂浮，使輥頸強(qiáng)度降低，容易發(fā)生斷輥事故。反之，碳當(dāng)量過(guò)低時(shí)，增加了軋輥白口化傾向，削弱了軋輥的抗沖擊性能。一般碳當(dāng)量CE=3.7%～4.1%，碳當(dāng)量太高是產(chǎn)生石墨漂浮的主要原因，但不是唯一原因。總之，碳當(dāng)量上限應(yīng)以盡可能不出現(xiàn)石墨漂浮為原則。

圖1 軋輥上輥頸斷口產(chǎn)生石墨漂浮

1.2 球化、孕育劑的選擇

對(duì)合金球墨鑄鐵軋輥的原鐵液進(jìn)行球化、孕育處理，是生產(chǎn)當(dāng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，處理的好壞直接影響軋輥品質(zhì)的優(yōu)劣。目前，用于處理鐵液的球化劑主要有鈰基稀土鎂合金、釔基稀土鎂合金、鎳鎂合金和銅鎂合金等；對(duì)于大型合金球墨鑄鐵軋輥而言，選用釔基稀土鎂球化劑，也可用釔基稀土鎂球化劑與其它球化劑配合使用效果較好，由于使用釔基球化劑生成密度較小的脫氧、脫硫產(chǎn)物，有利于從鐵液中上浮，同時(shí)明顯的延緩了球化衰退的時(shí)間，球化劑的選擇和使用對(duì)于軋輥的球化效果至關(guān)重要。

對(duì)合金球墨鑄鐵軋輥的原鐵液的孕育處理，采用75FeSi合金較為普通，但對(duì)于生產(chǎn)大型合金球墨鑄鐵軋輥而言，由于鐵液量大，凝固時(shí)間較長(zhǎng)，極易產(chǎn)生孕育衰退現(xiàn)象。通過(guò)實(shí)踐摸索，向常用的75FeSi孕育劑中添加一定量的硅鋯或硅鈣合金，孕育劑中微量的鈣或鋯由于起觸媒作用，使SiO2結(jié)晶化，此外微量元素與鐵液中的氧、氮、硫元素的相互作用，能產(chǎn)生晶核或有效質(zhì)點(diǎn)，從而形成非自發(fā)結(jié)晶核心，強(qiáng)化了孕育效果。1.3 澆鑄溫度的確定

圖2 浸前球化衰退

澆注溫度選擇的高低對(duì)于軋輥球化、孕育效果，以及是否產(chǎn)生石墨漂浮具有重要影響。澆注溫度的確定，主要應(yīng)從鑄件的大小和復(fù)雜程度，材質(zhì)的液相線(xiàn)TL溫度等方面進(jìn)行考慮，對(duì)于大型合金球墨鑄鐵軋輥，不僅鑄坯形狀比較簡(jiǎn)單，而且鑄件質(zhì)量較大，如某大型鋼生產(chǎn)線(xiàn)用的規(guī)格為φ1 303×1 500（mm）精軋輥，凈輥毛坯質(zhì)量達(dá)18 t以上，從這兩個(gè)因素考慮選擇較低的澆注溫度是合適的，但澆注溫度太低，又不利于夾渣物的上浮，容易造成夾渣和軋輥表面品質(zhì)等缺陷；如果溫度太高，則延緩了鐵液的凝固時(shí)間，球化、孕育將出現(xiàn)不同程度的衰退，同時(shí)也增加了產(chǎn)生石墨漂浮的傾向性，通過(guò)綜合考慮和實(shí)踐檢驗(yàn)，澆注溫度選擇在1 280℃～1 310℃是比較適宜的，鐵液量多取溫度下限，反之取溫度上限。

1.4 鑄型結(jié)構(gòu)及吃砂量設(shè)計(jì)

大型合金球墨鑄鐵軋輥的鑄型結(jié)構(gòu)底座、冷型和冒口箱等，如圖2。目前冷型主要采用金屬型噴涂料的方式取代了以往的掛砂冷型，只對(duì)底箱（下輥頸鑄型）和（上輥頸鑄型）進(jìn)行掛砂，砂型的厚度對(duì)軋輥品質(zhì)具有重要影響。設(shè)計(jì)輥頸吃砂量的一個(gè)原則應(yīng)是以下輥頸不發(fā)生跑火的情況下，下輥頸吃砂量越薄越好；以上輥頸不發(fā)生石墨漂浮、保證球化、孕育效果的情況下，上輥頸吃砂量越厚越好。這樣有利于遵從至下而上的凝固方式和增強(qiáng)冒口的補(bǔ)縮效果，在生產(chǎn)實(shí)踐中，下輥頸吃砂量設(shè)計(jì)40～60 mm，上輥頸吃砂量設(shè)計(jì)為80～120 mm取得了不錯(cuò)的效果。

1.5 其它

大型合金球墨鑄鐵軋輥的鑄造，屬于多工序協(xié)調(diào)配合的一個(gè)過(guò)程，涉及到的工藝參數(shù)較多，每一項(xiàng)都可能對(duì)軋輥的品質(zhì)產(chǎn)生影響，除上述提到的控制大型合金球墨鑄鐵軋輥品質(zhì)的幾方面關(guān)鍵因素之外，其它因素也應(yīng)該引起足夠的重視，如鐵液中S、P含量的控制，球化劑的使用以及隨流孕育情況等。

2 結(jié)論

（1）通過(guò)上述措施的實(shí)施，有效的避免了大型合金球墨鑄鐵軋輥生產(chǎn)易產(chǎn)生球化、孕育衰退和石墨漂浮的缺陷。

（2）經(jīng)過(guò)金相檢驗(yàn)，軋輥球化級(jí)別達(dá)到GB/ T1504—2008Ⅱ級(jí)以上，輥頸抗拉強(qiáng)度達(dá)到450 MPa，完全滿(mǎn)足客戶(hù)的技術(shù)要求。

[1] 王殿剛，楊和林.鑄鐵軋輥生產(chǎn)[M].北京: 冶金工業(yè)出版社,1988.

[2] 文鐵錚，郭玉珍.冶金軋輥技術(shù)特性相概論[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，1995.

[3] 王曉強(qiáng).離心鑄鐵軋輥夾雜缺陷的形成和防止[J]. 中國(guó)鑄造裝備與技術(shù),1997(2).

The quality control of large alloy nodular cast iron roll

GAO YuZhang ,XIAO lianHua
（Tang Shan Iron and Steel Group Heavy Machinery Co.,Ltd.,Tangshan 063000,Hebei,China）

In view of heavy section ductile iron roller, graphite fl oating and spheroidizing and inoculation of the recession and other casting defects, from raw material selection, process parameters design and site operation etc. Put forward the solutions, and through constant practice and optimization, the heavy section ductile iron roll is easy to appear this kind of casting defects was fundamentally solved, roll quality signifi cantly improved.

alloy nodular cast iron；casting defects； graphite fl oating

TG255；

A；

1006-9658（2016）05-0051-02

10.3969/j.issn.1006-9658.2016.05.014

2016-03-14

稿件編號(hào):1603-1285

高玉章（1981—），男，工程師，主要從事軋輥鑄造工作.