[发明专利]粒子强化热轧无缝钢管连轧机复合轧辊及其制备方法

权利要求书

1.一种粒子强化热轧无缝钢管连轧机复合轧辊，其特征在于，所述复合轧辊采用复合粒子强化球墨铸铁基体；其基体成分以重量百分比计为：C：3.4～3.7％，Si：1.8～2.2％，Mn：≤0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.025％；

所述复合粒子由强化粒子，活性湿润剂和基体强化剂组成，其组成比率为：强化粒子:活性湿润剂:基体强化剂为1:1:0.001～0.002；所述强化粒子为碳化钨和碳化钛或其中的一种，强化粒子为复合轧辊辊身工作层重量的5～10％；所述活性湿润剂为Ni粉,Nb粉及工业还原铁粉中的任意组合或者其中至少一种；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所述粒子强化热轧无缝钢管连轧机复合轧辊，其特征在于，所述复合粒子强化球墨铸铁基体成分中加入以重量百分比计的Cu：0.2～0.4％，Ni：0～0.5％，Mg：0.04～0.06％，Nb：0.01～0.1％。

3.根据权利要求1所述粒子强化热轧无缝钢管连轧机复合轧辊，其特征在于，所述复合轧辊的抗拉强度σ_b≥900MPa，冲击韧性α_k≥90J/cm²。

4.一种粒子强化热轧无缝钢管连轧机复合轧辊制备方法，其特征在于，所述复合轧辊采用复合粒子强化球墨铸铁基体,所述基体成分以重量百分比计为：C：3.4～3.7％，Si：1.8～2.2％，Mn：≤0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.025％；所述复合粒子由强化粒子，活性湿润剂和基体强化剂组成；所述强化粒子为碳化钨和碳化钛或其中的一种，为所述复合轧辊辊身工作层重量的5～10％；所述活性湿润剂为Ni粉,Nb粉及工业还原铁粉中的任意组合或者其中至少一种；所述基体强化剂为铋粉和锑粉或其中的一种；其制备方法如下：

a)铸型设计:所述复合轧辊的铸坯型腔设计为由钢制分型圈隔开的辊身工作层和芯轴两部分，并且各自设置有浇冒系统；

b)将所述强化粒子，活性湿润剂，基体强化剂按1:1:0.001～0.002的比例均匀混合压制成5～10mm的复合粒子块,并且将其预热至350～400℃备用；

c)冶炼所述复合粒子强化球墨铸铁基体，采用两个浇包分别浇铸所述辊身工作层部分和芯轴部分；

将预热至350～400℃的所述复合粒子块放入所述浇铸辊身工作层的浇包中，冲入冶炼好的所述复合粒子强化球墨铸铁基体熔液；在所述芯轴浇包中冲入所述复合粒子强化球墨铸铁基体熔液；

d)浇铸时先浇铸所述芯轴部分，待芯轴型腔内的基体熔液升至所述辊身工作层型腔的底部时开始浇铸所述辊身工作层，使所述辊身工作层和芯轴两部分的基体熔液液面同时上升，直至浇铸完成；所述辊身工作层和芯轴两部分的基体熔液在浇铸后将钢制分型圈完全熔化，两部分基体熔液互相渗透形成冶金化一体，冷却后获得所述复合轧辊辊坯；

e)热处理设计：采用双介质互换式等温淬火所述复合轧辊，在浴盐和空气中反复进行交换冷却，浴盐和空气冷却各为5min，反复重复6～9次；

f)进行机械加工。

5.根据权利要求4所述粒子强化热轧无缝钢管连轧机复合轧辊制备方法，其特征在于，当同时采用所述强化粒子碳化钨和碳化钛时，其比例为1:1。

6.根据权利要求4所述粒子强化热轧无缝钢管连轧机复合轧辊制备方法，其特征在于，所述复合粒子强化球墨铸铁基体成分中加入以重量百分比计的Cu：0.2～0.4％，Ni：0～0.5％，Mg：0.04～0.06％，Nb：0.01～0.1％。

7.根据权利要求4所述粒子强化热轧无缝钢管连轧机复合轧辊制备方法，其特征在于，所述双介质互换式等温淬火为加热、保温，淬火完成后在浴盐和空气中反复交换冷却。

8.根据权利要求4所述粒子强化热轧无缝钢管连轧机复合轧辊制备方法，其特征在于，所述复合轧辊的抗拉强度为σ_b≥900MPa，冲击韧性为α_k≥90J/cm²。