CN117380740B - 一种改善复合黑线的复合铸铁轧辊及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及两种铸铁材料复合技术领域，具体公开一种改善复合黑线的复合铸铁轧辊及其生产方法。复合铸铁轧辊包括轧辊芯部和轧辊外层。轧辊芯部的材质为球墨铸铁，轧辊外层的材质为无限冷硬铸铁。该生产方法包括：若无限冷硬铸铁的含硫量和球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值>0.02%，则对无限冷硬铸铁和/或球墨铸铁脱硫，使得两者含硫量的差值的绝对值≤0.02%，然后将无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层，注入熔融的球墨铸铁，离心铸造成型，得到复合铸铁轧辊。本方法将无限冷硬铸铁和球墨铸铁的含硫量差值控制在0.02%以内，外层的无限冷硬铸铁和内芯的球墨铸铁之间不会产生明显的黑线，外层和内芯的结合牢固，生产的轧辊使用寿命长，外层不容易剥落。
Description
技术领域
本申请涉及两种铸铁材料复合技术领域，更具体地说，涉及一种改善复合黑线的复合铸铁轧辊及其生产方法。
背景技术
无限冷硬铸铁是将铁液注入放有冷铁的模中制成，与冷铁相接触的铸铁表面层由于冷却速度较快，故铸铁组织在一定厚度内属于白口，因而硬度较高，耐磨性好。远离冷铁的深层部位，由于冷却速度较小，得到的组织为灰口。在白口和灰口之间的过渡区域呈麻口。白口到麻口到灰口呈均匀无限变化。无限冷硬铸铁用于制造轧辊、车轮等。基体组织中均匀分布的细小石墨起到了松弛机械应力的作用。
球墨铸铁，石墨呈球状。球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。
轧辊一般具有光滑圆柱形的辊身，用于压制金属使金属产生连续塑性变形。轧辊一般要求有较高的硬度、耐磨性和使用寿命，因此，一般将球墨铸铁作为轧辊芯部，无限冷硬铸铁作为外层进行复合来制备轧辊。
在正常生产条件下，将某些无限冷硬铸铁和某些球墨铸铁复合在一起，两层结合位置出现了一周黑线，这周黑线降低了复合轧辊结合层强度，轧钢时常从黑线处产生剥落，造成轧辊报废，同时轧材也同时也形成废品，造成停机停产的轧制事故。
发明内容
对于将某些无限冷硬铸铁和某些球墨铸铁复合在一起，两层结合位置出现了一周黑线，这周黑线降低了复合轧辊结合层强度，轧钢时常从黑线处产生剥落的状况，对其进行分析，将报废的轧辊切环并整体击断，观察其宏观断口，发现复合轧辊两种材料结合处有一条黑线，使用显微仪器以50倍率观察结合层断口石墨形态，发现结合层处黑线是“异状共晶石墨”，如图1，结合层产生了异状石墨，形成了石墨堆积线，石墨作为指示物，可知结合处的整体组织形态发生了异状变化，而将无限冷硬铸铁和无限冷硬铸铁复合，或者将球墨铸铁和球墨铸铁复合则不会发生此种情况，分析其原因是无限冷硬铸铁的含硫量和球墨铸铁的含硫量相差过大造成了该复合黑线的状况。因此，本申请提供一种无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合的方法，以能改善无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合时产生的黑线，提升无限冷硬铸铁和球墨铸铁的复合强度。
第一方面，本申请提供一种改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法，并采用如下技术方案。
一种改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法，所述复合铸铁轧辊包括轧辊芯部和轧辊外层；所述轧辊芯部的材质为球墨铸铁，所述轧辊外层的材质为无限冷硬铸铁；所述生产方法包括：若所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值>0.02%，则对所述无限冷硬铸铁和/或所述球墨铸铁脱硫，使得所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.02%，然后将所述无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层，然后在成型的轧辊外层之中注入熔融的球墨铸铁，离心铸造成型，得到所述复合铸铁轧辊。
通过采用上述技术方案，将无限冷硬铸铁和/或球墨铸铁脱硫，使得无限冷硬铸铁和球墨铸铁的含硫量差值的绝对值≤0.02%，即使得两者的含硫量接近至较小的范围内，然后将球墨铸铁和无限冷硬铸铁复合，得到的复合铸铁轧辊，外层的无限冷硬铸铁和内芯的球墨铸铁之间不会产生明显的黑线，即改善了一些复合方法的复合黑线，本方法的外层和内芯结合牢固，生产的轧辊使用寿命长，外层不容易剥落。其中，铸铁含硫量的测试可以根据《GB/T 223.2-1981 钢铁及合金中硫量的测定》来测定含硫量。脱硫可以采用在熔融的搅拌状态下的铁水中，加入脱硫剂，持续搅拌进行充分反应，以使铁水脱硫。本申请的含硫量指的是硫在该物质中的质量百分数，含硫量差值是指两个含硫质量百分数的差值。
作为该改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法的一种改进，所述生产方法包括，若所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.02%，采用如下两种方式之一来生产复合铸铁轧辊：
一是直接将所述无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层，然后在成型的轧辊外层之中注入熔融的球墨铸铁，离心铸造成型，得到所述复合铸铁轧辊；
二是对所述无限冷硬铸铁和/或所述球墨铸铁脱硫，使得所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.01%，然后将所述无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层，然后在成型的轧辊外层之中注入熔融的球墨铸铁，离心铸造成型，得到所述复合铸铁轧辊。
通过采用上述技术方案，对于无限冷硬铸铁的含硫量和球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.02%：若不脱硫而直接复合成型，两者之间产生不明显的黑线，两者结合牢固，外层的无限冷硬铸铁不容易剥落；若对所述无限冷硬铸铁和/或所述球墨铸铁脱硫，使得所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.01%，则两种铸铁复合后，结合层基本无黑线，比不脱硫直接复合的方案效果更好，两者结合更牢固，使用寿命更长。
作为该改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法的一种改进，所述生产方法包括：
若所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值>0.01%，则对所述无限冷硬铸铁和/或所述球墨铸铁脱硫，使得所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.01%，然后将所述无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层，然后在成型的轧辊外层之中注入熔融的球墨铸铁，离心铸造成型，得到所述复合铸铁轧辊；
若所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.01%，则直接将所述无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层，然后在成型的轧辊外层之中注入熔融的球墨铸铁，离心铸造成型，得到所述复合铸铁轧辊。
通过采用上述技术方案，无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量差值更小，在0.01%以内，两者的含硫量更为接近，将两者铸造成型后，外层的无限冷硬铸铁和内芯的球墨铸铁之间基本无黑线，结合更为牢固，准备得到的复合铸铁轧辊使用寿命更长。
作为该改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法的一种改进，所述脱硫所使用的脱硫剂为CaO、CaCO3、CaC2、CaCN2和Na2CO3之中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，CaO、CaCO3、CaC2、CaCN2和Na2CO3均可以和S或FeS反应，形成结合态的硫化物，从而降低S对铁相组织形态的影响。
作为该改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法的一种改进，在所述轧辊外层处于软化状态下，在所述轧辊外层的内部注入熔融的球墨铸铁。
通过采用上述技术方案，软化的无限冷硬铸铁在离心过程保持较为固定的形态，又能和熔融的球墨铸铁在接触面位置相互融合，产生渐变态，减少石墨的堆积，不会产生黑线，提升轧辊外层和内芯的结合力。
作为该改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法的一种改进，在所述轧辊外层处于1000℃~1100℃的软化状态下，注入1300℃~1400℃熔融的球墨铸铁。
通过采用上述技术方案，1000℃~1100℃的软化轧辊外层，和1300℃~1400℃熔融的球墨铸铁的结合效果较好，能产生无明显分界线的连续渐变态区域作为内外层的结合层，加固了内外层的结合结构，又能基本保持内外层各自的优良性能。
作为该改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法的一种改进，未脱硫的所述无限冷硬铸铁含有的化学成分及其质量百分含量为：C 2.9-3.6%，Si 0.6-1.5%，Mn 0.4-1.2%，P0.05-0.10%，S 0.02-0.10%，Cr 1.0-2.0%，Ni 3.0-4.8%，Mo 1.0-1.2%，余量的Fe以及不可避免的杂质。未脱硫的所述球墨铸铁含有的化学成分及其质量百分含量为：C 3.0-3.7%，Si2.0-2.5%，Mn 0.3-1.0%，P 0.10-0.15%，S 0.01-0.07%，Cr 0.2-0.6%，Ni 0.4-1.0%，Mo0.2-0.6%，Mg 0.04-0.10%，余量的Fe以及不可避免的杂质。
通过采用上述技术方案，原本含硫量相差较大的无限冷硬铸铁和球墨铸铁，直接铸造容易在结合层产生黑线，脱硫后，无限冷硬铸铁的含硫量接近于球墨铸铁的含硫量，两者复合的结构牢固，结合层黑线不明显。其中，一般而言，由于球墨铸铁中的Mg具有结合硫而降低铁水中的游离硫含量，因而球墨铸铁的含硫量较低，而无限冷硬铸铁的含硫量较高，因而需要对无限冷硬铸铁进行脱硫来平衡两者的含硫量，提升两者复合后的结合力。
第二方面，本申请还提出一种改善复合黑线的复合铸铁轧辊，并采用如下技术方案。
一种改善复合黑线的复合铸铁轧辊，根据上述的生产方法而制成。所述复合铸铁轧辊包括轧辊外层和轧辊芯部。所述轧辊外层的材质为无限冷硬铸铁，所述轧辊芯部的材质为球墨铸铁。所述轧辊外层和所述轧辊芯部之间形成渐变层。所述渐变层包括从无限冷硬铸铁到球墨铸铁方向上，片状石墨逐渐变得稀疏、球状石墨逐渐累积、不产生石墨堆积线的石墨相。
通过采用上述技术方案，所述轧辊外层和所述轧辊芯部之间形成渐变层，轧辊外层和轧辊芯部的边界变得模糊，两者的结合力强，轧辊外层不容易从轧辊芯部上剥落。
综上所述，本申请的改善复合黑线的复合铸铁轧辊及其生产方法具有如下有益效果：
将无限冷硬铸铁和/或球墨铸铁脱硫，使得无限冷硬铸铁和球墨铸铁的含硫量差值的绝对值≤0.02%，即使得两者的含硫量接近至较小的范围内，然后将球墨铸铁和无限冷硬铸铁复合，得到的复合铸铁轧辊，外层的无限冷硬铸铁和内芯的球墨铸铁之间不会产生明显的黑线，即改善了一些复合方法的复合黑线，本方法的外层和内芯结合牢固，生产的轧辊使用寿命长，外层不容易剥落。
附图说明
图1为发明内容中，无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合后的轧辊断面处，用显微仪器以50倍率观察两种铸铁材料结合处形成异状共晶石墨线的图片。
图2为试验例1中，将对比例1生产的轧辊切环并整体击断，拍摄其宏观断口处，无限冷硬铸铁和球墨铸铁的结合处形成一条黑线的相片图。
图3为图2的黑线处的显微100倍率放大图。
图4为试验例1中，将实施例4生产的轧辊切环并整体击断，使用显微仪器以100倍率观察断面处的无限冷硬铸铁和球墨铸铁两种材料结合处的形态图。
具体实施方式
以下对改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法等实施例进行具体说明，并对改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法进行对比，对生产的轧辊进行测试等，来进一步证实本改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法的优异性。
实施例1
本实施例将无限冷硬铸铁和球墨铸铁进行复合，来生产一种复合铸铁轧辊。
所使用的无限冷硬铸铁含有的化学成分及其质量百分含量为：C 3.2%，Si 0.7%，Mn 0.8%，P 0.10%，S 0.07%，Cr 1.1%，Ni 3.5%，Mo 1.1%，余量的Fe以及不可避免的杂质。
所使用的球墨铸铁含有的化学成分及其质量百分含量为：C 3.1%，Si 2.0%，Mn0.6%，P 0.10%，S 0.07%，Cr 0.5%，Ni 0.9%，Mo 0.2%，Mg 0.08%，余量的Fe以及不可避免的杂质。
使用无限冷硬铸铁和球墨铸铁来生产复合铸铁轧辊的方法如下：
先将上述的无限冷硬铸铁在1300℃~1400℃中熔融，再采用离心铸造方式，将熔融的无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层。
在冷却至1000℃~1100℃的轧辊外层的内部注入1300℃~1400℃熔融的球墨铸铁，再次离心铸造成型，得到无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合的复合铸铁轧辊。
实施例2
本实施例将无限冷硬铸铁和球墨铸铁进行复合，来生产一种复合铸铁轧辊。本实施例所使用的无限冷硬铸铁与实施例1的无限冷硬铸铁相同，本实施例所使用的球墨铸铁与实施例1不同。
本实施例所使用的球墨铸铁含有的化学成分及其质量百分含量为：C 3.0%，Si2.5%，Mn 1.0%，P 0.15%，S 0.06%，Cr 0.2%，Ni 1.0%，Mo 0.6%，Mg 0.04%，余量的Fe以及不可避免的杂质。
本实施例采用和实施例1相同的生产方法制备得到复合铸铁轧辊。
实施例3
本实施例将无限冷硬铸铁和球墨铸铁进行复合，来生产一种复合铸铁轧辊。本实施例所使用的无限冷硬铸铁与实施例1的无限冷硬铸铁相同，本实施例所使用的球墨铸铁与实施例1不同。
本实施例所使用的球墨铸铁含有的化学成分及其质量百分含量为：C 3.3%，Si2.2%，Mn 0.4%，P 0.13%，S 0.05%，Cr 0.3%，Ni 0.5%，Mo 0.4%，Mg 0.06%，余量的Fe以及不可避免的杂质。
本实施例采用和实施例1相同的生产方法制备得到复合铸铁轧辊。
实施例4
本实施例将无限冷硬铸铁和球墨铸铁进行复合，来生产一种复合铸铁轧辊。本实施例所使用的无限冷硬铸铁与实施例1的无限冷硬铸铁相同，本实施例所使用的球墨铸铁与实施例1不同。
本实施例所使用的球墨铸铁含有的化学成分及其质量百分含量为：C 3.4%，Si2.4%，Mn 0.8%，P 0.11%，S 0.02%，Cr 0.5%，Ni 0.9%，Mo 0.5%，Mg 0.09%，余量的Fe以及不可避免的杂质。
本实施例使用无限冷硬铸铁和球墨铸铁来生产复合铸铁轧辊的方法如下：
先将上述的无限冷硬铸铁在1300℃~1400℃中熔融，以质量比为1:1的石灰粉和CaC2为脱硫剂，对熔融的无限冷硬铸铁进行脱硫，使得无限冷硬铸铁的含S量由0.07%降低至0.04%。再采用离心铸造方式，将脱硫后的无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层。
在冷却至1000℃~1100℃的轧辊外层的内部注入1300℃~1400℃熔融的球墨铸铁，再次离心铸造成型，得到无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合的复合铸铁轧辊。
实施例5
本实施例将无限冷硬铸铁和球墨铸铁进行复合，来生产一种复合铸铁轧辊。本实施例所使用的无限冷硬铸铁与实施例4未脱硫的无限冷硬铸铁相同，本实施例所使用的球墨铸铁与实施例4的球墨铸铁相同，唯一不同之处在于将无限冷硬铸铁的含S量由0.07%降低至0.03%。同样的方式离心铸造得到复合铸铁轧辊。
实施例6
本实施例将无限冷硬铸铁和球墨铸铁进行复合，来生产一种复合铸铁轧辊。
所使用的无限冷硬铸铁含有的化学成分及其质量百分含量为：C 3.5%，Si 1.4%，Mn 1.1%，P 0.08%，S 0.05%，Cr 1.9%，Ni 4.2%，Mo 1.0%，余量的Fe以及不可避免的杂质。
所使用的球墨铸铁和实施例4的球墨铸铁相同，含硫量0.02%。
采用和实施例4相同的铸造方式，采用同样脱硫剂和脱硫方式将无限冷硬铸铁的含S量由0.05%降低至0.04%，同样离心铸造得到复合铸铁轧辊。
实施例7
和实施例6一样生产一种复合铸铁轧辊，唯一不同在于将无限冷硬铸铁的含S量由0.05%降低至0.03%，同样离心铸造得到复合铸铁轧辊。
实施例8
本实施例将无限冷硬铸铁和球墨铸铁进行复合，来生产一种复合铸铁轧辊。
所使用的无限冷硬铸铁含有的化学成分及其质量百分含量为：C 3.0%，Si 0.9%，Mn 0.8%，P 0.10%，S 0.02%，Cr 1.4%，Ni 3.8%，Mo 1.1%，余量的Fe以及不可避免的杂质。
所使用的球墨铸铁和实施例3的球墨铸铁原材料相同，含硫量0.05%。
本实施例使用无限冷硬铸铁和球墨铸铁来生产复合铸铁轧辊的方法如下：
先将无限冷硬铸铁在1300℃~1400℃中熔融，再采用离心铸造方式，将无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层。
将球墨铸铁在1300℃~1400℃中熔融，以质量比为1:1的石灰粉和CaC2为脱硫剂，对熔融的球墨铸铁进行脱硫，使得球墨铸铁的含S量由0.05%降低至0.04%。
在冷却至1000℃~1100℃的轧辊外层的内部注入脱硫并熔融的1300℃~1400℃球墨铸铁，再次离心铸造成型，得到无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合的复合铸铁轧辊。
实施例9
本实施例采用和实施例8相同的材料和生产方法，唯一区别在于对球墨铸铁脱硫，使得球墨铸铁的含S量由0.05%降低至0.03%，同样铸造得到复合铸铁轧辊。
对比例1
本对比例生产一种复合铸铁轧辊，采用和实施例4相同的无限冷硬铸铁和球墨铸铁原材料，以及基本相同的生产参数，唯一区别在于本对比例不对无限冷硬铸铁进行脱硫，同样采用离心铸造方式制备轧辊外层，在冷却至1000℃~1100℃的轧辊外层的内部注入1300℃~1400℃熔融的球墨铸铁，再次离心铸造成型，得到无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合的复合铸铁轧辊。
对比例2
本对比例生产一种复合铸铁轧辊，采用和实施例6相同的无限冷硬铸铁和球墨铸铁原材料，唯一区别在于本对比例不对无限冷硬铸铁进行脱硫，同样采用离心铸造方式制备轧辊外层，在冷却至1000℃~1100℃的轧辊外层的内部注入1300℃~1400℃熔融的球墨铸铁，再次离心铸造成型，得到无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合的复合铸铁轧辊。
对比例3
本对比例生产一种复合铸铁轧辊，采用和实施例8相同的无限冷硬铸铁和球墨铸铁原材料，唯一区别在于本对比例不对球墨铸铁进行脱硫，同样采用离心铸造方式制备轧辊外层，在冷却至1000℃~1100℃的轧辊外层的内部注入1300℃~1400℃熔融的球墨铸铁，再次离心铸造成型，得到无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合的复合铸铁轧辊。
对比例4
本对比例生产一种复合铸铁轧辊，采用和实施例4相同的无限冷硬铸铁和球墨铸铁，以及基本相同的生产参数，唯一区别在于本对比例在离心铸造过程，轧辊外层的温度不同，本对比例在冷却至800℃~900℃的轧辊外层的内部注入1300℃~1400℃熔融的球墨铸铁，再次离心铸造成型，得到无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合的复合铸铁轧辊。
总结实施例1-9和对比例1-4复合后的无限冷硬铸铁和球墨铸铁含硫量差异如下表1。
表1 实施例1-9和对比例1-4含硫量数据
| 外层-无限冷硬铸铁 | 外层-无限冷硬铸铁 | 芯部-球墨铸铁 | 芯部-球墨铸铁 | 复合时含硫量差值 | |
| 脱硫前 | 脱硫后 | 脱硫前 | 脱硫后 | ||
| 实施例1 | 0.07 | 不脱硫 | 0.07 | 不脱硫 | 0 |
| 实施例2 | 0.07 | 不脱硫 | 0.06 | 不脱硫 | 0.01 |
| 实施例3 | 0.07 | 不脱硫 | 0.05 | 不脱硫 | 0.02 |
| 实施例4 | 0.07 | 0.04 | 0.02 | 不脱硫 | 0.02 |
| 实施例5 | 0.07 | 0.03 | 0.02 | 不脱硫 | 0.01 |
| 实施例6 | 0.05 | 0.04 | 0.02 | 不脱硫 | 0.02 |
| 实施例7 | 0.05 | 0.03 | 0.02 | 不脱硫 | 0.01 |
| 实施例8 | 0.02 | 不脱硫 | 0.05 | 0.04 | 0.02 |
| 实施例9 | 0.02 | 不脱硫 | 0.05 | 0.03 | 0.01 |
| 对比例1 | 0.07 | 不脱硫 | 0.02 | 不脱硫 | 0.05 |
| 对比例2 | 0.05 | 不脱硫 | 0.02 | 不脱硫 | 0.03 |
| 对比例3 | 0.02 | 不脱硫 | 0.05 | 不脱硫 | 0.03 |
| 对比例4 | 0.07 | 0.04 | 0.02 | 不脱硫 | 0.02 |
试验例1
将对比例1生产的轧辊切环并整体击断，观察其宏观断口，如图2，复合轧辊的无限冷硬铸铁和球墨铸铁的结合处有一条黑线，使用显微仪器以100倍率观察对比例1生产的无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合轧辊的结合层断口石墨形态，如图3，无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合处产生明显的碳堆积和碳变形，表明复合处的组织结构发生了明显改变。
将实施例4生产的轧辊切环并整体击断，观察其宏观断口，发现复合轧辊的无限冷硬铸铁和球墨铸铁两种材料结合处均匀变化，无明显分界线，无黑线，使用显微仪器以100倍率观察实施例4生产的无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合轧辊的结合层断口石墨形态，如图4，轧辊外层和轧辊芯部之间形成渐变层，从无限冷硬铸铁到球墨铸铁方向上，片状石墨逐渐变得稀疏，球状石墨逐渐累积，不产生石墨堆积线，即无明显黑线。
按照检测对比例1、实施例1制备的轧辊的无限冷硬铸铁和球墨铸铁两种材料结合处的外观的方法，同样检测其他实施例的结合处外观，统计如下表2。
表2 实施例1-9和对比例1-4制备的轧辊两种材料结合处外观
| 两种材料结合处外观 | 结合处过渡均匀性分档 | |
| 实施例1 | 无黑线，碳组织过渡均匀，无分界线，结合处和两侧颜色过渡均匀 | A+ |
| 实施例2 | 无黑线，碳组织过渡较为均匀，无分界线，结合处和两侧颜色过渡较为均匀 | A |
| 实施例3 | 无连续黑线，个别位置出现0.5~2mm长的深灰线段，碳组织过渡均匀，有轻微的界面痕 | A- |
| 实施例4 | 无连续黑线，个别位置出现0.5~4mm长的深灰线段，碳组织过渡均匀，有轻微的界面痕 | A- |
| 实施例5 | 无黑线，碳组织过渡较为均匀，无分界线，结合处和两侧颜色过渡较为均匀 | A |
| 实施例6 | 无连续黑线，个别位置出现0.5~3mm长的深灰线段，碳组织过渡均匀，有轻微的界面痕 | A- |
| 实施例7 | 无黑线，碳组织过渡较为均匀，无分界线，结合处和两侧颜色过渡较为均匀 | A |
| 实施例8 | 无明显黑线，个别位置出现0.5~4mm长的浅灰线段，碳组织过渡均匀，有轻微的界面痕 | A- |
| 实施例9 | 无黑线，碳组织过渡较为均匀，无分界线，结合处和两侧颜色过渡较为均匀 | A |
| 对比例1 | 颜色较深的连续黑线，碳异形变形，碳堆积成线 | D |
| 对比例2 | 颜色较淡的连续黑线，碳异形变形，碳堆积成线 | C |
| 对比例3 | 颜色较淡的连续黑线，碳异形变形，碳堆积成线 | C |
| 对比例4 | 颜色较淡的断续黑线，结合不够牢固， | B |
从以上可以看出，实施例1-9相比于对比例3，控制无限冷硬铸铁的含硫量和球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.02%，可以改善无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合后结合处的黑线。
试验例2
参照《GB/T2651-2008焊接接头拉伸试验方法》制备试验样品，按照各实施例或对比例的生产方法，样品一端采用各实施例或对比例的无限冷硬铸铁材料，另一端采用该实施例或对比例的球墨铸铁材料，制备各试验样品，检测无限冷硬铸铁和球墨铸铁两种材料的结合强度，如下表3。
表3 各实施例和对比例的无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合抗拉强度检测
| 抗拉强度/MPa | |
| 实施例1 | 424 |
| 实施例2 | 393 |
| 实施例3 | 348 |
| 实施例4 | 312 |
| 实施例5 | 385 |
| 实施例6 | 328 |
| 实施例7 | 370 |
| 实施例8 | 337 |
| 实施例9 | 379 |
| 对比例1 | 162 |
| 对比例2 | 249 |
| 对比例3 | 253 |
| 对比例4 | 271 |
从表3可以看出，采用实施例1-9的生产方法来制备样品，控制无限冷硬铸铁的含硫量和球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.02%，其无限冷硬铸铁和球墨铸铁两种材料之间的抗拉强度达到312-424MPa，对比例1-3相比于实施例1-9，无限冷硬铸铁的含硫量和球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值0.03%-0.05%，两者差异较大，无限冷硬铸铁和球墨铸铁的结合层出现碳堆积而成的黑线，减弱了结合层的抗拉强度，使得试样的抗拉强度较低。无限冷硬铸铁的含硫量和球墨铸铁的含硫量差值越小，一般其复合后的抗拉强度越大。
对比例4相比于实施例4，在无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合时，在轧辊外层处于800℃~900℃的温度下，注入熔融的球墨铸铁，冷却得到复合铸铁轧辊结合不够紧密，抗拉强度较低。
综上所述，将无限冷硬铸铁和/或球墨铸铁脱硫，使得无限冷硬铸铁和球墨铸铁的含硫量差值的绝对值≤0.02%，即使得两者的含硫量更为接近，然后将球墨铸铁和无限冷硬铸铁复合，得到的复合铸铁轧辊，外层的无限冷硬铸铁和内芯的球墨铸铁之间不会产生明显的黑线，即改善了一些复合方法的复。合黑线，本方法的外层和内芯结合牢固，生产的轧辊使用寿命长，外层不容易剥落。在无限冷硬铸铁和球墨铸铁复合时，在轧辊外层处于1000℃~1100℃的软化状态下，注入熔融的球墨铸铁，冷却得到复合铸铁轧辊抗拉强度更好。
Claims (5)
1.一种改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法，其特征在于，所述复合铸铁轧辊包括轧辊芯部和轧辊外层；所述轧辊芯部的材质为球墨铸铁，所述轧辊外层的材质为无限冷硬铸铁；所述生产方法包括：
若所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值>0.02%，则对所述无限冷硬铸铁和/或所述球墨铸铁脱硫，使得所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.02%，然后将所述无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层，然后在所述轧辊外层处于1000℃~1100℃的软化成型状态下，在所述轧辊外层之中注入1300℃~1400℃熔融的球墨铸铁，离心铸造成型，得到所述复合铸铁轧辊，所述轧辊外层和所述轧辊芯部之间形成渐变层，所述渐变层包括从所述无限冷硬铸铁到所述球墨铸铁的朝向上，片状石墨逐渐变得稀疏、球状石墨逐渐累积、不产生石墨堆积线的石墨相；
未脱硫的所述无限冷硬铸铁含有的化学成分及其质量百分含量为：C 2.9-3.6%，Si0.6-1.5%，Mn 0.4-1.2%，P 0.05-0.10%，S 0.02-0.10%，Cr 1.0-2.0%，Ni 3.0-4.8%，Mo1.0-1.2%，余量的Fe以及不可避免的杂质；
未脱硫的所述球墨铸铁含有的化学成分及其质量百分含量为：C 3.0-3.7%，Si 2.0-2.5%，Mn 0.3-1.0%，P 0.10-0.15%，S 0.01-0.07%，Cr 0.2-0.6%，Ni 0.4-1.0%，Mo 0.2-0.6%，Mg 0.04-0.10%，余量的Fe以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括：
若所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.02%，采用如下两种方式之一来生产复合铸铁轧辊：
一是直接将所述无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层，然后在成型的轧辊外层之中注入熔融的球墨铸铁，离心铸造成型，得到所述复合铸铁轧辊；
二是对所述无限冷硬铸铁和/或所述球墨铸铁脱硫，使得所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.01%，然后将所述无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层，然后在成型的轧辊外层之中注入熔融的球墨铸铁，离心铸造成型，得到所述复合铸铁轧辊。
3.根据权利要求1所述的改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括：
若所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值>0.01%，则对所述无限冷硬铸铁和/或所述球墨铸铁脱硫，使得所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.01%，然后将所述无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层，然后在成型的轧辊外层之中注入熔融的球墨铸铁，离心铸造成型，得到所述复合铸铁轧辊；
若所述无限冷硬铸铁的含硫量和所述球墨铸铁的含硫量的差值的绝对值≤0.01%，则直接将所述无限冷硬铸铁铸造成空心的轧辊外层，然后在成型的轧辊外层之中注入熔融的球墨铸铁，离心铸造成型，得到所述复合铸铁轧辊。
4.根据权利要求1所述的改善复合黑线的复合铸铁轧辊的生产方法，其特征在于，所述脱硫所使用的脱硫剂为CaO、CaCO3、CaC2、CaCN2和Na2CO3之中的一种或几种。
5.一种改善复合黑线的复合铸铁轧辊，其特征在于，根据权利要求1-4任意一项所述的生产方法而制成；所述复合铸铁轧辊包括轧辊外层和轧辊芯部；所述轧辊外层的材质为无限冷硬铸铁，所述轧辊芯部的材质为球墨铸铁；
所述轧辊外层和所述轧辊芯部之间形成渐变层；所述渐变层包括从所述无限冷硬铸铁到所述球墨铸铁的朝向上，片状石墨逐渐变得稀疏、球状石墨逐渐累积、不产生石墨堆积线的石墨相。
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