一种穿孔辊及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种穿孔辊及其制备方法，属于轧辊制造技术领域，包括以下步骤：A、钢锭制作：按穿孔辊骨架层化学成分的要求选择原料、熔炼、调整成分、浇注得到成型的钢锭；B、锻造成型：将步骤A的钢锭加热锻造成无缝穿孔辊毛坯；C、热处理：无缝穿孔辊毛坯出炉后，直接进行调质处理，然后进行半精车；D、熔敷增材：将穿孔辊工作层需要的合金粉末在无缝穿孔辊外层实施自动增材；E、二次热处理：将步骤D得到的穿孔辊整体去应力回火；F、加工：穿孔辊加工至半精车尺寸，压花，得到终产品穿孔辊。本发明专利技术制备所得穿孔辊具备强度高、红硬性好、耐磨性好、抗事故能力好。能力好。

A piercing roller and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种穿孔辊及其制备方法


[0001]本专利技术属于轧辊制造
，特别是涉及一种无缝钢管轧制用穿孔辊及其制备方法。

技术介绍

[0002]管坯穿孔是热轧无缝钢管生产中最重要的变形工序，它的任务是将实心管坯穿轧成空心毛管。根据穿孔机的结构和穿孔过程的变形特点，可将现有的穿孔方法分为：穿孔、推轧穿孔和压力穿孔，而以穿孔应用最为广泛。
[0003]穿孔机对我国无缝钢管的生产非常重要，因为穿孔是生产无缝钢管的重要变形工序。在穿孔变形时，影响穿孔过程的因素很多，这其中包括：轧辊、顶头、导板、入口锥角和出口锥角、过渡带等等的设计。在穿孔过程中参与金属变形的工具有轧辊、导板和顶头等，其中穿孔辊最为重要，穿孔辊的耐磨性直接影响生产效果及管坯质量。
[0004]轧制高合金含量无缝管时，轧制温度升高、轧制压力增大，因此一些穿孔辊使用一段时间后便会出现由于耐磨性不足，在辊面入口锥范围内塑性变形、结瘤和粘钢的现象，并且进而影响钢管表面质量，必须停机修整，影响生产效率，增加产线时间成本。
[0005]因此，研制一种新型锻钢加增材复合穿孔辊替代常规铸造或锻造穿孔辊，可以解决目前穿孔辊不耐磨问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种用于无缝钢管轧制毛管的穿孔辊，开发一种新型组合材质，骨架层采用低碳合金钢材质锻造生产，提升强度、韧性；工作层采用增材制造方式，熔敷高合金材质复合形成，提升其耐磨性。
[0007]本专利技术的另一个目的是根据增材高合金材质制备过程中热处理条件，提供上述穿孔辊的制备方法。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0009]一种穿孔辊：所述骨架层的化学成分及各成分的质量百分含量为C 0.2～0.6％、Si 0.2～0.6％、Mn 0.5～1.0％、Cr 0.2～0.6％、Ni0～0.5％、Mo 0～0.5％、P≤0.03％、S≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0010]所述穿孔辊工作层的化学成分及各成分的质量百分含量为C 0.2～0.6％、Cr 5.0～10％、Ni1.0～2.0％、Mo 1.0～3.0％、W1.0～3.0％、V1.0～3.0％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0011]所述穿孔辊的制备方法包括以下步骤：
[0012]A.钢锭制作
[0013]A1.按穿孔辊骨架层各部分化学成分的要求将生铁、废钢、料头等按照先后顺序加入电弧炉，得到初炼钢水；
[0014]A2.把初炼钢水出到LF精炼包中，造白渣、加热脱氧剂，调整最终成分。
[0015]A3.把LF精炼包转入VD真空罐中，执行真空脱气工作；
[0016]A4.真空脱气结束后，转浇注工位，执行氩气软吹10min，浇注温度1550
‑
1570℃；
[0017]B.锻造成型
[0018]B1.将钢锭放入加热炉加热至1200
‑
1260℃；
[0019]B2.出炉锻造，采用两次墩拔工艺，要求锻比≥4；
[0020]B3.毛坯成型后，执行600
‑
700℃去应力退火工艺；
[0021]C.热处理
[0022]C1.无缝穿孔辊出炉后，直接进行调质处理，然后进行半精车；
[0023]D.熔敷增材
[0024]D1.自制增材材料，按照穿孔辊工作层各部分化学成分的要求合金粉末震动混合。
[0025]D2.将穿孔辊骨架层预热至400
‑
500℃，保温4
‑
6h。
[0026]D3.保温结束后，把穿孔辊骨架层放置在自动旋转装置上。
[0027]D4根据穿孔辊形状，设计6
‑
8支熔敷增材探头，按照一定角度进行布置。
[0028]D5.实施埋弧增材制造，把自制增材的材料埋在焊剂下面，实现自动增材。
[0029]E.二次热处理
[0030]将穿孔辊进行整体去应力回火，回火温度控制在540
‑
580℃，保温20
‑
30h。
[0031]F.加工
[0032]F1.将穿孔辊加工至半精车尺寸。
[0033]F2.压花，根据图纸将穿孔辊制造
[0034]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤A2中造白渣材料选择碳化硅+萤石，比例为3:1，吨钢加热2
‑
5kg。
[0035]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤A3中真空度控制在100Pa以下，保持15min。
[0036]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤B2中采用两次墩拔工艺，锻比≥4。
[0037]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤C中调质温度控制在850
‑
900℃，保温10
‑
15小时，出入放入水中至室温，然后装炉回火，升温至550
‑
650℃，然后保温10
‑
15h，然后出炉空冷至室温，转加工车间半精车。
[0038]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤D1中自制合金熔敷材料，采购各组分合金粉末，放入搅拌机中混匀，装入自制钢带中。
[0039]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤D3中自动旋转装置为变频调速，一般根据产品尺寸实现自动调速，控制线速度0.01
‑
0.02m/s。
[0040]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤E中二次热处理，焊接完成后装入热处理炉，升温速度控制在10
‑
30℃，升温至540
‑
580℃，然后保温至20
‑
30h，然后停电炉冷至室温。
[0041]本专利技术技术方案的进一步改进在于：
[0042]由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：
[0043]本专利技术制备所得穿孔辊具备强度高、红硬性好、耐磨性好、抗事故能力好，经检测，制备得到的无缝穿孔辊硬度为280～320HB，上机使用后磨损小，在线时间较传统锻造生产穿孔辊延长2倍。
[0044]本专利技术的工作辊通过增材制造实现外层高的红硬性及耐磨性，通过优化锻造各工艺参数，进一步提高了穿孔辊骨架层的强度、韧性等机械性能。
[0045]本专利技术穿孔辊选用埋弧增材制造方法，与传统的整体锻造材质有着本质的区别。传统的整体锻造材质穿孔辊单次轧制12000
‑
15000支，而本专利技术埋弧增材制造双金属穿孔辊，单次轧制在30000
‑
35000支，实现了成倍增长。
具体实施方式
[0046]下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明：
[0047]实施例1
[0048]穿孔辊工作层、骨架层成分及其重量百分比如下表：
[0049][0050]其余为Fe和不可避免的杂质。
[0051]一种穿孔辊包括如下过程：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿孔辊，其特征在于：所述穿孔辊骨架层的化学成分及各成分的质量百分含量为：C 0.2～0.6％、Si 0.2～0.6％、Mn 0.5～1.0％、Cr 0.2～0.6％、Ni0～0.5％、Mo 0～0.5％、P≤0.03%、S≤0.03%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述穿孔辊的工作层化学成分及各成分的质量百分含量为：C 0.2～0.6％、Cr 5.0～10％、Ni1.0～2.0％、Mo 1.0～3.0％、W1.0～3.0％、V1.0～3.0％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.权利要求1所述的一种穿孔辊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：A、钢锭制作：按穿孔辊骨架层化学成分的要求选择原料、熔炼、调整成分、浇注得到成型的钢锭；B、锻造成型：将步骤A的钢锭加热锻造成无缝穿孔辊毛坯；C、热处理：无缝穿孔辊毛坯出炉后，直接进行调质处理，然后进行半精车；D、熔敷增材：将穿孔辊工作层需要的合金粉末在无缝穿孔辊外层实施自动增材；E、二次热处理：将步骤D得到的穿孔辊整体去应力回火；F、加工：穿孔辊加工至半精车尺寸，压花，得到终产品穿孔辊。3.根据权利要求2所述的一种穿孔辊的制备方法，其特征在于步骤A钢锭的制作步骤具体包括：A1. 按穿孔辊骨架层化学成分的要求将生铁、废钢、料头等按照先后顺序加入电弧炉，得到初炼钢水；A2.把初炼钢水出到LF精炼包中，造白渣、加热脱氧剂，调整最终成分；A3.把LF精炼包转入VD真空罐中，执行真空脱气工作；A4.真空脱气结束后，转浇注工位进行浇注，执行氩气软吹10min，浇注温度1550
‑
1570℃。4.根据权利要求2所述的一种穿孔辊的制备方法，其特征在于步骤B中锻造的方法为：将钢锭加热至1200
‑
1260℃，出炉锻造，采用两次墩拔工艺，锻比≥4；毛坯成型后，执行600
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700℃去应力退火工艺。5.根据权利要求2所述的一种穿孔辊的制备方法，其特征在于步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭华楼，白思诺，朱志磊，张建波，王滟伟，
申请(专利权)人：邢台轧辊异型辊有限公司，
类型：发明
国别省市：