[发明专利]一种热轧无缝钢管生产用合金辊环及其生产方法

说明书

本发明属于冶金技术领域，涉及一种热轧无缝钢管生产用合金辊环的生产方法。合金辊环，由外层和内层两层离心复合结构组成，所述辊环外层为高锰钼铸铁材质，内层为石墨钢材质。合金辊环的生产方法，采用离心复合铸造工艺，工艺方案还包括：离心冷型涂料的喷涂、金属液熔炼及变质处理、离心浇注、地坑保温、热处理。本发明工作层采用高锰钼铸铁材质，充分利用锰的高硬度、强度的强碳化物元素的特性及钼的高韧性、耐磨性，使其具有其高强度、高耐磨性、抗冷热疲劳性能，较普通珠光体和贝氏体辊环，其生产成本减少10～15%，而其使用寿命可提高2～3倍，可以替代传统珠光体和贝氏体辊环。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种热轧无缝钢管生产用合金辊环的生产方法。

背景技术

随着热轧无缝钢管市场规模的扩大，行业竞争的日益激烈，对轧机所用辊环的要求也在不断提高，尤其是在不增加成本的基础上提高辊环的寿命，提高辊环过钢钢量，减少辊环更换的次数，从而降低生产成本。目前热轧无缝钢管生产线广泛应用珠光体和贝氏体材质辊环，而使用的普通珠光体和贝氏体材质因使用寿命短，已经不能满足现在无缝钢管生产高节奏的需要。因此，开发出一种能够大幅提高使用寿命且价格低廉的新型合金辊环已成为行业发展的一种趋势。

锰是形成碳化物能力较强的元素，在一次结晶过程中，锰能够增加铸铁的过冷倾向，促进形成碳化物（Fe•Mn）₃C，并且在辊环铁水凝固后，继续冷却发生的共析转变过程中，锰能够降低共析转变温度，从而稳定和细化珠光体基体组织，提高辊环的硬度、强度及耐磨性。此外，锰还能与硫结合成MnS，减轻硫对辊环的有害影响，所以锰是调节与控制辊环工作层基体组织和性能，特别是影响硬度的重要元素。在合金辊环成分设计中适当的提高Mn含量，可以使Mn的强碳化物能力充分发挥出来，进而提高辊环的硬度、强度和耐磨性。

钼可以细化δ（γ）相，使共晶组织细小，能够细化并增加珠光体含量，提高其弥散度，并强化珠光体中的铁素体，同时还能够阻止碳化物沿晶界析出进而提高韧性，所以适当提高钼元素含量有利于改善辊环工作层的韧性、耐磨性和耐热性。

充分利用锰、钼元素和铸铁材质的特性，通过合理的成分设计，研发出一种应用于热轧无缝钢管生产线的合金辊环轧制表面材料，使其具有其高强度、高耐磨性、抗冷热疲劳性能和低廉的价格，可以替代传统珠光体和贝氏体辊环。但由于无缝钢管生产过程中，对辊环产生较大的径向作用力，要求辊环与轴之间具有一定的柔韧性，而高锰钼铸铁材质由于具有高强度，其柔韧性较差，而石墨钢材质材质具有柔韧性强的特性。采用离心复合技术是生产双层复合铸件的常用手段，但高锰钼铸铁材质与石墨钢材质的存在不易结合问题与不同材质层的应力不均问题，急需发明一种能够生产外层为高锰钼铸铁材质，芯部石墨钢材质的辊环的工艺技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有其高强度、高耐磨性、抗冷热疲劳性能和低廉价格的热轧无缝钢管生产用合金辊环，同时还提供一种热轧无缝钢管生产用合金辊环的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种热轧无缝钢管生产用合金辊环，由外层和内层两层离心复合结构组成，所述辊环外层为高锰钼铸铁材质，内层为石墨钢材质。

如上所述的热轧无缝钢管生产用合金辊环，所述辊环外层高锰钼铸铁材质的化学成分组成及质量百分含量为：C：2.50～2.70%、Si：1.00～1.20%、Mn：3.70～3.90%、P≤0.020%、S≤0.020%、Ni：0.80～1.00%、Cr：0.60～0.80%、Mo：3.40～3.60%、V：0.50～0.60%，余量为铁及不可避免的杂质。

如上所述的热轧无缝钢管生产用合金辊环，所述辊环内层石墨钢材质的化学成分组成及质量百分含量为：C：1.10～1.30%、Si：1.60～1.80%、Mn：0.50～0.70%、P≤0.030%、S≤0.020%、Ni≤0.10%、Cr≤0.10%、Mo≤0.10%，余量为铁及不可避免的杂质。