热轧无缝钢管定径机或减径机复合粒子强化轧辊及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热轧无缝钢管定径机或减径机复合粒子强化轧辊及其制备方法，其中，复合粒子由强化粒子，活性湿润剂，基体强化剂组成；通过对球墨铸铁基体金属熔体的强化后，铸造出复合粒子强化定径机或减径机轧辊，通过对轧辊进行等温淬火和加工，得到高强度，高韧性的复合粒子强化轧辊；本发明专利技术的复合粒子强化轧辊耐磨耐冲击，轧辊的使用寿命提高2倍以上，降低了生产成本，提高了钢管生产企业的生产效率和经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轧辊制造
，尤其涉及一种热轧无缝钢管定径机或减径机用复合粒子强化轧辊及其制备方法。
技术介绍
我国是世界第一钢管生产大国，产量占世界总产量的1/2。钢管的定径和减径是热轧无缝钢管生产中最后一道荒管热变形工序。其主要作用是消除前道工序轧制过程中造成的荒管外径不一，以提高热轧成品管的外径精度和圆度。无缝钢管定、减径过程是钢管不带芯棒的多机架连轧过程。定径是在较小的总减径率和小的单机架减径率下将钢管轧成有一定要求的尺寸精度和真圆度，并进一步提高钢管的表面质量。定径机的工作机架数一般为5～14架，总减径率为3％～35％，定径机的形式按辊数分为二辊、三辊、四辊式定径机。减径除了有定径的作用外，还要求减径率较大，以实现大管料生产小口径钢管。减径机通常是二辊或三辊式纵轧连轧机，一般为3～14机架以上。定、减径后的精整过程钢管尺寸不再改变。无缝钢管定、减径轧辊的规格品种很多，小到每件几十公斤，大到每件可达2.5吨。无缝钢管定、减径轧辊工作在800～980℃的高温及冷却水激冷作用下，受到切向拉伸和径向压缩的复合应力，并同时承受交变热应力作用。轧辊工作表面与钢管之间产生滚动与滑动摩擦，特别是在张力减径下磨损非常严重。因此要求定、减径轧辊具有高强度、高韧性和良好的耐磨性、抗冷热疲劳性。实际生产中对定、减径轧辊的磨损程度控制十分严格，一旦超过要求就必须进行修复，以满足热轧无缝钢管负公差轧制的需要。一般1-2个班次就需更换一套轧辊。由于在使用中需要经过多次修复重车，要求轧辊表面要有较厚的工作层，通常情况下需要加工掉50％甚至更多。因此，还要求定、减径轧辊具有良好的冷加工性能。目前定、减径机轧辊在实际应用中普遍使用的材质为合金球墨铸铁和冷硬铸铁二种。其存在的问题和不足是，由于合金球墨铸铁中含有Cr、Mo等反石墨化元素，铸态石墨球化效果差。再加上等温淬火难度大，因此，一般均采用正火热处理，而使整体性能下降，抗拉强度只有450MPa，冲击韧性只有3J/cm2。在使用中，尤其是在加工修复后易产生开裂，不但需停机換辊，而且易造成废品。同时，由于含Ni为3％、含Mo为1％，生产成本和使用成本均较高。而冷硬铸铁中由于合金含量低形成碳化物量极少，耐磨性差，使用寿命一般为合金球墨铸铁的50％，在加工修复后，硬度易降低而产生“粘钢”现象而造成废品。虽然冷硬铸铁的生产成本和使用成本均较低，但性价比也很差。由此，定、减径机轧辊的频繁更换不但浪费大量的能源、劳动力和金属材料，而且还需要准备大量的安装定、减径轧辊所用的辅助机架。
技术实现思路
本专利技术提供一种热轧无缝钢管定径机或减径机复合粒子强化轧辊及其制备方法，以解决现有热轧无缝钢管定径机或减径机轧辊存在的诸多问题。本专利技术的技术方案如下。本专利技术一方面提供一种热轧无缝钢管定径机复合粒子强化轧辊，其特点在于定径机复合粒子强化轧辊采用复合粒子强化球墨铸铁基体，所述复合粒子由强化粒子，活性湿润剂和基体强化剂组成；所述强化粒子:活性湿润剂:基体强化剂＝1:1:0.001～0.002；所述强化粒子为碳化钨，碳化钛和碳化硼的至少一种，是球墨铸铁铸件总重量的5～10％；所述活性湿润剂为Ni粉，Nb粉和工业还原铁粉的至少一种；所述基体强化剂为铋粉和锑粉或其中的一种。本专利技术另一方面提供一种热轧无缝钢管减径机复合粒子强化轧辊，其特点在于所述减径机复合粒子强化轧辊采用复合粒子强化球墨铸铁基体，所述复合粒子由强化粒子，活性湿润剂和基体强化剂组成；所述强化粒子:活性湿润剂:基体强化剂＝1:1:0.001～0.002；所述强化粒子为碳化钨，碳化钛和碳化硼的至少一种，是球墨铸铁铸件女总重量的5～10％；所述活性湿润剂为Ni粉，Nb粉和工业还原铁粉的至少一种；所述基体强化剂为铋粉和锑粉或其中的一种。本专利技术的再一方面是提供一种热轧无缝钢管定径机或减径机复合粒子强化轧辊的制备方法，该方法的特点是，所述定径机或减径机复合粒子强化轧辊采用复合粒子强化球墨铸铁基体,所述复合粒子由强化粒子，活性湿润剂和基体强化剂组成；其制备方法如下：a)材质设计：采用所述复合粒子强化球墨铸铁基体成分为：C：3.4～3:8％，Si：1.8～2.2％，Mn：≤0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.025％；所述强化粒子为球墨铸铁铸件总重量的5～10％；所述强化粒子为碳化钨，碳化钛和碳化硼的至少一种；所述活性湿润剂为Ni粉，Nb粉和工业还原铁粉的至少一种；所述基体强化剂为铋粉和锑粉或其中的一种；将所述强化粒子，活性湿润剂，基体强化剂按1:1:0.001～0.002的比例均匀混合制成5～10mm的复合强化粒子块，并将其预热至350～400℃；其中，当同时采用所述强化粒子碳化钨，碳化钛和碳化硼时，其比例为1:1:1。b)冶炼、浇铸设计：进行球墨铸铁基体金属熔体的冶炼；冶炼完成后，在钢包中先放入预热至350～400℃的复合强化粒子块，再浇入基体金属熔体进行强化，然后浇入铸型进行轧辊的铸造以及球墨铸铁的孕育和球化；c)热处理设计：对铸成的复合粒子强化轧辊进行等温淬火，得到下贝氏体组织；d)对轧辊进行机械加工，得到所需要的加工质量。本专利技术热轧无缝钢管定径机或减径机复合粒子强化轧辊的球墨铸铁基体成分为：C：3.4～3:8％，Si：1.8～2.2％，Mn：≤0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.025％。本专利技术还可根据情况在球墨铸铁基体成分中加入Cu：0.2～0.4％，Ni：0～0.5％，Mg：0.04～0.06％，Nb：0.01～0.1％以进行轧辊基体性能的调整。本专利技术复合粒子强化轧辊的抗拉强度σb≥800MPa，冲击韧性αk≥90J/cm2。本专利技术的热轧无缝钢管定径机或减径机复合粒子强化轧辊加入了强化粒子、活性湿润剂、基体强化剂等强化元素，所形成的复合强化粒子块不与球墨铸铁基体发生化学反应，获得了良好的球化效果。尤其是厚大件和超厚大件轧辊的球化效果明显提高，从而保证了定径机和减径机轧辊的铸造质量，使定径机和减径机轧辊的综合力学性能显著提高，耐磨耐冲击性能大大提高，提高了轧辊的使用寿命，显著降低了制造和生产成本。附图说明图1是热轧无缝钢管二辊式定、减径轧辊的示意图，其中序号1的虚线是在修复重车后报废时孔型曲线的位置示意。图2是热轧无缝钢管三辊式定、减径轧辊的示意图。其中序号2的虚线是在修复重车后报废时孔型曲线的位置示意。具体实施方式...

【技术保护点】
一种热轧无缝钢管定径机复合粒子强化轧辊，其特征在于，所述定径机复合粒子强化轧辊采用复合粒子强化球墨铸铁基体，所述复合粒子由强化粒子，活性湿润剂和基体强化剂组成；所述强化粒子:活性湿润剂:基体强化剂＝1:1:0.001～0.002；所述强化粒子为碳化钨，碳化钛和碳化硼的至少一种，强化粒子是球墨铸铁铸件总重量的5～10％；所述活性湿润剂为Ni粉，Nb粉和工业还原铁粉的至少一种；所述基体强化剂为铋粉和锑粉或其中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种热轧无缝钢管定径机复合粒子强化轧辊，其特征在于，所述定径
机复合粒子强化轧辊采用复合粒子强化球墨铸铁基体，所述复合粒子由强化
粒子，活性湿润剂和基体强化剂组成；所述强化粒子:活性湿润剂:基体强
化剂＝1:1:0.001～0.002；所述强化粒子为碳化钨，碳化钛和碳化硼的至
少一种，强化粒子是球墨铸铁铸件总重量的5～10％；所述活性湿润剂为Ni
粉，Nb粉和工业还原铁粉的至少一种；所述基体强化剂为铋粉和锑粉或其中
的一种。
2.根据权利要求1所述定径机复合粒子强化轧辊，其特征在于，所述复
合粒子强化球墨铸铁基体的成分为：C：3.4～3:8％，Si：1.8～2.2％，Mn：≤
0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.025％。
3.一种热轧无缝钢管减径机复合粒子强化轧辊，其特征在于，所述减径
机复合粒子强化轧辊采用复合粒子强化球墨铸铁基体，所述复合粒子由强化
粒子，活性湿润剂和基体强化剂组成；所述强化粒子:活性湿润剂:基体强
化剂＝1:1:0.001～0.002；所述强化粒子为碳化钨，碳化钛和碳化硼的至
少一种，强化粒子是球墨铸铁铸件总重量的5～10％；所述活性湿润剂为Ni
粉、Nb粉和工业还原铁粉的至少一种；所述基体强化剂为铋粉和锑粉或其中
的一种。
4.根据权利要求3所述减径机复合粒子强化轧辊，其特征在于，所述复
合粒子强化球墨铸铁基体的成分为：C：3.4～3:8％，Si：1.8～2.2％，Mn：≤
0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.025％。
5.根据权利要求2或4所述定径机或减径机复合粒子强化轧辊，其特征
在于，所述复合粒子强化球墨铸铁基体的成分加入有Cu：0.2～0.4％，Ni：0～
0.5％，Mg：0.04～0.06％，Nb：0.01～0.1％。
6.根据权利要求1或3所述定径机或减径机复合粒子强化轧辊，其特征
在于，复合粒子强化轧辊的抗拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁厚之，张凝，刘行一，王平，
申请(专利权)人：山东省四方技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37