ICDP轧辊工作层的制造方法

摘要

本发明公开一种ICDP轧辊工作层的制造方法，应用于轧辊铸造过程中。包括预熔处理、高温熔炼、铸锭和浇注轧辊工作层四个步骤。本发明方法将具有炉料遗传性的普通炉料通过处理转变为没有炉料遗传性的高纯度清洁炉料，能有效避免轧辊产生裂纹，延长了轧辊产品的使用寿命。通过炉料预熔处理，将炉料中的有害元素、夹杂物、气体含量均降至较低水平(S≤0.01％，Si≤0.5％,P≤0.03％，[O]≤50ppm)，可明显改善铸件机械性能，起到细化晶粒、改善组织的作用。使用预熔处理后的清洁炉料生产的ICDP轧辊工作层组织性能得到明显改善，组织细化、枝晶长度变短(≤500μm)，碳化物含量较高(≥36％)，基体显微硬度(≥536Hm)更大，耐磨性增强。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金机械轧辊铸造领域，具体为一种轧辊工作层ICDP轧辊的制 造方法。

背景技术

ICDP轧辊的制造过程为，先用离心浇注的方法浇注得轧辊工作层，再用填 芯漏斗来浇注轧辊芯部。ICDP轧辊工作层生产中多使用炼钢生铁、加工铁屑、 回炉料(废轧辊、溜槽铁等废金属送回熔炉重熔的炉料)等钢铁原料作为炉料。 这些原料因各自不同来源存在炉料遗传性，这些遗传性如不在熔炼过程中加以 消除，就会对轧辊铸造组织产生不利影响，影响产品质量，严重时发生裂纹导 致废品产生。在传统冶金铸造尤其是ICDP轧辊生产中，由于绝大部分采用感应 炉熔炼，受炉衬材料与设备特性限制，无法进行炉内精炼。只能通过购买高品 质的清洁炉料作为原料，或者将铁液进行高温熔炼、保温静置来达到消除料遗 传性和提高金属液洁净程度的目的。购买较清洁炉料作为原料会造成原料采购 成本大幅增加，高温熔炼、保温静置等措施对提高铁液纯净程度效果并不理想。

发明内容

本发明是提供一种ICDP轧辊工作层的制造方法，消除炉料遗传性、降低原 料夹杂物含量，从而提高轧辊的产品质量。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括以下步骤：

①预熔处理：将生铁、铁屑、回炉料按照ICDP轧辊工作层成分比例进行配 置，投入到感应炉中进行熔化；炉料熔化后出至盛装有脱硅剂的处理钢包内， 将处理钢包送入喷吹站进行脱硫、脱硅、脱磷、吹氩精炼处理，得到清洁炉料 铁液；

②高温熔炼：将清洁炉料铁液倒回感应炉内进行高温熔炼，高温熔炼温度 1550±5℃，保温30-60分钟；

③铸锭：将高温熔炼后的铁液出至铁液包内，浇注入铸锭模具，制成清洁 炉料铸锭；铸锭开模后清砂、打磨干净；

④浇注轧辊工作层：在感应炉中加入铸锭进行熔炼，对铁液进行成分微调 整，使铁液中的元素含量达到ICDP轧辊工作层成分的要求，然后进行Si-Fe孕 育处理；将孕育后的铁液浇注入高速旋转的离心机中，冷却后即制得ICDP轧辊 工作层。

本发明的进一步改进在于：步骤①中所述的炉料的熔化温度为1450±5℃。

本发明的进一步改进在于：所述步骤①中，脱硅剂的加入量为处理铁液量 的3％。

本发明的进一步改进在于：所述步骤①中，脱硫、脱硅、脱磷、吹氩精炼 处理的具体过程为：将喷枪深入到铁液内部，使用氮气向铁液中喷入钝化镁粒、 除去铁液中的硫、硅、磷；当钝化镁粒喷完后，将喷枪内的氮气调整为氩气， 通过喷入氩气除去铁液中的氧；氩气喷完后提起喷枪，将处理钢包吊出喷吹站， 吊至扒渣处将铁液上的渣全部扒出。

本发明的进一步改进在于：所述钝化镁粒的喷入量为1Kg/吨铁液，氮气压 力为0.25MPa，氩气压力为0.2MPa。

本发明的进一步改进在于：所述步骤①得到的清洁炉料铁液的组分含量中， S≤0.01％，Si≤0.5％,P≤0.03％，[O]≤50ppm。

本发明的进一步改进在于：步骤③的铸锭为方块状。

本发明的进一步改进在于：所述感应炉为中频感应炉。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明方法将具有炉料遗传性的普通炉料通过处理转变为没有炉料遗传性 的高纯度清洁炉料、再进一步使用清洁炉料浇注得ICDP轧辊工作层，能有效避 免轧辊产生裂纹，延长了轧辊产品的使用寿命。

本发明通过炉料预熔处理，将炉料中的有害元素、夹杂物、气体含量均降 至较低水平(S≤0.01％，Si≤0.5％,P≤0.03％，[O]≤50ppm)，消除了炉料遗传 性；将预熔处理后的炉料浇注成轧辊，可明显改善铸件机械性能，起到细化晶 粒、改善组织的作用。使用预熔处理后的清洁炉料生产的ICDP轧辊工作层组织 性能得到明显改善，组织细化、枝晶长度变短(≤500μm)，碳化物含量较高(≥ 36％)，基体显微硬度(≥536Hm)更大，耐磨性增强。

原来的ICDP轧辊工作层生产时，铸锭在大容积中频感应炉中进行熔炼，然 后再对轧辊产品进行逐个浇注，ICDP轧辊工作层单支产品所需铁液量较小，所 需时间较长。本发明浇注过程中，将清洁炉料铁液铸造成方形的铸锭，便于存 放和使用。浇注轧辊工作层时，选择适合量的铸锭、在小容积中频感应炉中熔 炼即可，可同时使用多个小容积中频感应炉进行熔炼，大大加快了熔炼速度， 单支产品生产用时降低23％，有效缩短了原大容积中频感应炉中的成分调整和浇 注轧辊工作层的时间，提高了生产效率，降低了生产成本。

本发明具有良好的市场前景与推广价值。本发明使用清洁炉料在浇注步骤 时对铁液成分进行微调整，生产的ICDP轧辊缺陷率较早期生产模式降低48％， 同时组织性能得到明显改善，具有良好的市场前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

ICDP轧辊工作层的制造方法，包括以下步骤：

①预熔处理：将生铁、铁屑、回炉料按照ICDP轧辊工作层成分比例，炼钢 生铁20％，铁屑+回炉料65％进行配置，投入30t中频感应炉进行熔化；炉料熔 化至铁液1445℃后出炉至处理钢包内，事先在钢包内加入占预熔处理铁液量3％ 的脱硅剂(安阳华泰冶金炉料有限公司)，脱硅剂具有脱硅、脱磷双重效果。铁 液出至钢包内后，铁液中的硅、磷元素会初步与脱硅脱磷进行反应；将喷枪深 入到铁液中，使用0.25MPa氮气喷入钝化镁粒，钝化镁粒喷入量为1Kg/吨铁液， 钝化镁粒与铁液中的硫元素反应形成渣，达到脱硫效果；同时在氮气的强烈搅 拌作用下，脱硅剂充分与铁液中的硅、磷元素进行反应形成渣，达到脱硅、脱 磷效果；当钝化镁粒喷完后，将喷枪内的氮气调整为氩气，喷入压力为0.2MPa， 时长为5分钟，降低铁液中的氧含量；当铁液中硫、磷、氧降低至工艺成分要 求(S≤0.01％,Si≤0.5％,P≤0.03％，[O]≤50ppm)后，将处理钢包吊出喷吹站， 吊至扒渣处将铁液上的渣全部扒出，得到清洁炉料铁液；

②高温熔炼：将清洁炉料铁液翻倒回30t中频感应炉内，进行高温熔炼， 熔炼温度为1545℃，保温30分钟，进一步降低微量有害元素、消除炉料遗传性；

③铸锭：将高温熔炼后的铁液出至铁液包内，再浇注入铸锭模具制成清洁 炉料铸锭，制成方块状，便于存放；铸锭开模后清砂、打磨干净后备用；

④浇注轧辊工作层：在3吨、5吨中频感应炉中加入该种清洁炉料铸锭进行 熔炼，加入15％的合金对铁液成分进行微调整，达到ICDP轧辊工作层成分要求 后经Si-Fe孕育处理，将孕育后的铁液浇注入向在高速旋转的离心机上高速旋 转的辊芯浇注孕育后的铁液中，冷却后形成即制得ICDP轧辊工作层。

实施例2

ICDP轧辊工作层的制造方法，包括以下步骤：

①预熔处理：将生铁、铁屑、回炉料按照ICDP轧辊工作层成分比例，炼钢 生铁20％，铁屑+回炉料65％进行配置，入炉进行熔化；炉料熔化至铁液1450℃ 后出炉至处理钢包内，事先在钢包内加入占预熔处理铁液量3％的脱硅剂(安阳 华泰冶金炉料有限公司)，脱硅剂具有脱硅、脱磷双重效果。铁液出至钢包内后 铁液中的硅、磷元素会初步与脱硅脱磷进行反应；将喷枪深入到铁液中，使用 0.25MPa氮气喷入钝化镁粒，钝化镁粒喷入量为1Kg/吨铁液，钝化镁粒与铁液 中的硫元素反应形成渣，达到脱硫效果；同时在氮气的强烈搅拌作用下，脱硅 剂充分与铁液中的硅、磷元素进行反应形成渣，达到脱硅、脱磷效果；当钝化 镁粒喷完后，将喷枪内的氮气调整为氩气，喷入压力为0.2MPa，时长为5分钟， 降低铁液中的氧含量；当铁液中硫、磷、氧降低至工艺成分要求(S≤0.01％，Si ≤0.5％,P≤0.03％，[O]≤50ppm)后，将处理钢包吊出喷吹站，吊至扒渣处将铁 液上的渣全部扒出，得到清洁炉料。

②高温熔炼：将清洁炉料铁液翻倒回炉内，提温至1555℃，保温60分钟， 进一步降低微量有害元素、消除炉料遗传性；

③铸锭：将高温熔炼后的铁液出至铁液包内，再浇注铸锭模具制成清洁炉 料铸锭，制成方块状，便于存放；铸锭开模后清砂、打磨干净后备用；

④浇注轧辊工作层：在3吨、5吨中频感应炉中加入该种清洁炉料铸锭进行 熔炼，加入15％的合金对铁液成分进行微调整，达到ICDP轧辊工作层成分要求 后经Si-Fe孕育处理，将孕育后的铁液浇注入向在高速旋转的离心机上高速旋 转的辊芯浇注孕育后的铁液中，冷却后形成即制得ICDP轧辊工作层。

实施例3

ICDP轧辊工作层的制造方法，包括以下步骤：

①预熔处理：将生铁、铁屑、回炉料按照ICDP轧辊工作层成分比例，炼钢 生铁20％，铁屑+回炉料65％进行配制，入炉进行熔化；炉料熔化至铁液1450℃ 后出炉至处理钢包内，事先在钢包内加入占预熔处理铁液量3％的脱硅剂(安阳 华泰冶金炉料有限公司)，脱硅剂具有脱硅、脱磷双重效果。铁液出至钢包内后 铁液中的硅、磷元素会初步与脱硅脱磷进行反应；将喷枪深入到铁液中，使用 0.25MPa氮气喷入钝化镁粒，钝化镁粒喷入量为1Kg/吨铁液，钝化镁粒与铁液 中的硫元素反应形成渣，达到脱硫效果；同时在氮气的强烈搅拌作用下，脱硅 剂充分与铁液中的硅、磷元素进行反应形成渣，达到脱硅、脱磷效果；当钝化 镁粒喷完后，将喷枪内的氮气调整为氩气，喷入压力为0.2MPa，时长为5分钟， 降低铁液中的氧含量；当铁液中硫、磷、氧降低至工艺成分要求(S≤0.01％，Si ≤0.5％,P≤0.03％，[O]≤50ppm)后，将处理钢包吊出喷吹站，吊至扒渣处将铁 液上的渣全部扒出，得到清洁炉料。

②高温熔炼：将清洁炉料铁液倒回中频感应炉内，提温至1550℃，保温60 分钟，进一步降低微量有害元素、消除炉料遗传性；

③铸锭：将高温熔炼后的铁液出至铁液包内，再浇注铸锭模具制成清洁炉 料铸锭制成方块状，便于存放；铸锭开模后清砂、打磨干净后备用；

④浇注轧辊工作层：在3吨、5吨中频感应炉中加入该种清洁炉料铸锭进行 熔炼，加入15％的合金对铁液成分进行微调整，达到ICDP轧辊工作层成分要求 后经Si-Fe孕育处理，将孕育后的铁液浇注入向在高速旋转的离心机上高速旋 转的辊芯浇注孕育后的铁液中，冷却后形成即制得ICDP轧辊工作层。

对实施例1-3的轧辊工作层的5mm，10mm和15mm处分别进行检测，并和普 通炉料所铸轧辊工作层进行检测数据对比，结果见表1。

表1 实施例所铸轧辊工作层与普通炉料所铸轧辊工作层检测结果

由表1可以得出，使用预熔处理后的清洁炉料生产的ICDP轧辊工作层与使 用普通炉料所制造的轧辊工作层相比，组织性能得到明显改善，组织细化、枝 晶长度变短(≤500μm)，碳化物含量较高(≥36％)，基体显微硬度(≥536Hm) 更大，耐磨性增强。