CN116145020B - 一种cadi材质无缝钢管用连轧辊及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种CADI材质无缝钢管用连轧辊及其制造方法，其中所述连轧辊的化学成分及其重量百分含量为C3.3‑3.8%，Si1.8～3.0%，Mn0.3～0.8%，Cr0.4～1.2%，Cu0.3～0.8%，Ni1.6～3.0%，Mo0.4～1.2%，其余化学成分为Fe和不可避免的杂质。本发明通过铸造热处理形成含碳化物的奥贝球墨铸铁，同时提高了材质的强度和硬度，耐磨性强，抗事故能力高，并提高了材质的抗拉强度和冲击韧度。

Description

一种CADI材质无缝钢管用连轧辊及其制造方法
技术领域
本发明涉及无缝钢管制造领域，具体涉及一种CADI材质无缝钢管用无缝连轧辊的制造方法。
背景技术
连轧机组是将空心毛管轧成接近成品尺寸的荒管，是热轧无缝钢管中重要工序之一，毛管轧制是热轧无缝钢管生产的主要变形工序，其作用是使毛管壁厚接近或达到成品管壁厚，和消除毛管在穿孔过程中产生的纵向壁厚不均，另外还可提高荒管内外表面质量，控制荒管外径和圆度。
不锈钢、高钢级、极薄壁管等高端钢管品种对内外表面质量的要求非常高，基于镍铬钼无限冷硬球墨铸铁在硬度、耐磨性等方面的限制，采用该材质制造的连轧辊已难以满足制备上述高端钢管品种的需要。研发、制造具有更高硬度、更高耐磨性的无缝钢管用连轧辊，成为本领域急待解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种高硬度、高耐磨性的含碳化物的奥铁体球墨铸铁(CADI)材质无缝钢管用连轧辊及其制造方法。本发明的无缝钢管用连轧辊采用静态铸造生产，利用改进型等温淬火方式热处理，实现了硬度、耐磨性的双提升。
具体地，本发明提供了一种无缝钢管用连轧辊，其化学成分及其重量百分含量为C3.3-3.8％，Si1.8～3.0％，Mn0.3～0.8％，Cr0.4～1.2％，Cu0.3～0.8％，Ni1.6～3.0％，Mo0.4～1.2％，内外层其余化学成分为Fe和不可避免的杂质。
另一方面，本发明提供了一种所述无缝钢管用连轧辊的制造方法，其包括如下步骤：
A.钢水冶炼
A1.按无缝钢管用连轧辊化学成分及其重量百分含量进行配料，装入中频炉冶炼，得到初练铁水；
A2.初练铁水出炉时，使用堤坝包，包内加入球化剂0.6-1.2％和长效孕育剂0.4-6％，并用铁屑覆盖，出炉温度控制在1420-1480℃；其中，球化剂优选稀土镁球化剂(QRMg8RE3)，长效孕育剂优选钡硅铁(BaSiFe)。
A3.初练铁水出炉后，加入硅复合孕育剂0.2-0.4％，搅拌，扒渣；其中硅复合孕育剂优选硅钙(Ca-Si)；
B.静态浇注
B1.当铁水温度在1280-1300℃时，大流浇入提前造好性的浇口杯内，随流加入0.05-0.1％瞬时孕育剂，所述浇口杯连接底注浇注管，浇注管依次连接底箱、冷型和冒口；其中瞬时孕育剂优选硅铁(Fe-Si)；
B2.浇注结束，冒口加热发热覆盖剂和碳化稻壳；
C.热处理
C1.装炉：产品粗车后，装入高温电阻炉中，加热至900-950℃，保温8-12h；
C2.出炉冷却：拉出，浸入淬火液中，冷却，冷却时间控制在10-20min；
C3.等温淬火保温：出淬火液后，装入热处理炉保温，温度控制在300-350℃冷却，进入贝氏体区转变区，保温10-20小时；
C4.去应力：提升温度至350-400℃，继续保温10-20h。
C5.出炉空冷：出炉，空冷至室温，精车至成品。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤A1装入中频炉冶炼，包括先后将生铁、废钢、料头加入中频炉。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤A2中球化剂放入堤坝包与出炉铁水不接触的一侧，成堆放置，然后在球化剂上覆盖孕育剂，最后使用铁屑覆盖在孕育剂上。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤B1为底注，选用自硬砂造型，水平浇注管以切线方向进入型腔，利于夹杂物上浮。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤C1加热温度为奥氏体转变问题，保温时间为完全奥氏体化时间。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤C2淬火液，为无机淬火液，无烟无色无味，环保，冷速介于水与淬火油之间。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤C3等温淬火保温，温度为下贝氏体形成温度，利于奥氏体分解，保温时间为贝氏体转变时间。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
(1)本发明的无缝钢管用连轧辊，通过铸造热处理形成含碳化物的奥贝球墨铸铁，与传统的铸造镍铬钼无限冷硬球墨铸铁材质相比具有显著优势：传统的镍铬钼无限冷硬球墨铸铁为珠光体组织，硬度为55-60HSD，而本发明无缝钢管用连轧辊的硬度高达70-75HSD，耐磨性成倍增长。另外，传统的镍铬钼无限冷硬球墨铸铁的抗拉强度为400-500Mpa，冲击韧度≤5J/cm2，而本发明无缝钢管用连轧辊的抗拉强度高达600-800Mpa，冲击韧度高达30-50J/cm2，轧制事故率降至零。
(2)本发明无缝钢管用连轧辊的制造方法，通过优化冶炼工艺参数，降低了轧辊的P、S等有害元素；并通过优化热处理工艺参数，提高了轧辊的硬度、耐磨性、抗事故性等综合性能。
(3)与镍铬钼无限冷硬球墨铸铁材质的连轧辊相比，本发明无缝钢管用连轧辊的强度高、硬度高、耐磨性提高一倍以上，上机表现良好，单次轧制量可以提高至3500-4500支，在线寿命提升1-1.5倍。
附图说明
图1为本发明实施例1制造的无缝钢管用连轧辊的金相图(含贝氏体+碳化物+残奥)；
图2为本发明实施例2制造的无缝钢管用连轧辊的金相图(含贝氏体+碳化物+残奥)；
图3为本发明实施例3制造的无缝钢管用连轧辊的金相图(含贝氏体+碳化物+残奥)；
图4为对照例1制造的无缝钢管用连轧辊的金相图(球化不良)；
图5为对照例2制造的无缝钢管用连轧辊的金相图(珠光体+碳化物)。
具体实施方式
实施例1本发明无缝钢管用连轧辊
本发明的无缝钢管用连轧辊的化学成分及其重量百分含量如下表：
内外层其余为Fe和不可避免的杂质。
所述无缝钢管用连轧辊的制造方法，包括如下步骤：
A.钢水冶炼
A1.按无缝钢管用连轧辊化学成分的要求，将生铁、废钢、返回料头等按照先后顺序加入中频炉中，得到初练铁水；
A2.铁水出炉时，使用堤坝包，在包内一侧堆放球化剂稀土镁球化剂(QRMg8RE3)1.0％，并用0.5％长效孕育剂钡硅铁(BaSiFe)覆盖，最后再用铁屑完全覆盖，出炉温度控制在1450℃，铁水冲击堤坝包未放球化剂的一侧；
A3.出炉后，投包加入复合孕育剂硅钙(CaSi)0.3％，并进行搅拌、扒渣；
B.静态浇注
B1.当铁水温度在1290℃时，大流浇入提前造好性的浇口杯内，随流加热0.05％瞬时孕育剂硅铁(Fe-Si)，浇口杯连接底注浇注管，浇注管依次连接底箱、冷型、冒口；
B2.浇注结束，冒口加热发热覆盖剂、碳化稻壳；
C.热处理
C1.装炉：粗车后，装入高温电阻炉中，加热至940℃，保温8h；
C2.出炉冷却：保温结束，拉出浸入淬火液中，快速冷却，冷却时间控制在15min；
C3.等温淬火保温：出淬火液后，立即装入提前预热至300℃的热处理炉保温，温度控制在300℃冷却进入贝氏体区转变区，保温10小时；
C4.去应力：温度提升至350℃，继续保温20h。
C5.出炉空冷：出炉，空冷至室温，精车至成品。
经检测，本发明实施例1制造的无缝钢管用连轧辊的孔型硬度为70～75HSD，其金相组织请见附图1。另外，所述无缝钢管用连轧辊的上机表现良好，耐磨性较常规材质提升2.0倍，在线寿命提升3.0倍。
实施例2本发明无缝钢管用连轧辊
本发明的无缝钢管用连轧辊的化学成分及其重量百分含量如下表：
内外层其余为Fe和不可避免的杂质。
与实施例1相比，所述无缝钢管用连轧辊的制造方法有且仅有如下区别：
B1……随流加热0.1％瞬时孕育剂……
C1……加热至920℃，保温12h；
C2……冷却时间控制在15min；
C3……立即装入提前预热至280℃的热处理炉保温，温度控制在280℃冷却进入贝氏体区转变区；
C4……温度提升至320℃……。
经检测，本发明实施例1制造的无缝钢管用连轧辊的孔型硬度为70～75HSD，其金相组织请见附图2。另外，所述无缝钢管用连轧辊的上机表现良好，耐磨性较常规材质提升2.1倍，在线寿命提升3.2倍。
实施例3本发明无缝钢管用连轧辊
本发明的无缝钢管用连轧辊的化学成分及其重量百分含量如下表：
内外层其余为Fe和不可避免的杂质。
与实施例1相比，所述无缝钢管用连轧辊的制造方法有且仅有如下区别：
B1……随流加热0.1％瞬时孕育剂……
C1……加热至920℃，保温12h；
C2……冷却时间控制在15min；
C3……立即装入提前预热至280℃的热处理炉保温，温度控制在280℃冷却进入贝氏体区转变区；
C4……温度提升至320℃……。
经检测，本发明实施例1制造的无缝钢管用连轧辊的孔型硬度为70～75HSD，其金相组织请见附图3。另外，所述无缝钢管用连轧辊的上机表现良好，耐磨性较常规材质提升2.1倍，在线寿命提升3.2倍。
对照例1
与实施例1相比，对照例1的无缝钢管用连轧辊成分及其重量百分含量相同，制造方法有且仅有如下区别：对照例1不包括步骤A2和A3。
经检测，对照例1制造的无缝钢管用连轧辊硬度为60～65HSD，其金相组织请见附图4。另外，所述辊环的上机表现较差，耐磨性较常规材质无提升2.0倍，在线寿命与常规材质相当。
对照例2
与实施例1相比，对照例2的无缝钢管用连轧辊成分及其重量百分含量相同，制造方法有且仅有如下区别：对照例2将C2中冷却介质调整为空冷。经检测，对照例2制造的无缝钢管用连轧辊硬度为50-55HSD，其金相组织请见附图5。另外，所述辊环的上机表现较差，耐磨性较常规材质降低，在线寿命是常规材质的0.8倍。

Claims (4)

1.一种CADI材质无缝钢管用连轧辊，其特征在于，其化学成分及其重量百分含量为C3.3-3.8％，Si1.8～3.0％，Mn0.3～0.8％，Cr0.4～1.2％，Cu0.3～0.8％，Ni1.6～3.0％，Mo0.4～1.2％，其余化学成分为Fe和不可避免的杂质，制作方法包括如下步骤：A.钢水冶炼
A1.按无缝钢管用连轧辊化学成分及其重量百分含量进行配料，装入中频炉冶炼，得到初炼铁水；
A2.初炼铁水出炉时，使用堤坝包，包内加入球化剂0.6-1.2％和长效孕育剂0.4-6％，并用铁屑覆盖，出炉温度控制在1420-1480℃；
A3.初炼铁水出炉后，加入硅复合孕育剂0.2-0.4％，搅拌，扒渣；
B.静态浇注
B1.当铁水温度在1280-1300℃时，大流浇入提前造好型的浇口杯内，随流加入0.05-0.1％瞬时孕育剂，所述浇口杯连接底注浇注管，浇注管依次连接底箱、冷型和冒口；
B2.浇注结束，冒口加热发热覆盖剂和碳化稻壳；
C.热处理
C1.装炉：产品粗车后，装入高温电阻炉中，加热至900-950℃，保温8-12h；
C2.出炉冷却：拉出，浸入淬火液中，冷却；
C3.等温淬火保温：出淬火液后，装入热处理炉保温，温度控制在300-350℃冷却，进入贝氏体区转变区，保温10-20小时；
C4.去应力：提升温度至350-400℃，继续保温10-20h；
C5.出炉空冷：出炉，空冷至室温，精车至成品；
其中步骤C2所述淬火液为无机淬火液，冷速介于水与淬火油之间，其中步骤C2所述冷却时间控制在10-20min。
2.根据权利要求1所述的一种CADI材质无缝钢管用连轧辊，其中步骤A1所述装入中频炉冶炼，包括先后将生铁、废钢、料头加入中频炉。
3.根据权利要求1所述的一种CADI材质无缝钢管用连轧辊，其中步骤A2所述球化剂放入堤坝包与出炉铁水不接触的一侧，成堆放置，然后在球化剂上覆盖孕育剂，最后使用铁屑覆盖在孕育剂上。
4.根据权利要求1所述的一种CADI材质无缝钢管用连轧辊，其中步骤B1所述底注为自硬砂造型，水平浇注管以切线方向进入型腔。
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