專利名稱：：無縫鋼管穿孔機用導板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及無縫鋼管穿孔機生產(chǎn)設備,尤其涉及一種生產(chǎn)無縫鋼管的穿孔機用導板。
背景技術(shù)：
：穿孔機用導板是無縫鋼管生產(chǎn)中的關(guān)鍵易損備件，也是消耗量很大的一種工藝備件。穿孔機導板的質(zhì)量與使用壽命直接影響到最終產(chǎn)品無縫鋼管的質(zhì)量。導板在穿孔過程中除導向作用外，同時還要承受接觸溫度在1100-1200。C紅熱鋼坯的沖擊、摩擦、擠壓以及冷卻水的激冷和高溫變形。與其它鋼材生產(chǎn)中的導板單純導向作用相比，無縫鋼管穿孔機用導板的工作環(huán)境更加惡劣，因此，要求導板具有抗高溫、不易粘結(jié)、耐磨和抗熱裂等性能。目前國內(nèi)傳統(tǒng)上使用的有高鎳鑄造穿孔機導板，如申請?zhí)枮椤?00610040275》，名稱為《穿孔機導板》的專利申請，其成分為C為0.65一1.5%，Si為1.0—3.0%,Mn小于2%，Cr為28-32%,Ni為49—52%，W為4-6.5%;其余為Fe和其它少量元素；其中Ni含量達到49-52%。另一種是進口高鎳穿孔機導板。近年來我國引進了大量國際先進水平無縫鋼管生產(chǎn)機組。這些機組的軋制速度快，軋制力大。于是許多生產(chǎn)企業(yè)都隨機引進了進口高鎳4各穿孔機導板。其成分為C:0.75~0.85%;Si:《1.5%;Mn:《0.5%;Cr:27.0-29.0%;Ni:49.0~51.0%;W:4.0~5.5%，其余為Fe;其中Ni含量達到49.0~51.0%。以上國內(nèi)外的高鎳鑄造穿孔機導板，由于使用了大量的貴金屬一鎳(目前國內(nèi)市場價格約40萬元/t)，因此造價昂貴，如國內(nèi)引進的一條4)460腿國際先進水平無縫鋼管機組如使用進口材質(zhì)國內(nèi)制造導板，單重為450kg/件，一次同時使用2件，年消耗導板價值高達3000~3600萬元人民幣，如果直接使用進口產(chǎn)品就更貴了，因此成為生產(chǎn)企業(yè)極重的負擔。此外，使用高鎳制造的穿孔機導板還有其不足之處，雖然加入高含量的鎳可提高材料的韌性，但其硬度卻較低。尤其是對于鑄造鐵鎳合金來講，隨著鎳含量的增減材料的性能會發(fā)生急劇的變化，尤其在軋制合金管如15CrMo、L-360抗硫管線管等時，高鎳鑄造導板在軋制鋼管時極易出現(xiàn)粘鋼，造成鋼管表面被劃傷而影響鋼管的質(zhì)量，同時，由于導板的損壞，需經(jīng)常進行修磨而影響生產(chǎn)，使成本增加。再就是傳統(tǒng)上使用的低鎳高鉻鑄鐵穿孔機導板，其成分為C:1.9~2.2%;Si:0.3~0.6%;Mn:0.3—0.6%;P、S:《0.05%;Cr:25~30%;Ni:0~3.0%,其余為Fe。其Ni含量為0~3.0%,鎳含量較低。在實際使用中表現(xiàn)出高溫耐磨性能和抗熱裂性能差，在斷續(xù)進行水冷卻時易裂甚至斷開，一般使用壽命在13個班次就需報廢更換，在軋制高鋼級鋼管時最多用1個班次，直接影響生產(chǎn)。申請?zhí)枮椤?007100182635》，發(fā)明名稱為《一種新型無縫鋼管穿孔機用導板》，其成分含量為C:1.6~1.8%，Si:0.6~0.8%，Mn:0.6~0.8°/，P:《0.04%,S:《0.04%，Cr:26~28%,Ni:4.5-5.5%,Nb:0.1~3.0%，RE:0.02~0.03%，其余為Fe。該發(fā)明將鎳含量增加至4.5~5.5%，從而改善了導板的使用性能，在一定程度上提高了導板的耐磨性能差、易斷裂等不足，使用壽命比以上高鎳和低鎳鑄造導板提高了許多，但還有可改進之處。綜上所述，含鎳太高的高鎳鉻鑄造穿孔機導板在使用中容易產(chǎn)生粘鋼而造成鋼管表面被劃傷，從而影響鋼管的質(zhì)量，并有成本高的問題；而含鎳太低的低鎳鑄造穿孔機導板雖然成本較低但高溫耐磨性能和抗熱裂性能差。以上兩類鎳含量的鑄造穿孔機導板目前已不能滿足為國際先進水平無縫鋼管生產(chǎn)機組提供配件的需求。因此，研制性能更加優(yōu)異、使用壽命更長并且更加經(jīng)濟實用的穿孔機導板勢在必行。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是要解決上述含鎳太高或太低的無縫鋼管穿孔機導板在使用過程中所存在的問題而研制的一種鎳成分為中等含量的新型材質(zhì)的無縫鋼管穿孔^=幾用導板，以解決穿孔機導板在高溫工作狀態(tài)下的耐磨性能差、易斷裂以及使用壽命低、價格昂貴等問題。本發(fā)明的創(chuàng)造性在于通過對無縫鋼管穿孔機導板材質(zhì)成分和含量的不斷研究和試驗找到一種能夠提高無縫鋼管穿孔機導板性能最合適的鎳成分含量，不僅能使導板的成本降低很多，而且能使導板的耐高溫、耐磨損和抗熱裂性能大大提高，明顯提高了其使用壽命。本發(fā)明通過選用以下技術(shù)方案來完成其目的用于無縫鋼管穿孔機的導板主要成分包括碳、硅、錳、鐵以及不可避免的雜質(zhì)硫、磷，其特點在于還包括了鎳，鉻以及鈮和稀土，以上成分含量以重量百分比計為C:1.7-2.0%，Si:0.6—0.8%,Mn:0.6—0.8%,Ni:5.6—20%,Cr:27—30%，Nb+RE總量0.15-0.35%,余量為Fe;其中導板的成分含量可優(yōu)選用以下較佳的Ni:8-18°/。，Cr:28-29%,Nb+RE總量0.2-0.3%來進行改善其性能；導板的鎳成分含量來還可優(yōu)選為Ni:10-15%;和Ni:12-14%;導板的Nb+RE成分含量為Nb:0.12-0.3%，RE:0.03-0.05%;導板中的硫、磷含量小于0.04%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較其突出特點在于①本發(fā)明的機械性能和實際使用效果明顯優(yōu)于現(xiàn)有穿孔機導板。其耐磨性能明顯提高，改善了粘鋼現(xiàn)象，在激冷激熱工況條件下，導板不易淬裂，其壽命是現(xiàn)有國內(nèi)穿孔機導板使用壽命的3~5倍，大大高于國外穿孔機導板的使用壽命。②本發(fā)明的制造成本與高鎳鉻鑄造國產(chǎn)和進口穿孔機導板相比，由于節(jié)約了大量的貴重金屬鎳(國外導板的鎳含量是本發(fā)明的IO倍左右)，其制造成本為國內(nèi)高鎳鑄造導板的三分之一，且僅為進口高鎳導板的五分之一至六分之一。具體實施方式以下通過多次實驗及實際運用的實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明是將一種優(yōu)選的含有中等含量的鎳與其它合金成分進行組配而制造的穿孔機用導板，并將其應用于軋制無縫鋼管的穿孔機上來替代目前國內(nèi)外的高鎳鑄鐵穿孔機導板。本發(fā)明的主要成分(以重量百分比計)如下C:1.7-2.0%,Si:0.6—0.8°/。，Mn:0.6—0.8%，Ni:5.6-20%，Cr:27—30%，Nb+RE總量:0.15-0.35%,余量為Fe。本發(fā)明還優(yōu)選較佳的Ni:8-18%，Cr:28-29%,Nb+RE總量0.2-0.3%來進行改善其性能；鎳成分含量來還可優(yōu)選為Ni:10-15%;和Ni:12-14%;Nb+RE成分含量為Nb:0.12-0.3%，RE:0.03-0.05%;導板中的碌"磷含量小于0.04%。本發(fā)明通過多次試驗，發(fā)現(xiàn)選用不同含量的鎳與本發(fā)明的其它合金成分組合進行導板鑄造時會使導板的高溫強度和硬度發(fā)生很大變化，也會使其自有的韌性發(fā)生變化，并對導板的使用性能和壽命產(chǎn)生很大影響。適量的鎳加入高鉻鑄鐵中，具有固溶強化的作用，在鑄態(tài)下能起到穩(wěn)定金相組織的作用，從而提高導板耐高溫的性能和導板的硬度；在鑄造導板中加入含量適合的鎳還可抑制鑄件中脆性相的形成，從而改善包括其韌性在內(nèi)的綜合力學性能，使導板的抗沖擊能力、耐磨性能、抗熱裂等綜合使用性能得以提高。本發(fā)明的導板在無縫鋼管的穿孔實驗中，導板在接觸溫度高達1100-120(TC的紅熱鋼坯的沖擊、摩擦、擠壓以及冷卻水的激冷激熱的穿孔條件下，沒有發(fā)生粘鋼和淬裂現(xiàn)象，由于本發(fā)明各種成分和含量的有機組合，使導板的抗高溫變形能力也得以提高，鋼管表面沒有被劃傷的痕跡，保證了鋼管的生產(chǎn)質(zhì)量。本發(fā)明選用了適量的碳與中等含量的鎳及其它成分組合，降低了導板易碎裂的缺點。本發(fā)明還加入了鈮Nb和稀土元素RE與中等含量的鎳及其它成分組合，提高了材料的高溫耐磨性能，滿足了穿孔機導板工作環(huán)境的需求。在鑄鐵中加入鈮Nb可在基體中析出高硬度(2000HV)、高熔點、形狀規(guī)則、粒度較小、均勻彌散分布的硬質(zhì)相一Nb(CN)質(zhì)點，提高材料的韌性，形成耐磨性能的基礎(chǔ)。在高溫合金中，Nb可有效控制合金的凝固偏析，提高其綜合性能，并起到節(jié)約Ni或Cr的作用，最多可達50%的Ni或20%的Cr。稀土化合物質(zhì)點在澆鑄凝固過程中起晶核作用，能夠有效地細化結(jié)晶組織，減輕其枝晶程度。由于稀土元素的加入，使晶粒更加細化，提高了塑性和沖擊韌性；改善了鑄件的表面質(zhì)量，提高了成品率，減少了鑄造的熱裂傾向。由于綜合加入Nb和稀土元素RE，并控制了加入的總量，有效的提高了本發(fā)明的綜合性能，在使用中表現(xiàn)出了優(yōu)良的高溫耐磨性能和抗熱裂性能。在具體實施過程中，根據(jù)穿孔機導板服役的具體工況條件及技術(shù)要求選定穿孔機導板成分的具體配比，進行常規(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。再進行機械加工，生產(chǎn)出滿足需要的無縫鋼管穿孔機用導板。本發(fā)明的使用狀態(tài)為鑄態(tài)。實施例1制造cj)219穿孔機用導板一套2件。選定材質(zhì)的成分以重量百分比計如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根據(jù)上表成分要求選定原料配比，在中頻感應電爐中進行常規(guī)熔煉，進行常規(guī)的砂型鑄造，獲得需要的毛坯，然后進行常規(guī)的機械加工，生產(chǎn)出4)219穿孔機用導板。實施例3的cj)219穿孔機用導板，成品重量為43.5kg/件。本實施例的硬度為服C3740,在國內(nèi)引進國際先進水平c1)219穿孔機上進行實驗，在IIO(TC左右的高溫下并承受大的沖擊力、壓應力和摩擦力的作用下使用，使用壽命為現(xiàn)有技術(shù)國產(chǎn)高鎳鑄鐵穿孔機用導板的4倍，國產(chǎn)高鎳鑄鐵穿孔機用導板使用壽命為可穿孔500~600支鋼管，本實施例穿孔機用導板使用壽命為可穿孔2200支鋼管，導板表面未出現(xiàn)粘鋼和斷裂現(xiàn)象，鋼管表面無出現(xiàn)劃痕，且其質(zhì)量穩(wěn)定保證了生產(chǎn)正常進行。完全克服了的現(xiàn)有國產(chǎn)高鉻鑄鐵穿孔機用導板的技術(shù)缺點，其成本低于現(xiàn)有國產(chǎn)高鎳鑄鐵穿孔機用導板，與低鎳鑄鐵穿孔機用導板相當，僅為國外進口穿孔機用導板的六分之一。實施例2制造4)89穿孔機用導板一套2件。選定材質(zhì)的成分以重量百分比計如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>根據(jù)表中的成分要求選定原料配比，在中頻感應電爐中進行常規(guī)熔煉，進行常規(guī)的砂型鑄造，獲得需要的毛坯。然后進行常規(guī)的機械加工，生產(chǎn)出4)89穿孔機用導板。實施例4的小89穿孔機用導板，成品重量為llkg/件。本實施例的硬度為HRC3739，在國內(nèi)引進國際先進水平(J)89穿孔機上進行實驗，在1100。C左右的高溫下并承受大的沖擊力、壓應力和摩擦力的作用下使用，使用壽命為現(xiàn)有技術(shù)國產(chǎn)高鉻鑄鐵穿孔機用導板的5倍以上國產(chǎn)高鎳鑄鐵穿孔機用導板使用壽命為可穿孔400-500支鋼管，本實施例穿孔機用導板使用壽命為可穿孔2800支鋼管，導板表面未出現(xiàn)粘鋼和斷裂現(xiàn)象，鋼管表面的光潔度明顯提高，無劃痕出現(xiàn)，產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量均提高了許多，保證了生產(chǎn)正常進行?？朔爽F(xiàn)有國產(chǎn)高鎳和低鎳鑄鐵穿孔機用導板的技術(shù)缺點，其成本低于現(xiàn)有國產(chǎn)高鎳鑄鐵穿孔機用導板，與低鎳鑄鐵穿孔機用導板相當，僅為國外進口穿孔機用導板的六分之一。實施例3制造(J)460無縫鋼管穿孔機用導板一套2件。選定材質(zhì)的成分以重量百分比計如下表cSiMnPSC'rNiNbREFe1.700.600.800.030.0327100.20.03其余根據(jù)表中的成分要求選定原料配比，在中頻感應電爐中進行常規(guī)熔煉，進行常規(guī)的砂型鑄造，獲得需要的毛坯，然后進行常規(guī)的機械加工，制造出4)460穿孔機用導板。實施例1的c])460穿孔機用導板，成品重量為452kg/件。本實施例的硬度為HRC39~45，在國內(nèi)引進國際先進水平(J)460穿孔機上進行實驗，在1100。C左右的高溫下及承受大的沖擊力、壓應力和摩擦力的作用下使用，使用壽命達到并超過現(xiàn)有技術(shù)國外材質(zhì)穿孔機用導板的水平目前國外的穿孔機導板使用壽命為可穿孔2700-3000支鋼管，本實施例的導板可達到穿孔3300支鋼管，導板表面未出現(xiàn)粘鋼和斷裂現(xiàn)象，鋼管表面無劃痕，導板的綜合性能顯著提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，使生產(chǎn)正常進行。完全克服了的現(xiàn)有國內(nèi)外高鎳和低鎳材質(zhì)穿孔機用導板的技術(shù)缺點，其成本遠遠低于現(xiàn)有國產(chǎn)高鎳鑄鐵穿孔機用導板，與低鎳鑄鐵穿孔機用導板相當，其成本僅為國外進口穿孔機用導板的五分之一。實施例4制造4>245穿孔機用導板一套2件。選定材質(zhì)的成分以重量百分比計如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>根據(jù)以上成分要求選定原料配比，在中頻感應電爐中進行常規(guī)熔煉，進行常規(guī)的砂型鑄造，獲得需要的毛坯，然后進行常規(guī)的機械加工，生產(chǎn)出cj)245穿孔^L用導板。實施例2的cj)245穿孔機用導板，成品重量為260kg/件。本實施例的硬度為HRC38~40，在國內(nèi)引進國際先進水平4)245穿孔機上進行實驗，在1100。C左右的高溫下并承受大的沖擊力、壓應力和摩擦力的作用下使用，使用壽命達到并超過現(xiàn)有技術(shù)國外材質(zhì)穿孔機用導板的水平國外材質(zhì)穿孔機用導板使用壽命為可穿孔2800~3100支鋼管，本實施例穿孔機用導板使用壽命為可穿孔3400支鋼管，導板表面未出現(xiàn)粘鋼和斷裂現(xiàn)象，鋼管表面光潔程度提高，且無劃痕，由于其質(zhì)量穩(wěn)定使生產(chǎn)產(chǎn)量得到提高。完全克服了的現(xiàn)有國內(nèi)外材質(zhì)穿孔機用導板的技術(shù)缺點，其成本低于現(xiàn)有國產(chǎn)高鎳鑄鐵穿孔機用導板，與低鎳鑄鐵穿孔機用導板相當，僅為國外進口穿孔機用導板的五分之一。實施例5制造({)245穿孔機用導板一套2件。選定材質(zhì)的成分以重量百分比計如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>根據(jù)以上成分要求選定原料配比，在中頻感應電爐中進行常規(guī)熔煉，進行常規(guī)的砂型鑄造，獲得需要的毛坯，然后進行常規(guī)的機械加工，生產(chǎn)出4)245穿孔機用導板。實施例2的cj)245穿孔機用導板，成品重量為260kg/件。本實施例的硬度為HRC37~39，在國內(nèi)引進國際先進水平4)245穿孔機上進行實驗，在1100。C左右的高溫下并承受大的沖擊力、壓應力和摩擦力的作用下使用，使用壽命達到并超過現(xiàn)有技術(shù)國外材質(zhì)穿孔機用導板的水平國外材質(zhì)穿孔機用導板使用壽命為可穿孔2800~3100支鋼管，本實施例穿孔機用導板使用壽命為可穿孔3400支鋼管，導板表面未出現(xiàn)粘鋼和斷裂現(xiàn)象，鋼管表面無劃痕，且其質(zhì)量穩(wěn)定，保證了生產(chǎn)正常進行。完全克服了的現(xiàn)有國內(nèi)外材質(zhì)穿孔機用導板的技術(shù)缺點，其成本低于現(xiàn)有國產(chǎn)高鎳鑄鐵穿孔機用導板，與低鎳鑄鐵穿孔機用導板相當，僅為國外進口穿孔機用導板的五分之一。權(quán)利要求1、一種無縫鋼管穿孔機用導板，主要成分包括碳、硅、錳、鐵以及不可避免的雜質(zhì)硫、磷，其特征在于還包括鎳，鉻以及鈮和稀土，以上成分含量以重量百分比計為C1.7-2.0％，Si0.6-0.8％，Mn0.6-0.8％，Ni5.6-20％，Cr27-30％，Nb+RE總量0.15-0.35％，余量為Fe。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫鋼管穿孔機用導板，其特征在于導板的成分含量為Ni:8-18%,Cr:28-29%,Nb+RE總量0.2-0.3%。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫鋼管穿孔機用導板，其特征在于導板的成分含量為Ni:10-15%。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫鋼管穿孔機用導板，其特征在于導板成分含量為Ni:12-14%。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫鋼管穿孔機用導板，其特征在于導板的成分含量為Nb:0.12-0.3%，RE:0.03-0.05%。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫鋼管穿孔機用導板，其特征在于導板中的硫、磷含量《0.04%。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于無縫鋼管穿孔機的導板，其主要成分含量以重量百分比計為C1.7-2.0％，Si0.6-0.8％，Mn0.6-0.8％，Ni5.6-20％，Cr27-30％，Nb+RE總量0.15-0.35％，余量為Fe；本發(fā)明的突出特點在于其機械性能和實際使用效果明顯優(yōu)于現(xiàn)有穿孔機導板。其耐磨性能明顯提高，改善了粘鋼現(xiàn)象，在激冷激熱工況條件下，導板不易淬裂，其壽命是現(xiàn)有國內(nèi)穿孔機導板使用壽命的3～5倍，大大高于國外穿孔機導板的使用壽命；本發(fā)明的制造成本與高鎳鉻鑄造的國產(chǎn)和進口穿孔機導板相比，由于節(jié)約了大量的貴金屬鎳，僅為進口高鎳導板的五分之一至六分之一。文檔編號C22C38/56GK101397639SQ20081016676公開日2009年4月1日申請日期2008年10月27日優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日發(fā)明者劉行一,凝張,平王,袁厚之申請人:袁厚之