[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及轧辊制造技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。本发明的技术方案如下。

本发明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。

本发明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。

本发明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％；