專利名稱：一種精密軋管機(jī)用合金球鐵導(dǎo)盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軋管機(jī)用導(dǎo)盤，尤其涉及一種精密軋管機(jī)軋制薄壁無縫鋼管和軋制合金鋼管用合金球鐵導(dǎo)盤。
背景技術(shù)：
軋管機(jī)導(dǎo)盤是精密軋管機(jī)軋制無縫鋼管生產(chǎn)工序中一種必備工模具，它與軋輥同時工作，完成該工序生產(chǎn)中無縫鋼管的變形。在高溫環(huán)境(1100℃左右)中承受壓應(yīng)力作用下的滾動和滑動磨擦，同時承受冷卻水的激冷激熱作用，工作環(huán)境惡劣，消耗量大。目前使用的精密軋管機(jī)導(dǎo)盤的材質(zhì)是鉻鉬銅無限冷硬球墨鑄鐵，其主要成分為碳C；硅Si；錳Mn；鉻Cr；鉬Mo；銅Cu；鐵Fe等及其它雜質(zhì)；使用狀態(tài)為鑄態(tài)。由于材料的金相組織主要為珠光體，其強(qiáng)度、沖擊韌性與硬度均較低，性能指標(biāo)為σb＝300～400Mpa，αk＝15～25J/cm2，HRC＝30～36。因此其強(qiáng)度和硬度不夠高，存在著缺點(diǎn)和不足。即在高溫工作環(huán)境中耐磨性能差，在軋制薄壁無縫鋼管時表現(xiàn)尤為突出，有時一個班次需要更換3～4次；在軋制合金無縫鋼管時，由于硬度較低，對于高溫管坯表面硬度較高的氧化鐵皮入侵的抵抗能力較弱，因而極易產(chǎn)生“粘鋼”現(xiàn)象，至使軋制出的鋼管表面損傷，無法進(jìn)行正常生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決上述精密軋管機(jī)導(dǎo)盤在使用過程中存在的硬度、強(qiáng)度不高以及“粘鋼”現(xiàn)象，而提出一種精密軋管機(jī)用新型合金球鐵導(dǎo)盤，通過對其成分的不同組合以及進(jìn)行熱處理，使材料的綜合性能得到強(qiáng)化，用來替代目前的鉻鉬銅無限冷硬球墨鑄鐵導(dǎo)盤，以解決其耐磨性能差、易產(chǎn)生“粘鋼”現(xiàn)象，以及嚴(yán)重影響薄壁無縫鋼管和合金無縫鋼管生產(chǎn)等缺點(diǎn)。
本發(fā)明的合金球鐵導(dǎo)盤應(yīng)用于軋制無縫鋼管的精密軋管機(jī)上，并通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。該精密軋管機(jī)用合金球鐵導(dǎo)盤的成分含量為(以重量％計)C3.0％～3.6％，Si1.5％～2.2％，Mn0.4％～0.8％，P≤0.04％，S≤0.04％，Cr0.1％～0.3％，Ni2.0％～3.5％，Mo0.5％～1.0％，Mg≥0.04％，其余為Fe及其它不可避免的雜質(zhì)；本發(fā)明中合金球鐵導(dǎo)盤材料Si的成分含量可在1.7～2.0％，Ni的成分含量可在2.3～3.2％之間進(jìn)行優(yōu)選。本發(fā)明還在于合金球鐵導(dǎo)盤采用鹽浴等溫?zé)崽幚砉に嚒?br> 本發(fā)明在合金球鐵導(dǎo)盤中去除銅Cu成分，增加了鎳Ni成分，并且對其成分含量的比例進(jìn)行了合理的調(diào)整；如碳C含量的選擇決定了合金球鐵導(dǎo)盤的整體強(qiáng)度，本發(fā)明經(jīng)過實驗，選擇在3.0～3.6％比較合適；而鎳Ni含量在2.0～3.5％則能使合金球鐵導(dǎo)盤得到較高的韌性以及保證合金材料具有良好的綜合性能，從而使合金球鐵導(dǎo)盤的硬度、強(qiáng)度、韌性以及耐高溫等特性都有所提高。
本發(fā)明使用狀態(tài)為熱處理狀態(tài)，熱處理工藝為鹽浴等溫處理工藝，其金相組織為針狀下貝氏體，這種組織的強(qiáng)度和硬度較高，其性能指標(biāo)達(dá)到σb＝1200～1500Mpa，αk＝50～60J/cm2，HRC＝45～50。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較其優(yōu)點(diǎn)在于合金球鐵導(dǎo)盤的強(qiáng)度、硬度、韌性均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的球鐵導(dǎo)盤，因此在同樣惡劣的工作環(huán)境中，其耐磨性能和抗“粘鋼”性能均有很大提高，克服了現(xiàn)有技術(shù)球鐵導(dǎo)盤在軋制薄壁無縫鋼管和合金無縫鋼管時不耐磨和“粘鋼”等缺點(diǎn)，使用壽命提高3～4倍，大大提高了精密軋管機(jī)生產(chǎn)薄壁無縫鋼管和合金無縫鋼管的生產(chǎn)效率。
具體實施例方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明首先是將一種新型合金球鐵導(dǎo)盤應(yīng)用于精密軋管機(jī)，從而替代鉻鉬銅無限冷硬球墨鑄鐵導(dǎo)盤。本發(fā)明的主要成分(以重量百分比計)如下C3.0％～3.6％，Si1.5％～2.2％，Mn0.4％～0.8％，P≤0.04％，S≤0.04％，Cr0.1％～0.3％，Ni2.0％～3.5％，Mo0.5％～1.0％，Mg≥0.04％，其余為Fe及其它不可避免的雜質(zhì)；本發(fā)明中Si的含量在1.7％～2.0％，Ni的成分含量在2.3％～3.2％之間進(jìn)行優(yōu)選。
由以上成分組成的合金球鐵導(dǎo)盤，經(jīng)過鹽浴等溫等熱處理工藝，即高溫石墨化退火，等溫淬火、等溫冷卻、低溫回火，其金相組織為針狀下貝氏體結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于精密軋管機(jī)上的合金球鐵導(dǎo)盤的使用狀態(tài)為熱處理狀態(tài)。
本發(fā)明鑄件的整體球化率要求在三級以上，使用狀態(tài)為熱處理狀態(tài)，其金相組織為針狀下貝氏體。其性能指標(biāo)達(dá)到σb＝1200～1500Mpa，αk＝50～60J/cm2，HRC＝45～50。
由于本發(fā)明的精密軋管機(jī)合金球鐵導(dǎo)盤工作環(huán)境惡劣，在高溫和激冷激熱的環(huán)境中承受著壓應(yīng)力作用下的滾動和滑動磨擦，尤其在軋制薄壁無縫鋼管和合金鋼管時要承受更大的軋制力，因此，本發(fā)明采用了合金球鐵材質(zhì)和鹽浴等溫?zé)崽幚砉に嚕趯嵺`中證明了其在惡劣的工作環(huán)境中，同時具備耐磨、耐高溫和激冷激熱、抗“粘鋼”的材質(zhì)特性。
在實施過程中，首先根據(jù)本發(fā)明的用途、精密軋管機(jī)導(dǎo)盤服役的具體工況條件及技術(shù)要求選定合金球鐵成分的具體配比，使用相應(yīng)的鐵合金、生鐵等原料，進(jìn)行常規(guī)熔煉，獲得需要的鋼水。然后采取常規(guī)的鑄造，獲得需要的毛坯。再進(jìn)行鹽浴等溫?zé)崽幚砗蛙?、磨等加工，生產(chǎn)出精密軋管機(jī)導(dǎo)盤。
實施例1制造φ219精密軋管機(jī)用合金球鐵導(dǎo)盤一套，共2件。選定合金球鐵成分(重量％)如下表

其余為Fe及其它不可避免的雜質(zhì)。
本實施例的鑄件的整體球化率要求是三級以上，使用狀態(tài)為熱處理狀態(tài)，其金相組織為針狀下貝氏體。其性能指標(biāo)達(dá)到σb＝1300Mpa，αk＝55J/cm2，HRC＝50。
在實施過程中，根據(jù)成分要求選定原料配比，在中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行常規(guī)熔煉，并加入孕育劑和球化劑，進(jìn)行常規(guī)的砂型鑄造，獲得需要的毛坯，毛坯的球化率達(dá)到三級以上。然后進(jìn)行常規(guī)的粗加工，再對光坯進(jìn)行常規(guī)的鹽浴等溫?zé)崽幚?，獲得以下貝氏體為主的金相組織。然后進(jìn)行常規(guī)的車、磨等加工，生產(chǎn)出φ219精密軋管機(jī)用合金球鐵導(dǎo)盤。
采用的熱處理工藝為常規(guī)的鹽浴等溫處理工藝進(jìn)行高溫石墨化退火，以去除鑄件中的脆性相滲碳體。等溫淬火的加熱溫度為Ac3點(diǎn)以上35～45℃，冷卻介質(zhì)為混合鹽，冷卻方式為等溫冷卻。最后進(jìn)行低溫回火，以消除等溫淬火后出現(xiàn)的部分淬火馬氏體的影響，進(jìn)一步提高其抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性。
實施例1的φ219精密軋管機(jī)用合金球鐵導(dǎo)盤，最大直徑φ2020mm、厚度為185mm、內(nèi)孔為φ1460mm，成品重量為1310kg。在國內(nèi)引進(jìn)國際先進(jìn)水平φ219精密軋管機(jī)上進(jìn)行實驗，在高溫和激冷激熱工作狀態(tài)下軋制薄壁(φ219×6mm)無縫鋼管，其質(zhì)量穩(wěn)定，使用壽命為現(xiàn)有技術(shù)精密軋管機(jī)球鐵導(dǎo)盤的4倍；軋制合金無縫鋼管時不“粘鋼”，鋼管表面無劃傷，保證了生產(chǎn)正常進(jìn)行。完全克服了的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
實施例2制造φ140精密軋管機(jī)用合金球鐵導(dǎo)盤一套，共2件。選定合金球鐵成分(重量％)如下表

其余為Fe及其它不可避免的雜質(zhì)。
本實施例的鑄件的整體球化率要求為三級以上，使用狀態(tài)為熱處理狀態(tài)，其金相組織為針狀下貝氏體；其性能指標(biāo)達(dá)到σb＝1250Mpa，αk＝50J/cm2，HRC＝45。
在實施過程中，根據(jù)成分要求選定原料配比，在中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行常規(guī)熔煉，并加入孕育劑和球化劑，進(jìn)行常規(guī)的砂型鑄造，獲得需要的毛坯，毛坯的球化率達(dá)到二級以上。然后進(jìn)行常規(guī)的粗加工，再對光坯進(jìn)行常規(guī)的鹽浴等溫?zé)崽幚?，獲得以下貝氏體為主的金相組織。然后進(jìn)行常規(guī)的車、磨等加工，生產(chǎn)出φ140精密軋管機(jī)用合金球鐵導(dǎo)盤。
熱處理工藝采用常規(guī)的鹽浴等溫處理工藝進(jìn)行高溫石墨化退火，以去除鑄件中的脆性相滲碳體。等溫淬火的加熱溫度一般為Ac3點(diǎn)以上30～50℃，冷卻介質(zhì)為混合鹽，冷卻方式為等溫冷卻；最后進(jìn)行低溫回火，以消除等溫淬火后出現(xiàn)的部分淬火馬氏體的影響，進(jìn)一步提高其抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性。
實施例2的φ140精密軋管機(jī)用合金球鐵導(dǎo)盤，最大直徑φ1550mm、厚度為133mm、內(nèi)孔為φ990mm，成品重量為845kg。在φ140精密軋管機(jī)上進(jìn)行實驗，在高溫和激冷激熱工作狀態(tài)下軋制合金無縫鋼管，其質(zhì)量穩(wěn)定，克服了現(xiàn)有技術(shù)精密軋管機(jī)球鐵導(dǎo)盤“粘鋼”的缺點(diǎn)，鋼管表面無劃傷，保證了生產(chǎn)正常進(jìn)行，其使用壽命為現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)盤的3倍。
本發(fā)明應(yīng)用于精密軋管機(jī)上，其合金球鐵導(dǎo)盤產(chǎn)品材料組織里外均勻，耐磨性以及韌性有很大提高，使用壽命成倍增加，在軋制精密合金無縫鋼管過程中，克服了現(xiàn)有技術(shù)球鐵導(dǎo)盤“粘鋼”的缺點(diǎn)，鋼管表面無劃傷，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行，提高了的生產(chǎn)效率，其使用壽命是已有導(dǎo)盤的3～4倍。
權(quán)利要求
1.一種精密軋管機(jī)用合金球鐵導(dǎo)盤，其特征在于該合金球鐵導(dǎo)盤的成分含量為(以重量％計)C3.0％～3.6％，Si1.5％～2.2％，Mn0.4％～0.8％，P≤0.04％，S≤0.04％，Cr0.1％～0.3％，Ni2.0％～3.5％，Mo0.5％～1.0％，Mg≥0.04其余為Fe及其它不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密軋管機(jī)用合金球鐵導(dǎo)盤，其特征在于該合金球鐵導(dǎo)盤材料Si(以重量％計)的成分含量為1.7％～2.0％，Ni的成分含量為2.3％～3.2％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密軋管機(jī)用合金球鐵導(dǎo)盤，其特征在于合金球鐵導(dǎo)盤采用鹽浴等溫?zé)崽幚砉に嚒?br> 全文摘要
本發(fā)明提供了一種精密軋管機(jī)用新型合金球鐵導(dǎo)盤，通過對其成分的不同組合，使材料的綜合性能得到強(qiáng)化，以解決其耐磨性能差、易產(chǎn)生“粘鋼”現(xiàn)象等缺點(diǎn)；本發(fā)明的精密軋管機(jī)合金球鐵導(dǎo)盤的主要成分(以重量百分比計)如下C3.0～3.6％，Si1.5～2.2％，Mn0.4～0.8％，P≤0.04％，S≤0.04％，Cr0.1～0.3％，Ni2.0～3.5％，Mo0.5～1.0％，Mg≥0.04％，其余為Fe及其它不可避免的雜質(zhì)；本發(fā)明的材料組織里外均勻，耐磨性以及韌性有很大提高，使用壽命成倍增加，在軋制精密合金無縫鋼管過程中，克服了現(xiàn)有技術(shù)球鐵導(dǎo)盤“粘鋼”的缺點(diǎn)，鋼管表面無劃傷，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行，提高了的生產(chǎn)效率，其使用壽命是已有導(dǎo)盤的3～4倍。
文檔編號C21D9/00GK101041886SQ20071001778
公開日2007年9月26日 申請日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者袁厚之, 張凝, 劉行一, 王平 申請人:袁厚之