热轧无缝钢管用高速钢辊环及其制备方法
阅读：662发布：2020-05-11
专利汇可以提供热轧无缝钢管用高速钢辊环及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且热轧 无缝 钢 管用 高速钢 辊环及其制备方法，属于钢管制造技术领域。中频感应电炉内熔炼高速钢 钢 水 ，并调整高速钢钢水的化学组成：3.22-3.45％C,1.07-1.22％W,2.39-2.61％Mo,1.55-1.86％V,12.44-12.67％Cr,0.37-0.54％Mn,0.63-0.87％Si,0.29-0.41％Al, 温度 达到1586-1609℃时，将钢水出炉到钢包，钢包内预先加入多元 合金 颗粒，并在钢水浇注时随流加入含 硅 钙 钡锌颗粒，铸件经 热处理 和 机械加工 后，可获得性能优异的高速钢辊环，推广应用具有良好的经济和社会效益。，下面是热轧无缝钢管用高速钢辊环及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种热轧无缝钢管用高速钢辊环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①先在中频感应电炉内熔炼高速钢钢水，并将高速钢钢水的化学组成及其质量分数控制在3.22-3.45％C,1.07-1.22％W,2.39-2.61％Mo,1.55-1.86％V,12.44-12.67％Cr,
0.37-0.54％Mn,0.63-0.87％Si,0.29-0.41％Al,<0.035％S,<0.035％P,余量Fe，当钢水温度达到1586-1609℃时，将钢水出炉到钢包，钢包内预先加入多元合金颗粒，多元合金颗粒的尺寸为4-6mm，多元合金颗粒的化学组成及其质量分数为6.04～7.71％Ce,6.15-7.48％La,10.10-11.29％Bi,5.02-5.31％Sb,3.54-4.25％Mg,22.07-26.59％Si,余量为Fe和不可避免的微量杂质，多元合金颗粒的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.26-1.45％；
②步骤①钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1452-1475℃时，将钢水浇入铸型，并在钢水浇注过程中，随钢水流浇入高硅钙钡锌合金颗粒，高硅钙钡锌合金颗粒尺寸1-
3mm，高硅钙钡锌合金颗粒的化学组成及其质量分数为：60.14-63.78％Si,5.07-5.53％Ca,
5.52-5.80％Ba,11.74-12.11％Zn,≤0.50％C,≤0.04％P,≤0.06％S,余量为Fe，高硅钙钡锌合金颗粒的加入量占进入铸型内钢水质量分数的2.63-2.88％；
③钢水浇注1-2小时后，开箱取出铸件，经打磨清砂后，得到高速钢辊环毛坯，高速钢辊环毛坯经粗加工后，在其表面涂覆高温防氧化涂料，涂料厚度0.50-0.80mm，然后将涂覆有涂料的高速钢辊环毛坯随炉加热至1120-1135℃，保温2-2.5小时后，炉冷至温度1020-1035℃，保温90-100分钟后，在温度为60-85℃的淬火油中淬火冷却20-25分钟，随后将高速钢辊环在炉温为300-380℃的炉内随炉加热至580-595℃，加热速度为8℃/20分钟，保温5-6小时，随后炉冷至温度低于200℃，继续将辊环以30℃/30分钟的速度随炉加热至530-545℃，保温8-10小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得热轧无缝钢管用高速钢辊环。
2.按照权利要求1所述的方法制备得到的热轧无缝钢管用高速钢辊环。
热轧无缝钢管用高速钢辊环及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明公开了一种高速钢辊环及其制备方法，特别涉及一种热轧无缝钢管用高速钢辊环及其制备方法，属于钢管制造技术领域。
背景技术
[0002] 无缝钢管在工农业生产与建设中发挥着重要的作用。无缝钢管由整块金属制成的，表面上没有接缝的钢管，称为无缝钢管。根据生产方法，无缝钢管分热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管、顶管等。按照断面形状，无缝钢管分圆形和异形两种，异形管有方形、椭圆形、三角形、六角形、瓜子形、星形、带翅管多种复杂形状。其中热轧无缝钢管是在再结晶温度以上进行轧制的无缝钢管。无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。
[0003] 热轧无缝钢管在我国钢管业中具有重要的地位，热轧无缝钢管的原料是圆管坯，圆管坯要经过切割机的切割加工成长度约为1米的坯料，并经传送带送到熔炉内加热。钢坯被送入熔炉内加热，温度大约为1200摄氏度。圆管坯出炉后要经过压力穿孔机进行穿空。一般较常见的穿孔机是锥形辊穿孔机，这种穿孔机生产效率高，产品质量好，穿孔扩径量大，可穿多种钢种。穿孔后，圆管坯就先后被三辊斜轧、连轧、挤压，挤压后要脱管定径。定径机通过锥形钻头高速旋转入钢胚打孔，形成钢管。钢管内径由定径机钻头的外径长度来确定。钢管经定径后，进入冷却塔中，通过喷水冷却，钢管经冷却后，就要被矫直。钢管经矫直后由传送带送至金属探伤机(或水压实验)进行内部探伤。其中三辊斜轧是热轧无缝钢管的关键工序，辊环是三辊斜轧过程中的主要消耗备件。
[0004] 为了提高三辊斜轧过程中轧机生产作业率，开发高质量的辊环迫在眉睫。中国发明专利CN 104226919公开了一种周期轧管机轧辊的铸造工艺，包括以下步骤：①、安装模具；②、在模具的孔型内挂15-25mm耐高温型砂，将型砂摏结实，并刮出轧辊孔型圆弧，24-48小时阴干后再刷涂2-3mm锆银粉调配的涂料，然后进炉烘干；③、为铁水配置化学成分，浇注后得到轧辊毛坯；④、对轧辊毛坯粗加工，然后进行高温热处理；⑤、在热处理后的毛坯轧辊下辊颈端面部位切片做拉伸和冲击试验，验证轧辊的抗拉强度及段轧韧性；⑥、符合要求后对全辊轴向、径向进行探伤、检测金相工序，最后对轧辊和孔型精加工。该发明铸造的轧辊的锻轧韧性、耐磨性、抗热裂纹性能等综合性能，都有显著提高。中国实用新型CN 204052362公开了一种轧管机的斜轧辊装置，包括工作机架，所述工作机架上的轴承中安装有斜轧辊，所述斜轧辊处安装有安全装置，所述斜轧辊之间连接有工作台，所述工作台固设在工作机架上，所述斜轧辊上两个机头由主动曲柄轴和从动曲柄轴经过连杆连接，所述斜轧辊上两个机头由若干轧辊构成，所述斜轧辊的轴线在垂直平面内相互成120°的角。该实用新型轧管机的斜轧辊装置在钢管轧制过程中不会产生裂纹，从而也不会断裂，保证轧辊的工作寿命，最终提高轧管机的工作效率，并且在工作过程中安全可靠。中国实用新型CN202290728还公开了一种热轧管机的轧辊装置。主要解决了现有的定径轧辊装置承载能力低、结构庞大及占用空间大的问题。其特征在于：三个轧辊(4)分别固定在驱动轴(2)和两个从动轴(3)上，驱动轴(3)与机架(1)之间以及两个从动轴(3)与机架(1)之间均安装有轴承(5)，所述的各锥齿轮(6)分别安装在驱动轴(2)及两个从动轴(3)上，驱动轴(2)的两端分别通过两对相同的锥齿轮(6)与两个从动轴(3)之间1：1传递扭矩，驱动轴(2)转动带动两个从动轴(3)同步转动，使三个轧辊(4)同时向轧孔内旋转。该热轧管机的轧辊装置在不增加外形尺寸的同时增大了驱动轴和两个从动轴的外径，具有结构紧凑、承载能力高及占用空间小的特点。中国实用新型CN201244575还公开了一种斜轧轧管机轧辊辊型，用以解决现有辊型轧制过程不稳定、轧制精度不高的问题；所述轧辊呈圆锥台形，轧辊中心设有轴孔，轧辊大直径端的外径D范围为350～1300mm，长度L范围为350～750mm，所述轧辊的锥形表面上设有入口圆角区L1、入口锥区L2、减壁区L3、精整区L4、出口锥区L5及出口圆角区L6；该实用新型提供的辊型轧制过程稳定、轧制事故少，钢管轧制过程的扩径、减径量可以达到≥
15％；壁厚不均度≤(5～8)％的效果，从而提高了现有斜轧轧管机的综合工艺性能。中国发明专利CN86105420.2公开了管材斜轧机上使用锥形辊，从几何上看锥形辊是二个或二个以上圆锥台的组合体。其特征是它的子午线(轮廓线)是折直线形。该发明的新型轧辊特征是它的子午线是特殊曲线形，由特定的方程式描述，该发明的另一特征是和金属轧件变形区处处空间接触，该发明的新型轧辊适用于曼乃斯曼二辊斜轧穿孔机，交叉穿孔机(菌式斜轧机)，阿赛尔轧机，狄赛尔轧管机等等的斜轧机，也适用这些斜轧机的改造。中国发明专利CN87105039.0还公开了一种热轧三辊轧管机新辊形。该辊形由减径段、减壁段、均整段、释放段、规圆段五部分组成。它不仅可根据实际需要，由理论计算公式求得相应辊形，也可在现有三辊轧管机轧辊的基础上进行改制，按照该发明新辊形设计的轧辊用于三辊轧管机组，与目前根据变送进角、抬孔喉、降低轧制速度等工艺特点设计的三辊轧管机组相比，可以减少设备投资，简化设备结构和轧制工艺过程，提高轧辊使用寿命、产品质量和轧机生产率，经济效益高。中国发明专利CN101239359还公开了一种由芯轴、内环、外环组成的可循环利用的辊环轧辊及制造方法，在芯轴的轴身部分过盈配合有由内环、外环溶合而成的双金属辊环。把作为外环原材料的高速钢或高镍铸铁等放到中频炉中加热熔化成温度为1600－
1650℃的合金钢液，把作为内环又经清理后的无缝钢管或低碳铸钢管预热到300－800℃放入砂型中，将高温合金钢液浇铸到砂型内并保持1490－1540℃的浇铸温度，在钢液凝固过程中由外环与内环熔化成双金属辊环，经热处理加工后与芯轴过盈配合成辊环轧辊，结构稳定，使用寿命长。
15％；壁厚不均度≤(5～8)％的效果，从而提高了现有斜轧轧管机的综合工艺性能。中国发明专利CN86105420.2公开了管材斜轧机上使用锥形辊，从几何上看锥形辊是二个或二个以上圆锥台的组合体。其特征是它的子午线(轮廓线)是折直线形。该发明的新型轧辊特征是它的子午线是特殊曲线形，由特定的方程式描述，该发明的另一特征是和金属轧件变形区处处空间接触，该发明的新型轧辊适用于曼乃斯曼二辊斜轧穿孔机，交叉穿孔机(菌式斜轧机)，阿赛尔轧机，狄赛尔轧管机等等的斜轧机，也适用这些斜轧机的改造。中国发明专利CN87105039.0还公开了一种热轧三辊轧管机新辊形。该辊形由减径段、减壁段、均整段、释放段、规圆段五部分组成。它不仅可根据实际需要，由理论计算公式求得相应辊形，也可在现有三辊轧管机轧辊的基础上进行改制，按照该发明新辊形设计的轧辊用于三辊轧管机组，与目前根据变送进角、抬孔喉、降低轧制速度等工艺特点设计的三辊轧管机组相比，可以减少设备投资，简化设备结构和轧制工艺过程，提高轧辊使用寿命、产品质量和轧机生产率，经济效益高。中国发明专利CN101239359还公开了一种由芯轴、内环、外环组成的可循环利用的辊环轧辊及制造方法，在芯轴的轴身部分过盈配合有由内环、外环溶合而成的双金属辊环。把作为外环原材料的高速钢或高镍铸铁等放到中频炉中加热熔化成温度为1600－
1650℃的合金钢液，把作为内环又经清理后的无缝钢管或低碳铸钢管预热到300－800℃放入砂型中，将高温合金钢液浇铸到砂型内并保持1490－1540℃的浇铸温度，在钢液凝固过程中由外环与内环熔化成双金属辊环，经热处理加工后与芯轴过盈配合成辊环轧辊，结构稳定，使用寿命长。
[0005] 但是，目前所开发的各种辊环普遍存在硬度低，耐磨性差，以及热轧过程中，辊环易与无缝钢管粘附在一起等不足，严重影响无缝钢管的外观质量。
发明内容
[0007] 一种热轧无缝钢管用高速钢辊环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008] ①先在中频感应电炉内熔炼高速钢钢水，并将高速钢钢水的化学组成及其质量分数控制在3.22-3.45％C,1.07-1.22％W,2.39-2.61％Mo,1.55-1.86％V,12.44-12.67％Cr,0.37-0.54％Mn,0.63-0.87％Si,0.29-0.41％Al,<0.035％S,<0.035％P,余量Fe，当钢水温度达到1586-1609℃时，将钢水出炉到钢包，钢包内预先加入多元合金颗粒，多元合金颗粒的尺寸为4-6mm，多元合金颗粒的化学组成及其质量分数为6.04～7.71％Ce,6.15-7.48％La,10.10-11.29％Bi,5.02-5.31％Sb,3.54-4.25％Mg,22.07-26.59％Si,余量为Fe和不可避免的微量杂质，多元合金颗粒的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.26-1.45％；
[0009] ②步骤①钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1452-1475℃时，将钢水浇入铸型，并在钢水浇注过程中，随钢水流浇入高硅钙钡锌合金颗粒，高硅钙钡锌合金颗粒尺寸1-3mm，高硅钙钡锌合金颗粒的化学组成及其质量分数为：60.14-63.78％Si,5.07-5.53％Ca,5.52-5.80％Ba,11.74-12.11％Zn,≤0.50％C,≤0.04％P,≤0.06％S,余量为Fe，高硅钙钡锌合金颗粒的加入量占进入铸型内钢水质量分数的2.63-2.88％；
[0010] ③钢水浇注1-2小时后，开箱取出铸件，经打磨清砂后，得到高速钢辊环毛坯，高速钢辊环毛坯粗加工后，在其表面涂覆高温防氧化涂料，涂料厚度0.50-0.80mm，然后将涂覆有涂料的高速钢辊环毛坯随炉加热至1120-1135℃，保温2-2.5小时后，炉冷至温度1020-1035℃，保温90-100分钟后，在温度为60-85℃的淬火油中淬火冷却20-25分钟，随后将高速钢辊环在炉温为300-380℃的炉内随炉加热至580-595℃，加热速度为8℃/20分钟，保温5-6小时，随后炉冷至温度低于200℃，继续将辊环以30℃/30分钟的速度随炉加热至530-545℃，保温8-10小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得热轧无缝钢管用高速钢辊环。
[0011] 本发明热轧无缝钢管用高速钢辊环，采用中频感应电炉内熔炼钢水，工艺简便，生产效率高。高速钢钢水的化学组成及其质量分数控制在3.22-3.45％C,1.07-1.22％W,2.39-2.61％Mo,1.55-1.86％V,12.44-12.67％Cr,0.37-0.54％Mn,0.63-0.87％Si,0.29-
0.41％Al,<0.035％S,<0.035％P,余量Fe。其中加入1.07-1.22％W,2.39-2.61％Mo，主要是利用高温热处理过程中，部分钨和钼熔入基体，可以提高基体高温硬度，有利于提高辊环的高温耐磨性。加入1.55-1.86％V，主要是因为钒是强碳化物形成元素，在凝固过程中，易生成高硬度的VC，有利于提高辊环耐磨性。加入12.44-12.67％Cr，主要是利用铬在高温下固溶于基体，在回火时，有利于弥散析出Cr23C6，提高基体硬度，改善辊环耐磨性。此外，铬在高温下易形成致密的Cr2O3保护膜，可以降低辊环轧制过程中，与钢管表面的摩擦力，从而可以减少轧钢管时的动力消耗。加入0.37-0.54％Mn和0.63-0.87％Si，可以对钢水取预脱氧作用。加入0.29-0.41％Al，除了起钢水的终脱氧作用外，铝是非碳化物形成元素，固溶于基体，促使铸态组织中易出现珠光体和铁素体，从而改善铸态高速钢辊环的加工性能，可以无需退火直接粗加工，降低了能耗，并缩短的高速钢辊环生产周期。此外铝的加入，还易生成致密的Al2O3保护膜，可以防止高速钢辊环使用过程中的持续氧化。
0.41％Al,<0.035％S,<0.035％P,余量Fe。其中加入1.07-1.22％W,2.39-2.61％Mo，主要是利用高温热处理过程中，部分钨和钼熔入基体，可以提高基体高温硬度，有利于提高辊环的高温耐磨性。加入1.55-1.86％V，主要是因为钒是强碳化物形成元素，在凝固过程中，易生成高硬度的VC，有利于提高辊环耐磨性。加入12.44-12.67％Cr，主要是利用铬在高温下固溶于基体，在回火时，有利于弥散析出Cr23C6，提高基体硬度，改善辊环耐磨性。此外，铬在高温下易形成致密的Cr2O3保护膜，可以降低辊环轧制过程中，与钢管表面的摩擦力，从而可以减少轧钢管时的动力消耗。加入0.37-0.54％Mn和0.63-0.87％Si，可以对钢水取预脱氧作用。加入0.29-0.41％Al，除了起钢水的终脱氧作用外，铝是非碳化物形成元素，固溶于基体，促使铸态组织中易出现珠光体和铁素体，从而改善铸态高速钢辊环的加工性能，可以无需退火直接粗加工，降低了能耗，并缩短的高速钢辊环生产周期。此外铝的加入，还易生成致密的Al2O3保护膜，可以防止高速钢辊环使用过程中的持续氧化。
[0012] 此外，本发明当钢水温度达到1586-1609℃时，将钢水出炉到钢包，钢包内预先加入多元合金颗粒，多元合金颗粒的尺寸为4-6mm，多元合金颗粒的化学组成及其质量分数为6.04～7.71％Ce,6.15-7.48％La,10.10-11.29％Bi,5.02-5.31％Sb,3.54-4.25％Mg,
22.07-26.59％Si,余量为Fe和不可避免的微量杂质，多元合金颗粒的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.26-1.45％。加入多元合金颗粒的主要目的，主要是利用多元合金颗粒中
6.04～7.71％Ce,6.15-7.48％La进行脱硫、脱氧，细化凝固组织，多元合金颗粒中含有
3.54-4.25％Mg，具有促进共晶碳化物断裂和实现共晶碳化物孤立化生长的作用，有利于提高高速钢辊环的强度和韧性。多元合金颗粒中10.10-11.29％Bi和5.02-5.31％Sb，主要是因为Sb和Bi与稀土元素以适当比例共存时，会消除变异石墨，可有效地改善石墨形态，增加石墨球数，减少或消除辊环心部的变异石墨。钢水经扒渣、静置后，当温度降至1452-1475℃时，将钢水浇入铸型，并在钢水浇注过程中，随钢水流浇入高硅钙钡锌合金颗粒，高硅钙钡锌合金颗粒尺寸1-3mm，高硅钙钡锌合金颗粒的化学组成及其质量分数为：60.14-63.78％Si,5.07-5.53％Ca,5.52-5.80％Ba,11.74-12.11％Zn,≤0.50％C,≤0.04％P,≤0.06％S,余量为Fe，高硅钙钡锌合金颗粒的加入量占进入铸型内钢水质量分数的2.63-2.88％。加入高硅钙钡锌合金颗粒的主要作用是促进辊环凝固过程中析出细小石墨。此外，高硅钙钡锌合金颗粒的加入还可以进一步细化共晶碳化物，有利于进一步提高辊环强韧性。钢水浇注
1-2小时后，开箱取出铸件，经打磨清砂后，得到高速钢辊环毛坯，高速钢辊环毛坯直接粗加工后，在其表面涂覆普通高温防氧化涂料，涂料厚度0.50-0.80mm，可以防止辊环高温加热和保温时发生严重氧化和脱碳。随后将涂覆有涂料的高速钢辊环毛坯随炉加热至1120-
1135℃，保温2-2.5小时后，主要是为了促进石墨的进一步析出。保温后需要炉冷，因为在
1120-1135℃直接淬火，高温下奥氏体中固溶的合金元素太多，淬火组织中会出现大量残留奥氏体，会大幅度降低辊环硬度和耐磨性。高温保温处理后，需要炉冷至温度1020-1035℃，保温90-100分钟后，在温度为60-85℃的淬火油中淬火冷却20-25分钟，主要是为了获得高硬度的马氏体基体。随后将高速钢辊环在炉温为300-380℃的炉内随炉加热至580-595℃，加热速度为8℃/20分钟，保温5-6小时，主要是促进残留奥氏体的分解，促使辊环性能稳定。
随后炉冷至温度低于200℃，继续将辊环以30℃/30分钟的速度随炉加热至530-545℃，保温
8-10小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷至室温，主要是为了消除辊环内应力，稳定辊环组织，确保辊环安全使用。最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得热轧无缝钢管用高速钢辊环。
22.07-26.59％Si,余量为Fe和不可避免的微量杂质，多元合金颗粒的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.26-1.45％。加入多元合金颗粒的主要目的，主要是利用多元合金颗粒中
6.04～7.71％Ce,6.15-7.48％La进行脱硫、脱氧，细化凝固组织，多元合金颗粒中含有
3.54-4.25％Mg，具有促进共晶碳化物断裂和实现共晶碳化物孤立化生长的作用，有利于提高高速钢辊环的强度和韧性。多元合金颗粒中10.10-11.29％Bi和5.02-5.31％Sb，主要是因为Sb和Bi与稀土元素以适当比例共存时，会消除变异石墨，可有效地改善石墨形态，增加石墨球数，减少或消除辊环心部的变异石墨。钢水经扒渣、静置后，当温度降至1452-1475℃时，将钢水浇入铸型，并在钢水浇注过程中，随钢水流浇入高硅钙钡锌合金颗粒，高硅钙钡锌合金颗粒尺寸1-3mm，高硅钙钡锌合金颗粒的化学组成及其质量分数为：60.14-63.78％Si,5.07-5.53％Ca,5.52-5.80％Ba,11.74-12.11％Zn,≤0.50％C,≤0.04％P,≤0.06％S,余量为Fe，高硅钙钡锌合金颗粒的加入量占进入铸型内钢水质量分数的2.63-2.88％。加入高硅钙钡锌合金颗粒的主要作用是促进辊环凝固过程中析出细小石墨。此外，高硅钙钡锌合金颗粒的加入还可以进一步细化共晶碳化物，有利于进一步提高辊环强韧性。钢水浇注
1-2小时后，开箱取出铸件，经打磨清砂后，得到高速钢辊环毛坯，高速钢辊环毛坯直接粗加工后，在其表面涂覆普通高温防氧化涂料，涂料厚度0.50-0.80mm，可以防止辊环高温加热和保温时发生严重氧化和脱碳。随后将涂覆有涂料的高速钢辊环毛坯随炉加热至1120-
1135℃，保温2-2.5小时后，主要是为了促进石墨的进一步析出。保温后需要炉冷，因为在
1120-1135℃直接淬火，高温下奥氏体中固溶的合金元素太多，淬火组织中会出现大量残留奥氏体，会大幅度降低辊环硬度和耐磨性。高温保温处理后，需要炉冷至温度1020-1035℃，保温90-100分钟后，在温度为60-85℃的淬火油中淬火冷却20-25分钟，主要是为了获得高硬度的马氏体基体。随后将高速钢辊环在炉温为300-380℃的炉内随炉加热至580-595℃，加热速度为8℃/20分钟，保温5-6小时，主要是促进残留奥氏体的分解，促使辊环性能稳定。
随后炉冷至温度低于200℃，继续将辊环以30℃/30分钟的速度随炉加热至530-545℃，保温
8-10小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷至室温，主要是为了消除辊环内应力，稳定辊环组织，确保辊环安全使用。最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得热轧无缝钢管用高速钢辊环。
[0013] 本发明与现有技术相比，具有以下优点。
[0014] 1)本发明高速钢辊环不含铌、钴、镍等价格昂贵的合金元素，具有较低的生产成本；
[0015] 2)本发明高速钢辊环在钢水浇注过程中，随钢水流浇入了高硅钙钡锌合金颗粒，促使辊环铸态组织中析出石墨，在高温热处理过程中，使石墨析出量进一步增加，显微组织中石墨的体积百分数达到6.3-6.7％，确保高速钢辊环轧制无缝钢管时不会发生粘钢现象；
[0016] 3)本发明高速钢辊环硬度大于82HSD，冲击韧性大于25J/cm2，抗拉强度大于1550Mpa，具有优异的使用效果，在热轧无缝钢管轧机上使用，本发明高速钢辊环的使用寿命比高镍铬无限冷硬铸铁辊环提高5倍以上，生产成本仅提高30％左右，推广应用具有良好的经济和社会效益。
附图说明
附图说明
[0017] 图1为本发明设计实例1得到的高速钢辊环中析出石墨的图片。
具体实施方式
[0018] 以下结合实施例对本发明做进一步详述，但本发明并不限于以下实施例。所用高温防氧化涂料为常规的防氧化涂料，如浙江黄岩特种涂料厂(浙江黄岩特涂新材料有限公司)生产的202高温抗氧化涂料、北京荣力恒业科技有限公司生产的RLHY-33型钢铁加热防氧化涂料。
[0019] 实施例1：
[0020] 热轧无缝钢管用高速钢辊环及其制备方法，其特征采用500公斤中频感应电炉熔炼，具体制备工艺步骤来如下：
[0021] ①先在中频感应电炉内熔炼高速钢钢水，并将高速钢钢水的化学组成及其质量分数控制在3.22％C,1.22％W,2.39％Mo,1.86％V,12.44％Cr,0.37％Mn,0.87％Si,0.29％Al,0.032％S,0.034％P,余量Fe，当钢水温度达到1586℃时，将钢水出炉到钢包，钢包内预先加入多元合金颗粒，多元合金颗粒的尺寸为4-6mm，多元合金颗粒的化学组成及其质量分数为6.04％Ce,7.48％La,10.10％Bi,5.31％Sb,3.54％Mg,26.59％Si,余量为Fe和不可避免的微量杂质，多元合金颗粒的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.26％；
[0022] ②步骤①钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1452℃时，将钢水浇入铸型，并在钢水浇注过程中，随钢水流浇入高硅钙钡锌合金颗粒，高硅钙钡锌合金颗粒尺寸1-3mm，高硅钙钡锌合金颗粒的化学组成及其质量分数为：60.14％Si,5.53％Ca,5.52％Ba,
12.11％Zn,0.39％C,0.033％P,0.047％S,余量为Fe，高硅钙钡锌合金颗粒的加入量占进入铸型内钢水质量分数的2.63％；
12.11％Zn,0.39％C,0.033％P,0.047％S,余量为Fe，高硅钙钡锌合金颗粒的加入量占进入铸型内钢水质量分数的2.63％；
[0023] ③钢水浇注1小时后，开箱取出铸件，经打磨清砂后，得到高速钢辊环毛坯，高速钢辊环毛坯粗加工后，在其表面涂覆高温防氧化涂料，涂料厚度0.50mm，然后将涂覆有涂料的高速钢辊环毛坯随炉加热至1120℃，保温2.5小时后，炉冷至温度1020℃，保温100分钟后，在温度为60℃的淬火油中淬火冷却25分钟，随后将高速钢辊环在炉温为300-330℃的炉内随炉加热至595℃，加热速度为8℃/20分钟，保温6小时，随后炉冷至温度低于200℃，继续将辊环以30℃/30分钟的速度随炉加热至545℃，保温8小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得热轧无缝钢管用高速钢辊环，其力学性能见表1。
[0024] 实施例2：
[0025] 热轧无缝钢管用高速钢辊环及其制备方法，其特征采用1000公斤中频感应电炉熔炼，具体制备工艺步骤来如下：
[0026] ①先在中频感应电炉内熔炼高速钢钢水，并将高速钢钢水的化学组成及其质量分数控制在3.45％C,1.07％W,2.61％Mo,1.55％V,12.67％Cr,0.54％Mn,0.63％Si,0.41％Al,0.028％S,0.033％P,余量Fe，当钢水温度达到1609℃时，将钢水出炉到钢包，钢包内预先加入多元合金颗粒，多元合金颗粒的尺寸为4-6mm，多元合金颗粒的化学组成及其质量分数为7.71％Ce,6.15％La,11.29％Bi,5.02％Sb,4.25％Mg,22.07％Si,余量为Fe和不可避免的微量杂质，多元合金颗粒的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.45％；
[0027] ②步骤①钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1475℃时，将钢水浇入铸型，并在钢水浇注过程中，随钢水流浇入高硅钙钡锌合金颗粒，高硅钙钡锌合金颗粒尺寸1-3mm，高硅钙钡锌合金颗粒的化学组成及其质量分数为：63.78％Si,5.07％Ca,5.80％Ba,
11.74％Zn,0.45％C,0.037％P,0.041％S,余量为Fe，高硅钙钡锌合金颗粒的加入量占进入铸型内钢水质量分数的2.88％；
11.74％Zn,0.45％C,0.037％P,0.041％S,余量为Fe，高硅钙钡锌合金颗粒的加入量占进入铸型内钢水质量分数的2.88％；
[0028] ③钢水浇注2小时后，开箱取出铸件，经打磨清砂后，得到高速钢辊环毛坯，高速钢辊环毛坯粗加工后，在其表面涂覆高温防氧化涂料，涂料厚度0.80mm，然后将涂覆有涂料的高速钢辊环毛坯随炉加热至1135℃，保温2小时后，炉冷至温度1035℃，保温90分钟后，在温度为85℃的淬火油中淬火冷却20分钟，随后将高速钢辊环在炉温为350-380℃的炉内随炉加热至580℃，加热速度为8℃/20分钟，保温5小时，随后炉冷至温度低于200℃，继续将辊环以30℃/30分钟的速度随炉加热至530℃，保温10小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得热轧无缝钢管用高速钢辊环，其力学性能见表1。
[0029] 实施例3：
[0030] 热轧无缝钢管用高速钢辊环及其制备方法，其特征采用1500公斤中频感应电炉熔炼，具体制备工艺步骤来如下：
[0031] ①先在中频感应电炉内熔炼高速钢钢水，并将高速钢钢水的化学组成及其质量分数控制在3.37％C,1.17％W,2.48％Mo,1.69％V,12.50％Cr,0.46％Mn,0.69％Si,0.35％Al,0.031％S,0.025％P,余量Fe，当钢水温度达到1597℃时，将钢水出炉到钢包，钢包内预先加入多元合金颗粒，多元合金颗粒的尺寸为4-6mm，多元合金颗粒的化学组成及其质量分数为6.93％Ce,6.84％La,10.79％Bi,5.08％Sb,3.74％Mg,24.06％Si,余量为Fe和不可避免的微量杂质，多元合金颗粒的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.30％；
[0032] ②步骤①钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1461℃时，将钢水浇入铸型，并在钢水浇注过程中，随钢水流浇入高硅钙钡锌合金颗粒，高硅钙钡锌合金颗粒尺寸1-3mm，高硅钙钡锌合金颗粒的化学组成及其质量分数为：62.53％Si,5.36％Ca,5.72％Ba,
11.95％Zn,0.27％C,0.029％P,0.051％S,余量为Fe，高硅钙钡锌合金颗粒的加入量占进入铸型内钢水质量分数的2.70％；
11.95％Zn,0.27％C,0.029％P,0.051％S,余量为Fe，高硅钙钡锌合金颗粒的加入量占进入铸型内钢水质量分数的2.70％；
[0033] ③钢水浇注1.5小时后，开箱取出铸件，经打磨清砂后，得到高速钢辊环毛坯，高速钢辊环毛坯粗加工后，在其表面涂覆高温防氧化涂料，涂料厚度0.65mm，然后将涂覆有涂料的高速钢辊环毛坯随炉加热至1130℃，保温2.5小时后，炉冷至温度1030℃，保温90分钟后，在温度为74℃的淬火油中淬火冷却23分钟，随后将高速钢辊环在炉温为330-365℃的炉内随炉加热至585℃，加热速度为8℃/20分钟，保温6小时，随后炉冷至温度低于200℃，继续将辊环以30℃/30分钟的速度随炉加热至540℃，保温9小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得热轧无缝钢管用高速钢辊环，其力学性能见表1。
[0034] 表1 热轧无缝钢管用高速钢辊环力学性能
[0035]-2
力学性能 硬度/HSD 冲击韧性/J.cm 抗拉强度/MPa
实施例1 82.7 26.1 1570
实施例2 82.4 25.8 1625
实施例3 83.2 26.9 1610
力学性能 硬度/HSD 冲击韧性/J.cm 抗拉强度/MPa
实施例1 82.7 26.1 1570
实施例2 82.4 25.8 1625
实施例3 83.2 26.9 1610
[0036] 本发明设计实例1得到的高速钢辊环中析出石墨的图片见图1，实施例2和3也同样得到图1析出的石墨的图片。
[0037] 本发明高速钢辊环不含铌、钴、镍等价格昂贵的合金元素，具有较低的生产成本。本发明高速钢辊环在钢水浇注过程中，随钢水流浇入了高硅钙钡锌合金颗粒，促使铸态组织中析出石墨，在高温热处理过程中，使石墨析出量进一步增加，显微组织中石墨的体积百分数达到6.3-6.7％，确保高速钢辊环轧制无缝钢管时不会发生粘钢现象。本发明高速钢辊环硬度大于82HSD，冲击韧性大于25J/cm2，抗拉强度大于1550MPa，具有优异的使用效果，在热轧无缝钢管轧机上使用，本发明高速钢辊环的使用寿命比高镍铬无限冷硬铸铁辊环提高
5倍以上，生产成本仅提高30％左右，推广应用本发明高速钢辊环，可以提高轧管机作业率，减轻工人劳动强度，改善钢管表面质量，降低钢管生产成本，具有良好的经济和社会效益。
5倍以上，生产成本仅提高30％左右，推广应用本发明高速钢辊环，可以提高轧管机作业率，减轻工人劳动强度，改善钢管表面质量，降低钢管生产成本，具有良好的经济和社会效益。
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