CN100554481C - 一种精密轧管机用合金球铁导盘 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种精密轧管机用新型合金球铁导盘，通过对其成分的不同组合，使材料的综合性能得到强化，以解决其耐磨性能差、易产生“粘钢”现象等缺点；本发明的导盘采用砂型铸造而成，其主要成分(以重量%计)如下：C：3.02%～3.55%，Si：1.55%～2.1%，Mn：0.46%～0.6%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：0.3%～0.13%，Ni：2.2%～3.4%，Mo：0.58%～1.0%，Mg：≥0.04，其余为Fe及其它不可避免的杂质；本发明的材料组织里外均匀，耐磨性以及韧性有很大提高，使用寿命成倍增加，在轧制精密合金无缝钢管过程中，克服了现有技术球铁导盘“粘钢”的缺点，钢管表面无划伤，保证了生产的正常进行，提高了的生产效率，其使用寿命是已有导盘的3～4倍。

Description

一种精密轧管机用合金球铁导盘
技术领域
本发明涉及一种轧管机用导盘，尤其涉及一种精密轧管机轧制薄壁无缝钢管和轧制合金钢管用合金球铁导盘。
背景技术
轧管机导盘是精密轧管机轧制无缝钢管生产工序中一种必备工模具，它与轧辊同时工作，完成该工序生产中无缝钢管的变形。在高温环境(1100℃左右)中承受压应力作用下的滚动和滑动磨擦，同时承受冷却水的激冷激热作用，工作环境恶劣，消耗量大。目前使用的精密轧管机导盘的材质是铬钼铜无限冷硬球墨铸铁，其主要成分为：碳C；硅Si；锰Mn；铬Cr；钼Mo；铜Cu；铁Fe等及其它杂质；使用状态为铸态。由于材料的金相组织主要为珠光体，其强度、冲击韧性与硬度均较低，性能指标为σb＝300～400Mpa，αk＝15～25J/cm2，HRC＝30～36。因此其强度和硬度不够高，存在着缺点和不足。即在高温工作环境中耐磨性能差，在轧制薄壁无缝钢管时表现尤为突出，有时一个班次需要更换3～4次；在轧制合金无缝钢管时，由于硬度较低，对于高温管坯表面硬度较高的氧化铁皮入侵的抵抗能力较弱，因而极易产生“粘钢”现象，至使轧制出的钢管表面损伤，无法进行正常生产。
发明内容
本发明的目的是要解决上述精密轧管机导盘在使用过程中存在的硬度、强度不高以及“粘钢”现象，而提出一种精密轧管机用新型合金球铁导盘，通过对其成分的不同组合以及进行热处理，使材料的综合性能得到强化，用来替代目前的铬钼铜无限冷硬球墨铸铁导盘，以解决其耐磨性能差、易产生“粘钢”现象，以及严重影响薄壁无缝钢管和合金无缝钢管生产等缺点。
本发明的合金球铁导盘应用于轧制无缝钢管的精密轧管机上，并通过以下技术方案来实现。该精密轧管机用合金球铁导盘采用砂型铸造而成，其成分含量为(以重量％计)：C：3.02％～3.55％，Si：1.55％～2.1％，Mn：0.46％～0.6％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，Cr：0.3％～0.13％，Ni：2.2％～3.4％，Mo：0.58％～1.0％，Mg：≥0.04，其余为Fe及其它不可避免的杂质；本发明还在于合金球铁导盘采用盐浴等温热处理工艺，其金相组织为针状下贝氏体结构。
本发明在合金球铁导盘中去除铜Cu成分，增加了镍Ni成分，并且对其成分含量的比例进行了合理的调整；如碳C含量的选择决定了合金球铁导盘的整体强度，本发明经过实验，选择在3.0～3.6％比较合适；而镍Ni含量在2.0～3.5％则能使合金球铁导盘得到较高的韧性以及保证合金材料具有良好的综合性能，从而使合金球铁导盘的硬度、强度、韧性以及耐高温等特性都有所提高。
本发明使用状态为热处理状态，热处理工艺为盐浴等温处理工艺，其金相组织为针状下贝氏体，这种组织的强度和硬度较高，其性能指标达到σb＝1200～1500Mpa，αk＝50～60J/cm2，HRC＝45～50。
本发明与现有技术比较其优点在于：合金球铁导盘的强度、硬度、韧性均优于现有技术的球铁导盘，因此在同样恶劣的工作环境中，其耐磨性能和抗“粘钢”性能均有很大提高，克服了现有技术球铁导盘在轧制薄壁无缝钢管和合金无缝钢管时不耐磨和“粘钢”等缺点，使用寿命提高3～4倍，大大提高了精密轧管机生产薄壁无缝钢管和合金无缝钢管的生产效率。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明首先是将一种新型合金球铁导盘应用于精密轧管机，从而替代铬钼铜无限冷硬球墨铸铁导盘。本发明的主要成分(以重量百分比计)如下：C：3.0％～3.6％，Si：1.5％～2.2％，Mn：0.4％～0.8％，P：≤0.04％，S：≤0.04％，Cr：0.1％～0.3％，Ni：2.0％～3.5％，Mo：0.5％～1.0％，Mg：≥0.04％，其余为Fe及其它不可避免的杂质；本发明中Si的含量在1.7％～2.0％，Ni的成分含量在2.3％～3.2％之间进行优选。
由以上成分组成的合金球铁导盘，经过盐浴等温等热处理工艺，即高温石墨化退火，等温淬火、等温冷却、低温回火，其金相组织为针状下贝氏体结构，应用于精密轧管机上的合金球铁导盘的使用状态为热处理状态。
本发明铸件的整体球化率要求在三级以上，使用状态为热处理状态，其金相组织为针状下贝氏体。其性能指标达到σb＝1200～1500Mpa，αk＝50～60J/cm2，HRC＝45～50。
由于本发明的精密轧管机合金球铁导盘工作环境恶劣，在高温和激冷激热的环境中承受着压应力作用下的滚动和滑动磨擦，尤其在轧制薄壁无缝钢管和合金钢管时要承受更大的轧制力，因此，本发明采用了合金球铁材质和盐浴等温热处理工艺，在实践中证明了其在恶劣的工作环境中，同时具备耐磨、耐高温和激冷激热、抗“粘钢”的材质特性。
在实施过程中，首先根据本发明的用途、精密轧管机导盘服役的具体工况条件及技术要求选定合金球铁成分的具体配比，使用相应的铁合金、生铁等原料，进行常规熔炼，获得需要的钢水。然后采取常规的铸造，获得需要的毛坯。再进行盐浴等温热处理和车、磨等加工，生产出精密轧管机导盘。
实施例1：
制造φ219精密轧管机用合金球铁导盘一套，共2件。选定合金球铁成分(重量％)如下表：
  C   Si   Mn   P   S   Cr   Ni   Mo   Mg
  3.55   2.1   0.6   0.03   0.03   0.3   3.4   1.0   0.04
其余为Fe及其它不可避免的杂质。
本实施例的铸件的整体球化率要求是三级以上，使用状态为热处理状态，其金相组织为针状下贝氏体。其性能指标达到σb＝1300Mpa，αk＝55J/cm2，HRC＝50。
在实施过程中，根据成分要求选定原料配比，在中频感应电炉中进行常规熔炼，并加入孕育剂和球化剂，进行常规的砂型铸造，获得需要的毛坯，毛坯的球化率达到三级以上。然后进行常规的粗加工，再对光坯进行常规的盐浴等温热处理，获得以下贝氏体为主的金相组织。然后进行常规的车、磨等加工，生产出φ219精密轧管机用合金球铁导盘。
采用的热处理工艺为常规的盐浴等温处理工艺：进行高温石墨化退火，以去除铸件中的脆性相渗碳体。等温淬火的加热温度为Ac3点以上35～45℃，冷却介质为混合盐，冷却方式为等温冷却。最后进行低温回火，以消除等温淬火后出现的部分淬火马氏体的影响，进一步提高其抗拉强度和冲击韧性。
实施例1的φ219精密轧管机用合金球铁导盘，最大直径φ2020mm、厚度为185mm、内孔为φ1460mm，成品重量为1310kg。在国内引进国际先进水平φ219精密轧管机上进行实验，在高温和激冷激热工作状态下轧制薄壁(φ219×6mm)无缝钢管，其质量稳定，使用寿命为现有技术精密轧管机球铁导盘的4倍；轧制合金无缝钢管时不“粘钢”，钢管表面无划伤，保证了生产正常进行。完全克服了的现有技术的缺点。
实施例2
制造φ140精密轧管机用合金球铁导盘一套，共2件。选定合金球铁成分(重量％)如下表：
  C   Si   Mn   P   S   Cr   Ni   Mo   Mg
  3.02   1.55   0.46   0.03   0.03   0.13   2.2   0.58   0.04
其余为Fe及其它不可避免的杂质。
本实施例的铸件的整体球化率要求为三级以上，使用状态为热处理状态，其金相组织为针状下贝氏体；其性能指标达到σb＝1250Mpa，αk＝50J/cm2，HRC＝45。
在实施过程中，根据成分要求选定原料配比，在中频感应电炉中进行常规熔炼，并加入孕育剂和球化剂，进行常规的砂型铸造，获得需要的毛坯，毛坯的球化率达到二级以上。然后进行常规的粗加工，再对光坯进行常规的盐浴等温热处理，获得以下贝氏体为主的金相组织。然后进行常规的车、磨等加工，生产出φ140精密轧管机用合金球铁导盘。
热处理工艺采用常规的盐浴等温处理工艺：进行高温石墨化退火，以去除铸件中的脆性相渗碳体。等温淬火的加热温度一般为Ac3点以上30～50℃，冷却介质为混合盐，冷却方式为等温冷却；最后进行低温回火，以消除等温淬火后出现的部分淬火马氏体的影响，进一步提高其抗拉强度和冲击韧性。
实施例2的φ140精密轧管机用合金球铁导盘，最大直径φ1550mm、厚度为133mm、内孔为φ990mm，成品重量为845kg。在φ140精密轧管机上进行实验，在高温和激冷激热工作状态下轧制合金无缝钢管，其质量稳定，克服了现有技术精密轧管机球铁导盘“粘钢”的缺点，钢管表面无划伤，保证了生产正常进行，其使用寿命为现有技术导盘的3倍。
本发明应用于精密轧管机上，其合金球铁导盘产品材料组织里外均匀，耐磨性以及韧性有很大提高，使用寿命成倍增加，在轧制精密合金无缝钢管过程中，克服了现有技术球铁导盘“粘钢”的缺点，钢管表面无划伤，保证了生产的正常进行，提高了的生产效率，其使用寿命是已有导盘的3～4倍。

Claims (3)

1、一种精密轧管机用合金球铁导盘，其特征在于该导盘采用砂型铸造而成，其成分含量以重量％计为：C：3.02％～3.55％，Si：1.55％～2.1％，Mn：0.46％～0.6％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，Cr：0.3％～0.13％，Ni：2.2％～3.4％，Mo：0.58％～1.0％，Mg：0.04，其余为Fe及其它不可避免的杂质。
2、根据权利要求1所述的精密轧管机用合金球铁导盘，其特征在于该导盘的成分含量以重量％计为：C：3.02％，Si：2.1％，Mn：0.46％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，Cr：0.3％，Ni：2.2％，Mo：0.58％，Mg：0.04，其余为Fe及其它不可避免的杂质。
3、根据权利要求1所述的精密轧管机用合金球铁导盘，其特征在于该导盘采用盐浴等温热处理工艺，其金相组织为针状下贝氏体结构。
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