无缝钢管轧机用辊材质的选择

第 17卷第 9期 2007年 9月 中国冶金 China Metallurgy Vo1．17，No．9 September 2007 无缝钢管轧机用辊材质的选择 杨立云 (中钢集团邢台机械轧辊有限公司技术中心，河北 邢台 054000) 摘 要：针对无缝钢管轧机各机架的轧制条件及轧辊所应具备的主要性能，指出了穿孔机架、轧管机架、定减径及 矫直机架轧辊在材质选择上应考虑的因素，提出了各机架轧辊应选用的材质及其硬度控制范围。 关键词：无缝钢管轧机；轧辊 ；材质选择 中图分 类号 ：TG333．8 文献标识码 ：A 文章编号 ：1o06—9356(2o07)O9一o021一O3 M aterial Selection of M ill Roller for Seamless Tubes YANG Li—yun (Technology Center，Sinosteel Xingtai Machinery and Mill Roller Co Ltd，Xingtai 054000，Hebei，China) Abstract：Aiming at rolling conditions of mill for seamless tubes and main perfofinance of roller，punched stand， factors which should be considered in selecting materials for tubes stand，reducing and straightening stand were put forward．Materials for roller and its hardness were given． Key words．．rolling mill for seamless tubes；roller；material selection 钢管是一具有中空截面且长度远大于外径的一 种 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 。钢管的规格一般由成品钢管的外径、壁厚 和长度的公称尺寸来表示。钢管又是一种多功能的 经济端面钢材，广泛用于冶金、石油、化工、能源、建 筑、机械制造、地质勘探、医疗卫生、交通运输和管道 输送等方面。目前，国内拥有无缝钢管生产机组约 80余套，生产能力 250万 t。随国民经济的发展，钢 管的需求量越来越大，对其内外表面质量的要求亦 越来越高，而对产品质量和生产效率有直接影响的 轧辊材质的选择，也自然成为一新 的研究课题。本 文仅以热轧无缝钢管的生产过程为序，分述穿孔、轧 管、定径、减径和矫直等主要工序轧辊所需选用的不 同材质和性能。 1 穿孔机用辊材质 管坯穿孔是无缝钢管生产中最重要的变形工 序，其任务是将实心管坯(包括连铸圆坯、圆轧坯或 圆形钢锭)穿孔轧成空心厚壁毛管，通常采用两辊斜 轧穿孔机来穿孔。在穿孔过程中，穿孔机轧辊承受 管坯的高温热冲击 ，辊身表面易产生热裂纹；此外， 穿孔机轧辊还承受一定的摩擦力。辊身表面在热应 力和摩擦力的双重作用下经常出现纵裂致废，因此， 要求轧辊应具有良好的抗热裂性能。同时，为进一 步提高产量，目前亦常采用强化穿孔过程的操作，而 使轧辊所承受的轧制力及其辊颈承受的扭距增大， 故要求轧辊还要具有一定的强度和韧性。 穿 孔 机 轧 辊大 多 采用 芯 轴 与辊 套 组 合。 75CrMo、70Mn2Mo系列轧辊辊套大多选用强度和 韧性高以及咬人性能良好的合金铸钢轧辊，以提高 抗热裂性能，满足穿孔机对轧辊的要求。 铸造热作模具钢合金的质量分数较高(高 Cr， V)，当 w(Cr)>3 时开始生成 M7C3型合金碳化 物，且随铬的增加，碳化物显微硬度可提高到 1 300 ～ 1 800 HV[1]，轧辊的耐磨性显著提高。钒与碳有 极强的亲合力，易形成稳定的碳化钒而存在于晶粒 边界 ，抑制晶粒长大，细化晶粒，增加 晶粒间接触 面，有效增加轧辊抗拉强度、增强抗热裂性、减缓裂 纹的扩展和提高轧辊力学性能。用热作模具钢生 产的穿孔机轧辊 ，辊面硬度达 45～55 HSD，轧制 效果良好。热作模具钢是 目前穿孔机轧辊较为理 想 的材质。 穿孔机轧辊的芯轴材质选择 35CrMo或 40Cr 合金结构钢，调质处理后硬度控制在 42～47 HSD。 穿孔机轧辊化学成分及性能见表 1。 作者简介：杨立云(1967一)，女，大学本科， 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师I E-mail：yjh671110@126．com! 修订 日期：2007—05—29 维普资讯 http://www.cqvip.com 22 中国冶金 第 l7卷 2 连轧管机组用辊材质 为使空心毛管进一步减径减壁，则须在轧管机 上将穿孔后的毛管加工成荒管。连轧管机组是一种 生产小口径无缝钢管的高效率轧机，是 7～9个机架 顺列式布置的两辊式单孔型轧管机。毛管送到连轧 管机时约为 1100℃，故轧辊受热较严重；同时，毛 管表面存在的大量氧化铁皮又增大了轧辊孔型部位 的磨损。连轧管机的 1～3架是毛管的急剧变形区， 单机架的减壁量最高可达 7O ，因此轧制力及轧制 力矩均很大。 连轧管机轧辊失效的主要成因是孔型磨损、 表面热裂纹和小块剥落以及轧辊断裂。现主要采 用珠光体球墨铸铁轧辊和针状体球墨铸铁轧辊。 这两种铸铁轧辊采用冷型喷涂料方式生产，辊身 石墨、碳化物、基体组织均得到细化，耐磨性、综合 力学性能提高。为使轧辊在孔槽侧壁或槽底获得 均匀的硬度层，显著提高轧辊的抗热裂性及耐磨 性，可采用带槽铸造的生产工艺，硬度控制为 45～ 55 HSD。 对于连轧管机第 3机架后的机架，选用硬度为 55～65 HSD的针状组织球墨铸铁轧辊，经高温热 处理后的针状球铁轧辊辊身组织为贝氏体+少量马 氏体+少量残余奥氏体+2O ～3O 左右均布的共 晶碳化物，兼有高的耐磨性和抗疲劳性能。轧管机 轧辊的化学成分及性能见表 2。 表 2 轧管机轧辊的化学成分及性能 Table 2 Chemical comI~osition and performance of rolling-mill roller 3 定径与减径机组用辊材质 钢管定径、减径和张力减径的过程是空心体不 带芯棒的连轧过程。定径是在较小的总减径率和小 的单机架减径率条件下，按要求的尺寸精度和椭圆 度将钢管轧制成成品管，其机架一般为 3～14架；减 径是将大管料生产成小口径钢管，工作机架较多，一 般为9～24架；张力减径则是利用各机架问的张力 作用来实现减壁的目的，一般为 12～24架，有的高 达 28架。 用于定径、减径机组的轧辊必须兼有高的强 度与韧性，并要有良好的耐磨性能和抗冷热疲劳 性能。目前，应用较好轧辊材质是珠光体球铁材 质(60～70 HSD)和针 状体球 铁材质 (65～75 HSD)。定径和减径机轧辊的化学成分与性能见 表 3。 表 3 定径、减径机轧辊化学成分及性能 Table 3 Chemical composition an d performance of changeless an d reducing diameter machine roller 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 9期 杨立云：无缝钢管轧机用辊材质的选择 23 4 矫直机用辊材质 矫直是消除钢管在轧制、运送、热处理和冷 却过程中的弯曲变形，还兼有减轻钢管椭圆度的 作用 ，目前 广 泛采 用 的是 斜 辊矫 直机 。矫 直 时 ， 钢管与轧辊孔型表面直接接触 ，在压应力作用下 轧辊孔型表面承受滚动和滑动摩擦，孔型磨损而 导致轧辊失效。因此，其应选择具有高耐磨性能 的材质，一般选择合金无限冷硬铸铁轧辊或合金 冷硬铸铁轧辊(65～75 HSD)，前者辊身硬度降 落大，耐磨性偏差 ；后者因有硬的白口层，则辊身 硬度高、耐磨性 良好，但在接触疲劳的作用下易 小块剥落致废 。针对这一情况，选择了高铬铸铁 材质矫直辊 ，高铬复合铸铁矫直辊辊身工作层基 体组 织 内均 布有较 高显微 硬度 (1 400～1 700 HV)[1]的 M7C3型共 晶碳化物 ，耐磨性能优异， 有利于提高成品钢管的质量。矫直机轧辊的化 学成分及性能见表 4。 表 4 矫直机轧辊的化学成分及性能 Table 4 Chemical composition and performance of straightening machine roller 5 结语 本文综述了热轧无缝钢管轧机各机架 的轧制条 件和各机架轧辊所应具备的主要性能及材质选择。 随钢铁企业的技术进步，无缝钢管轧机及轧制技术必 将得到更快的发展，因此轧辊的选材、生产、使用还有 大量的工作要做。 参 考文献 ： [1] 文铁铮，郭玉珍．冶金轧辊技术特性概论[M3．石家庄：河北省科 学技术出版社，1995． 《钢铁》、《中国冶金》、《钢铁研究学报》中、英文版、《物理测试》 2008年重要征订启事 为进一步加强与读者的联系和拓宽为读者服务 的渠道。《钢铁》、《中国冶金》、《钢铁研究学报》中文 版、《钢铁研究学报》英文版、《物理测试》等 5本刊物 自2008年起改为自办发行，停止邮局发行。 请直接与我们联系订阅 2008年期刊，订阅方式： (1)登陆 www．chinamet．cn网站，下载 “2008 年期刊信息及联合征订单”，逐项填写完成后，将征 订单发邮件至 chinamet．faxing@yahoo．com．cn。 (2)将“2008年期刊信息及联合征订单”逐项填 写完成后(复印有效)，传真或邮寄给发行部。 发行部联系人地址 ：中国钢研科技集 团公司科 技信息室 李树祺 发行部地址：北京学院南路 76号，邮编 100081 发行部联系方式：(电话／传真)010—62182270， E—mail：chinamet．faxing@yahoo．com．on； 网站 ：www．chinamet．cn (2008年期刊信息及联合征订单请参见本期第 38．页) 维普资讯 http://www.cqvip.com