[发明专利]焊接钢管以及冷弯型钢用复合轧辊及其制备方法

说明书

本发明公开了一种焊接钢管及冷弯型钢用复合轧辊及其制备方法，该轧辊由工作层和芯部组成，轧辊工作层采用石墨钢基体加碳化钨粒子复相强化材料浇铸，轧辊芯部采用石墨钢基体材料浇铸，轧辊的基体组分为：C：1.50～2.1％、Si：0.50～1.60％、Mn：0.20～0.40％、Ni：0.40～0.60％、Al：0.10～0.30％、RE：0.02～0.03％、Zr：0.03～0.08％、Ce：0.01～0.05％、P和S≤0.030％，余量为Fe；本发明可大幅提高钢管及冷弯型钢轧辊的耐磨耐冲击性能和轧辊的使用寿命，提高了材料的利用率，大幅降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及轧辊制造技术领域，尤其涉及一种焊接钢管以及冷弯型钢用复合轧辊及其制备方法。

背景技术

近年来由于焊管和冷弯型钢产业的快速发展，焊管及冷弯型钢生产用轧辊的消耗量已跃居世界第一。焊管及冷弯型钢生产用轧辊多数属非圆柱形的变直径异型轧辊，即外工作面为非圆柱形的变直径曲面，同时具有规格品种繁多、同规格品种批量很小的特点。而焊管及冷弯型钢轧辊是焊管及冷弯型钢生产最重要的工模具，是近年来发展较快的产品。

现有焊管以及冷弯型钢轧辊毛坯的成型方式有两大类：锻造和铸造。采用锻造工艺时均锻成圆柱形毛坯。当外圆直径较小时采用热轧圆钢，然后加工出外部曲面和内孔。因此，加工量大而且材料利用率极低，一般只有40％～50％，造成材料和能源极大的浪费。锻造焊管及冷弯型钢轧辊毛坯均为工模具钢，尤其是模具钢加工难度大，成本很高。而采用铸造工艺时均为静铸法，虽然铸出的毛坯较接近于成品，但至少需要毛坯重量50％以上的材料成为浇道和冒口，有的浇、冒口重量和毛坯重量比例甚至达到1：1。因此材料的利用率通常可低至50％～65％，造成材料和能源极大的浪费。焊管以及冷弯型钢轧辊铸造毛坯均为高铬合金铸铁，其合金含量高，加工难度大，成本很高。

复合材料轧辊充分利用不同材料的组合来达到轧辊综合性能的提高，又可节约贵重合金材料。通常是在轧辊外表工作层采用合金含量高的材料，形成高硬度、耐磨耐冲击的工作层，在轧辊的内层芯部使用合金含量较低的材料，使芯部具备高强度，高韧性的优良机械加工性能，从而获得所需要的不同性能组合的复合材料轧辊。

目前在进行双金属复合铸造时均需同时启动2台熔炼炉，分别冶炼不同材质的金属，实施起来制备工艺过程比较复杂。

焊管以及冷弯型钢轧辊要求有很高的硬度，以满足高耐磨、高冲击的服役条件。目前均选择如Cr12Mo1V1等锻造模具钢(相当于美国的D2、德国的X155CrVMo12-1)，或如Cr12MoV、Cr12，铸造Cr20、Cr25等铸造高铬合金铸铁制造，这些材料的淬硬性和淬透性均很好，可以获得整体硬度都很高的效果。但上述材料的价格以及制造成本均很高。

由于装配工艺的要求，焊管及冷弯型钢轧辊的端面通常设计有若干吊装及装配用的工艺螺丝孔。而由于焊管以及冷弯型钢轧辊通常硬度很高，轧辊端面上的螺丝孔和内孔精加工难度很大。因此，螺丝孔的加工通常是在毛坯退火软化后进行。但轧辊在淬、回火硬化后会有一定的变形而需要再修整。为保证螺丝孔的位置公差，高硬度螺丝孔的修整需在加工中心上使用细小的进口铣刀对丝扣进行加工。而加工中心上的铣刀价格昂贵、磨损严重且易损坏，使加工效率降低，成本升高。通常高硬度内孔加工和螺丝孔修整耗时占精加工耗时的50％以上。如是组合式轧辊，加工量占总工时的60％～70％。端面精车时由于有螺丝孔造成断续车削，影响端面精车的速度和精度。因此，目前焊管及冷弯型钢轧辊制造均存在材料成本高、机械加工难度大、材料利用率低、能耗高、加工周期长且无法实现双金属复合等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述钢管及冷弯型钢复合轧辊的制造问题，以达到节约材料和降低能耗、提高机械加工性能、缩短加工周期、降低成本，简化冶炼装备的目的，而提供一种焊接钢管及冷弯型钢用复合轧辊及其制备方法。