一種高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環及其制造方法。
【背景技術】
[0002]隨著大型中壓鍋爐、高壓鍋爐、高壓化肥設備、結構用管、輸送流體、石油化工、油氣鉆采、氣瓶、軍工等設備和部門使用的高剛性、高強度無縫鋼管提出更高更新的要求，而對乳制該類綜合性能優越的無縫鋼管的穿孔機用的輥環，如輥環硬度過高，易在長期高溫和擠壓的環境中作業時出現開裂和崩槽，影響作業效率。目前無縫鋼管穿孔機用的AS50Mn合金鋼類和珠光體球墨鑄鐵類材質，前者由于含碳量低耐磨性差，極易產生疲勞裂紋，后者具有較好的耐磨性，同樣長期在高溫狀態下擠壓服役，輥環更易受熱力、扭曲壓力和應力的作用，破壞輥環自身的基體組織，產生熱疲勞裂紋的因素很高，兩者都存在輥環使用不到位，提前退役的問題，進而造成鋼管生產成本長期在高位運行，影響企業的效益和效率。
【發明內容】
[0003]本發明的第一個目的是
[0004]實現本發明的第一個目的的技術方案是一種高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環，輥環的化學成分為:C:3.00 ?3.10%；Si:1.90 ?2.10%；Mn:0.50 ?0.60%；Cr ^0.10%；Ni:2.00 ?2.10% ；Mo:0.60 ?0.70% ;Ρ 彡 0.08% ；S 彡 0.03% ；Mg:0.04 ?0.06% ;其余為Fe。
[0005]所述輥環基體組織為鐵素體+小顆粒狀共晶碳化物；所述小顆粒共晶碳化物包括Mo2C6、Mo2C和Mo6C ;所述輥環表面硬度3032HSC，輥環工作層硬度均勻性< 2HSC，120mm工作層硬度落差< 2HSC，輥環抗拉強度多550MPa。
[0006]本發明的第二個目的是
[0007]實現本發明的第二個目的的技術方案是一種高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環的制造方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一:配料:輥環的化學成分為:C:3.00?3.10% ；S1:1.90?2.10 % ；Mn:0.50 ?0.60 % ；Cr ^ 0.10 % ；N1:2.00 ?2.10 % ；Mo:0.60 ?0.70 % ;P 彡 0.08 % ;S ^ 0.03% ；Mg:0.04 ?0.06% ;其余為 Fe ；
[0009]步驟二:準備模具；
[0010]步驟三:熔煉澆注:中頻感應電爐將步驟一中的配料熔煉成初級鐵水，再經LF爐精煉，待鐵水溫度在1450°C?1480°C時，用KR攪拌脫硫技術對鐵液進行脫硫處理，出爐用稀土鎂和CaSi球化劑球化處理，用FeSi孕育劑孕育后再用CaBa孕育劑連續孕育，得到的球墨鐵水澆注輥環；
[0011]步驟四:熱處理。
[0012]所述模具的底箱、芯柱和冒口的型砂采用天然砂100%、高呋喃樹脂3?5%和堿性酚醛樹脂固化劑0.40?0.70%，陰干8?12小時；所述模具的內腔單邊掛砂12.5?25mm，掛砂的配方為:4#石英砂79 %、耐火泥11?13 %、陶土 7 %和糖漿2 %，碾制30分鐘以上使用。
[0013]所述步驟三還包括:邊澆注邊用電磁共振器振動。
[0014]所述步驟四的具體步驟為:輥環毛胚在450°C?650°C時開箱入電阻爐熱處理，首先保溫4?6h，然后以每小時20°C?30 °C的速度升溫至800°C，保溫8?12h，再以每小時15°C?25°C的速度升溫至880°C?920°C，保溫6?8h，然后降至常溫后出爐粗加工，留單邊20?30MM余量，再入爐回火，溫度升至500°C?600°C，保溫2?4h，爐冷至常溫后加工成成品輥環。
[0015]采用了上述技術方案，本發明具有以下的有益效果:(1)本發明的的高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環可長期在高溫狀態下強擠壓不開裂，耐磨性、擠壓韌性、抗熱疲勞性能優異，不但提高了在機作業時間，更好地延長了輥環的使用壽命，而且與上述傳統的輥環相比，生產成本可降22%，乳制量提高80%以上。
[0016](2)本發明邊澆注邊用電磁共振器振動，使輥環鑄件鐵液凝固收縮結晶更順暢，并避免組織疏松區存在，一次提高毛坯實物質量，整個制作工藝簡便、節能。
【具體實施方式】
[0017](實施例1)
[0018]本實施例的輥環的規格為:Φ995?Φ1300/Φ301?Φ500Χ762?1000ΜΜ。輥環的化學成分為:C:3.00 ?3.10% ；Si:1.90 ?2.10% ；Mn:0.50 ?0.60% ；Cr 彡 0.10% ；Ni:2.00 ?2.10% ；Mo:0.60 ?0.70% ;P 彡 0.08% ；S 彡 0.03% ；Mg:0.04 ?0.06% ;其余為Fe。輥環基體組織為鐵素體+小顆粒狀共晶碳化物；小顆粒共晶碳化物包括Mo2C6、Mo2C和Mo6C ;輥環表面硬度3032HSC，輥環工作層硬度均勻性< 2HSC，120mm工作層硬度落差< 2HSC，輥環抗拉強度彡550MPa。
[0019]制造方法包括以下步驟:
[0020]步驟一:配料:輥環的化學成分為:C:3.00?3.10% ；S1:1.90?2.10 % ；Mn:0.50 ?0.60 % ；Cr ^ 0.10 % ；N1:2.00 ?2.10 % ；Mo:0.60 ?0.70 % ;P 彡 0.08 % ;S ^ 0.03% ；Mg:0.04 ?0.06% ;其余為 Fe ；
[0021]步驟二:準備模具；模具的底箱、芯柱和冒口的型砂采用天然砂100%、高呋喃樹脂3?5%和堿性酚醛樹脂固化劑0.40?0.70%，陰干8?12小時；模具的內腔單邊掛砂12.5?25mm，掛砂的配方為:4#石英砂79 %、耐火泥11?13 %、陶土 7 %和糖漿2 %，碾制30分鐘以上使用；
[0022]步驟三:熔煉澆注:中頻感應電爐將步驟一中的配料熔煉成初級鐵水，再經LF爐精煉，待鐵水溫度在1450°C?1480°C時，用KR攪拌脫硫技術對鐵液進行脫硫處理，出爐用稀土鎂和CaSi球化劑球化處理，用FeSi孕育劑孕育后再用CaBa孕育劑連續孕育，得到的球墨鐵水澆注輥環，邊澆注邊用電磁共振器振動；
[0023]步驟四:熱處理；輥環毛胚在450°C?650°C時開箱入電阻爐熱處理，首先保溫4?6h，然后以每小時20°C?30 °C的速度升溫至800 °C，保溫8?12h，再以每小時15°C?25°C的速度升溫至880°C?920°C，保溫6?8h，然后降至常溫后出爐粗加工，留單邊20?30MM余量，再入爐回火，溫度升至500°C?600°C，保溫2?4h，爐冷至常溫后加工成成品輥環。
[0024]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環，其特征在于:輥環的化學成分為:c:3.00 ?3.10% ；Si:1.90 ?2.10% ；Mn:0.50 ?0.60% ；Cr 彡 0.10% ；N1:2.00 ?2.10% ；Mo:0.60 ?0.70% ；P 彡 0.08% ；S 彡 0.03% ；Mg:0.04 ?0.06% ;其余為 Fe。2.根據權利要求1所述的一種高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環，其特征在于:所述輥環基體組織為鐵素體+小顆粒狀共晶碳化物；所述小顆粒共晶碳化物包括Mo2C6、Mo2C和Mo6C ;所述輥環表面硬度3032HSC，輥環工作層硬度均勻性< 2HSC，120mm工作層硬度落差(2HSC，輥環抗拉強度彡550MPa。3.一種高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環的制造方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一:配料:輥環的化學成分為:C:3.00?3.10% ；Si:1.90?2.10% ；Mn:0.50?0.60 % ；Cr ^ 0.10% ；N1:2.00 ?2.10 % ；Mo:0.60 ?0.70 % ;P 彡 0.08% ；S ^ 0.03% ；Mg:0.04 ?0.06% ;其余為 Fe ； 步驟二:準備模具； 步驟三:熔煉澆注:中頻感應電爐將步驟一中的配料熔煉成初級鐵水，再經LF爐精煉，待鐵水溫度在1450°C?1480°C時，用KR攪拌脫硫技術對鐵液進行脫硫處理，出爐用稀土鎂和CaSi球化劑球化處理，用FeSi孕育劑孕育后再用CaBa孕育劑連續孕育，得到的球墨鐵水澆注輥環； 步驟四:熱處理。4.根據權利要求3—種高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環的制造方法，其特征在于:所述模具的底箱、芯柱和冒口的型砂采用天然砂100%、高呋喃樹脂3?5%和堿性酚醛樹脂固化劑0.40?0.70%，陰干8?12小時；所述模具的內腔單邊掛砂12.5?25mm，掛砂的配方為.Α#石英砂79 %、耐火泥11?13 %、陶土 7 %和糖漿2 %，碾制30分鐘以上使用。5.根據權利要求4一種高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環的制造方法，其特征在于:所述步驟三還包括:邊澆注邊用電磁共振器振動。6.根據權利要求5—種高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環的制造方法，其特征在于:所述步驟四的具體步驟為:輥環毛胚在450°C?650°C時開箱入電阻爐熱處理，首先保溫4?6h，然后以每小時20°C?30 °C的速度升溫至800 °C，保溫8?12h，再以每小時15°C?25°C的速度升溫至880°C?920°C，保溫6?8h，然后降至常溫后出爐粗加工，留單邊20?30MM余量，再入爐回火，溫度升至500°C?600°C，保溫2?4h，爐冷至常溫后加工成成品輥環。
【專利摘要】本發明公開了一種高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環及其制造方法，輥環的化學成分為：C：3.00～3.10％；Si：1.90～2.10％；Mn：0.50～0.60％；Cr≤0.10％；Ni：2.00～2.10％；Mo：0.60～0.70％；P≤0.08％；S≤0.03％；Mg：0.04～0.06％；其余為Fe。本發明的高強度低硬度鐵素體球墨鑄鐵輥環可長期在高溫狀態下強擠壓不開裂，耐磨性、擠壓韌性、抗熱疲勞性能優異，不但提高了在機作業時間，更好地延長了輥環的使用壽命，而且與上述傳統的輥環相比，生產成本可降22％，軋制量提高80％以上。
【IPC分類】C22C37/04, C22C33/08, B22C1/00, C22C37/10, C21D5/00
【公開號】CN105316565
【申請號】CN201510843974
【發明人】許健, 許亞南, 蔣志芳
【申請人】常州凱達重工科技有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年11月26日