CN102168224A

CN102168224A - 一种定宽机模块

Info

Publication number: CN102168224A
Application number: CN2011101383712A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: DONGXIN METALLURGICAL TECHNOLOGY Co Ltd SHANGHAI
Current assignee: DONGXIN METALLURGICAL TECHNOLOGY Co Ltd SHANGHAI
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2011-08-31

Abstract

本发明涉及一种定宽机模块，所述定宽机模块由球墨铸铁加工浇铸成型，其特征在于：所述球墨铸铁包括以下质量百分比的成分：C：3～3.9％，Si：1.5～2.2％，Mn：0.3～0.5％，P≤0.04％，S≤0.012％，Cr＜0.3％，稀土元素：0.08～0.25％，Fe余量。本发明所提供的一种铝钙复合脱氧剂，不会产生大的纵深裂纹及模块部分剥落状况，同时能够增强模块的塑性和韧性，增强抗裂性，并且能够循环使用，增长使用周期，避免生产过程中的不稳定性，并且能够节约资源、降低生产成本。

Description

一种定宽机模块

技术领域

本发明涉及冶金加工领域，具体地，涉及一种金属压延用加工模块，更具体地，涉及一种定宽机模块。

背景技术

板坯在轧制加工过程中，由于板坯遍布是热辐射散热较快区域，边角部金属温度要低于板坯上下表面中部和板坯芯部的温度，故板坯边角部与中部高温金属塑性变形协调性不一致，容易出现撕裂现象，从而使板坯边角部产生一系列细裂纹和翘皮等边部缺陷。因此，控制板坯在测压定宽和水平轧制过程中金属横向流动的均匀性，限制板坯侧边技术的翻平量，是改善带钢边角部质量的一个途径。

为解决上述问题，同时减少上游连铸规格、避免因使用立辊轧机而使板坯出现“狗骨”或“鱼尾”的现象，进而提高成材率和节省能耗，国内外热轧生产线上大多使用定宽机。定宽机的使用可将连铸板坯宽度压缩单边150mm，这样，宽度尺寸就可以在300mm内不用调整连铸规格，极大的减少连铸规格，降低生产成本。

大侧压定宽(Sizing Press，简称SP)是一项在线调宽技术，它可以提高连铸与轧钢的一体化水平。大测压定宽机模块是定宽机的核心元件，由于定宽机的现场工况十分恶劣，工作时定宽机模块表面与高温板坯接触，同时承受巨大的侧压随板坯移动，使得定宽机模块在生产中极易发生剥落，裂纹，断裂等事故，对轧钢生产带来重大隐患的同时也严重影响了其使用寿命。

为解决上述存在的问题，目前主要存在如下相关专利：

日本专利：JP2002194478A专利名称：用于定宽机模块的铸铁材料。该专利提供了一种用于制造定宽机模块的铸铁材料，其成分按重量百分比包括：C：3.2～4.2％、Si：1.0～2.5％、Mn：0.1～0.6％、P：0.10％以下、S：0.02％以下、Cr：0.15％以下、Mg：0.04～0.10％，Fe余量，在所述结构中，15％以上的面积比例析出结晶石墨，在所述析出的结晶石墨中石墨颗粒粒径在100μm以上的占50％以上。该专利提供的用于定宽机模块的材料消除了传统的定宽机模块材料的缺点，并具有优良的抗裂性。然而该专利所提供的铸铁材料中，含有过多的夹杂物，例如硫化物，硫化物的形状、大小、分布及数量严重地影响钢的性能，尤其是塑性和韧性。

此外，由于该种定宽机模块多价格较高且使用周期短，不能反复使用。

因此，需要一种能够增强定宽机模块抗裂性并能减少其中夹杂物的、用于制造定宽机模块的球墨铸铁材料，成本低且使用周期长，可反复使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种定宽机模块，以新型球墨铸铁为材料加工浇铸成型，所述定宽机模块不会产生大的纵深裂纹及模块部分剥落状况，并且能够循环使用，增长使用周期，避免生产过程中的不稳定性，并且能够节约资源、降低生产成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种定宽机模块，所述定宽机模块由球墨铸铁加工浇铸成型，其特征在于：所述球墨铸铁包括以下质量百分比的成分：C：3～3.9％，Si：1.5～2.2％，Mn：0.3～0.5％，P≤0.04％，S≤0.012％，Cr＜0.3％，稀土元素：0.01～0.03％，Fe余量。

更优选地所述球墨铸铁成分还包括如下质量百分比的成分：Ni：1.5～2.3％，Mo：0.4～0.6％。

所述稀土为钇基重稀土。

所述稀土为钇基重稀土质量百分比为0.08％～0.25％。

所述定宽机模块基体为85％珠光体，10％铁素体。

所述定宽机模块热处理球化率≥85，球化3级，石墨大小为5级。

所述定宽机模块中磷共晶量为0.5％。

通过如上技术方案，即可提供一种不会产生大的纵深裂纹及模块部分剥落状况，并且能够循环使用，增长使用周期，避免生产过程中的不稳定性，并且能够节约资源、降低生产成本的用球墨铸铁制成的定宽机模块。

具体实施方式

下面，对本发明提供的一种定宽机模块作进一步的解释说明。

首先，所述定宽机模块的原料，即球墨铸铁中的具体成分选择依据如下：

1、碳(C)

碳是球墨铸铁的基本元素，碳高有助于石墨化。由于石墨呈球状后石墨对机械性能的影响已减小到最低程度，球墨铸铁的含碳量一般较高，在3.5～3.9％之间，碳当量在4.1～4.7％之间。铸件壁薄、球化元素残留量大或孕育不充分时取上限；反之，取下限。将碳当量选择在共晶点附近不仅可以改善铁液的流动性，对于球墨铸铁而言，碳当量的提高还会由于提高了铸铁凝固时的石墨化膨胀提高铁液的自补缩能力。但是，碳含量过高，会引起石墨漂浮。但此产品均为大断面产品，综合考虑将碳含量控制在3％～～3.9％。

2、硅(Si)

在球墨铸铁中，硅是第二个有重要影响的元素，它不仅可以有效地减小白口倾向，增加铁素体量，而且具有细化共晶团，提高石墨球圆整度的作用。但是，硅提高铸铁的韧脆性转变温度，降低冲击韧性，因此硅含量不宜过高，尤其是当铸铁中锰和磷含量较高时，更需要严格控制硅的含量。综合考虑，将其含量控制在1.5％～2.2％。

3、锰(Mn)

球墨铸铁中锰的作用就主要表现在增加珠光体的稳定性，帮助形成炭化锰、炭化铁。这些碳化物偏析于晶界，对球墨铸铁的韧性影响很大。锰也会提高铁素体球墨铸铁的韧脆性转变温度，锰含量每增加0.1％，脆性转变温度提高10～12℃。因此，球墨铸铁中锰含量一般是愈低愈好，即使珠光体球墨铸铁，锰含量也不宜超过0.4～0.6％。综合考虑，将其含量控制在0.3％～0.5％。

4、硫(S)

硫是一种反球化元素，它与镁、稀土等球化元素有很强的亲合力，硫的存在会大量消耗铁液中的球化元素，形成镁和稀土的硫化物，引起夹渣、气孔等铸造缺陷。球墨铸铁中硫的含量一般要求小于0.06％。综合考虑，将其含量控制在≤0.012％。

5、磷(P)

磷是一种有害元素。它在铸铁中溶解度极低，当其含量小于0.05％时，固溶于基体中，对力学性能几乎没有影响。当含量大于0.05％时，磷极易偏析于共晶团边界，形成二元、三元或复合磷共晶，降低铸铁的韧性。磷提高铸铁的韧脆性转变温度，当含磷量增加时，韧脆性转变温度就会提高。综合考虑，将其含量控制在≤0.04％。

6、铬(Cr)

铬有固溶强化、提高铸铁的淬透性、增加钢的抗回火稳定等作用，随其在铸铁中含量的增加，可能形成(Fe，Cr)₃C、(Fe，Cr)₇C₃、(Fe，Cr)₂₃C₆等多种碳化物。铬在奥氏体中溶解度很大，可强化奥氏体但不降低韧性。铬在回火时可阻止或延缓碳化物的析出与积聚，使其保持分散，有利于提高强度和硬度，且性能稳定。因此，将铬含量控制在0.3％以内。

7、镍(Ni)

镍是非碳化物形成元素，以固溶形式存在于钢中，与铬配合使用时，少量的镍(0.2％～0.3％)可以显著提高铸铁的淬透性和强度，同时还有细化晶粒的作用，有利于韧性的提高，将其含量控制在1.5％～2.3％。

8、钼(Mo)

在球磨铸铁中加入0.3％～1.0％的钼后，将会大大提高抗拉、抗弯和抗疲劳强度，还会提高铸件结构的均匀性以及提高铸件的防侵蚀、抗腐蚀性，这对大型铸件尤其显得重要。综合考虑，将其含量控制在0.4％～0.6％。

8、稀土

钢中夹杂物，特别是硫化物的形状、大小、分布及数量严重地影响钢的性能，尤其是塑性和韧性。未经稀土处理的中高碳合金钢，夹杂物多为长条形并带有棱角，而且夹杂物数量较多，会产生断裂，断裂方式为准解理断裂。稀土加入钢中具有脱硫、除气的作用，根据稀土夹杂物生成的热力学条件和应用实践，稀土元素与氧和硫的亲和力显著大于锰和铝等，稀土元素容易与氧、硫发生共轭反应，生成小球状的RE₂O₂S、RE₂S₃等稀土夹杂物，显著地改善了中高碳多元低合金钢沿晶界产生的脆性断裂。因此，稀土变质处理后，夹杂物数量明显减少，夹杂物趋于球化并均匀地分布在钢中，使钢的韧性提高，冲击断口上将出现大量的韧窝，进而提高钢的塑性。但过量的稀土加入会导致稀土夹杂物呈破碎链状分布，反而有损钢的塑性和韧性。

加稀土的副作用是带来夹杂，为了充分发挥稀土的有益作用，克服其副作用，用钇基重稀土取代常用的铈基轻稀土。钇基重稀土可获得密度较小的脱氧、脱硫产物，以利于其上浮。铈稀土的脱氧、脱硫产物以Ce₂O₂S计，其密度为6.00g/cm³，钇稀土的脱氧、脱硫产物以Y₂O₂S计，密度为4.25g/cm³，按Stokes公式计算夹杂物的上浮速度V为：

式中：V-夹杂物上浮速度，m/sec；r-夹杂物半径，m；ρ_液-金属液体的密度，N/m³；ρ_杂-夹杂物的密度，N/m³；η-液体的动力粘度，N·s/m²。可见后者的上浮速度较前者增大1倍，这是使用钇稀土获得洁净组织对钢污染少的重要原因。钇基重稀土作为球化剂应用于球磨铸铁中。钇基重稀土具有较强的球化能力，处理高碳低硅过共晶成份原铁水能够获得理想的球化效果；钇基重稀土作为球化剂能使铁水过冷度增大，具有较强的反石墨化能力，但是原铁水成份，特别是含碳量对其白口倾向影响较大；钇基重稀土具有很强的脱硫能力。经过钇基重稀土处理后，由于钇残留量较高、衰减速率小及不回硫等原因，使得钇基重稀土具有很强的抗球化衰退能力及对大断面球磨铸铁具有一定抗石墨畸变能力。综合考虑，将其含量控制在0.01％～0.03％。Y的加入量0.08％～0.25％时，效果较好。

实施例1

取重量百分比C：3％，Si：1.5％，Mn：0.3％，P：0.04％，S：0.012％，Cr：0.25％，钇基重稀土：0.08％，Ni：1.5％，Mo：0.4％，Fe余量，整体熔炼浇铸，并通过球化处理工艺，制得球墨铸铁定宽机模块。

其中，熔炼检测设备选用如下装置：①3000kg中频感应电炉；②SPETRO-LAB斯派克光谱仪；③CMT5250微机控制电子万能拉伸试验机；④LH-2000金相分析系统；⑤HW2000B高频红外碳硫快速分析仪。

所述熔炼浇铸工艺包括如下步骤：

①采用铸造感应电炉熔化或双联过热、摇包或气动脱硫、直读光谱仪快速分析成分等技术。

②专用球化剂(钇基重稀土)及合理的球化、多次强化孕育工艺(随流或型内)以确保球化良好和基体稳定。

③高刚度铸型及先进的型砂以提高铸件内、外质量。

④采用静压、高压、气冲加压、挤压等高紧实率铸型和树脂砂以有效减少缩松，提高铸件尺寸精度和降低粗糙度。

所述球化处理工艺包括如下步骤：

①球化处理温度1440～1460℃，浇注温度1300～1350℃。

②倒包球化及孕育工艺。

实施例2

取重量百分比C：3.9％，Si：2.2％，Mn：0.5％，P：0.03％，S：0.01％，Cr：0.2％，钇基重稀土：0.25％，Ni：2.3％，Mo：0.6％，Fe余量，其它工艺同实施例1，制得球墨铸铁定宽机模块。

实施例3

取重量百分比C：3.6％，Si：1.8％，Mn：0.4％，P：0.03％，S：0.011％，Cr：0.25％，钇基重稀土：0.2％，Ni：2％，Mo：0.5％，Fe余量，其它工艺同实施例1，制得球墨铸铁定宽机模块。

实施例4

取重量百分比C：3.3％，Si：1.6％，Mn：0.35％，P：0.035％，S：0.01％，Cr：0.2％，钇基重稀土：0.15％，Ni：1.8％，Mo：0.5％，Fe余量，其它工艺同实施例1，制得球墨铸铁定宽机模块。

对通过如上实施方式制得的定宽机模块进行热处理后机械性能分析，结果如下表所示：

δb	δ0.2	δ5	AK	HB
					≥720MPa	≥420MPa	2.5％	≥3J	220～270

表中，δ_b为抗拉强度，δ_0.2表示将产生0.2％塑性应变式的应力作为屈服指标，δ₅表示伸长率，AK表示冲击吸收力，HB表示硬度。

同时，对所述定宽机模块进行镜像分析，基体为85％珠光体，10％铁素体，热处理球化率≥85，球化3级，石墨大小5级，磷共晶量约为0.5％。

通过如上方式制得的定宽机模块，不会产生大的纵深裂纹及模块部分剥落状况，同时能够增强模块的塑性和韧性，增强抗裂性，并且能够循环使用，增长使用周期，避免生产过程中的不稳定性，并且能够节约资源、降低生产成本。

Claims

1.一种定宽机模块，所述定宽机模块由球墨铸铁加工浇铸成型，其特征在于：所述球墨铸铁包括以下质量百分比的成分：C：3～3.9％，Si：1.5～2.2％，Mn：0.3～0.5％，P≤0.04％，S≤0.012％，Cr＜0.3％，稀土元素：0.01～0.03％，Fe余量。

2.根据权利要求1所述的一种定宽机模块，其特征在于，所述球墨铸铁成分还包括如下质量百分比的成分：Ni：1.5～2.3％，Mo：0.4～0.6％。

3.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁定宽机模块，其特征在于，所述稀土为钇基重稀土。

4.根据权利要求3所述的一种球墨铸铁定宽机模块，其特征在于，所述稀土为钇基重稀土质量百分比为0.08～0.25％。

5.根据权利要求1所述的一种定宽机模块，其特征在于，所述定宽机模块基体为85％珠光体，10％铁素体。

6.根据权利要求1所述的一种定宽机模块，其特征在于，所述定宽机模块热处理球化率≥85，球化3级，石墨大小为5级。

7.根据权利要求1所述的一种定宽机模块，其特征在于，所述定宽机模块中磷共晶量为0.5％。