一种高强度低硬度铁素体球墨铸铁辊环及其制造方法技术领域
本发明涉及一种高强度低硬度铁素体球墨铸铁辊环及其制造方法。
背景技术
随着大型中压锅炉、高压锅炉、高压化肥设备、结构用管、输送流体、石油化工、
油气钻采、气瓶、军工等设备和部门使用的高刚性、高强度无缝钢管提出更高更新的要
求，而对轧制该类综合性能优越的无缝钢管的穿孔机用的辊环，如辊环硬度过高，易在
长期高温和挤压的环境中作业时出现开裂和崩槽，影响作业效率。目前无缝钢管穿孔机
用的AS50Mn合金钢类和珠光体球墨铸铁类材质，前者由于含碳量低耐磨性差，极易产
生疲劳裂纹，后者具有较好的耐磨性，同样长期在高温状态下挤压服役，辊环更易受热
力、扭曲压力和应力的作用，破坏辊环自身的基体组织，产生热疲劳裂纹的因素很高，
两者都存在辊环使用不到位，提前退役的问题，进而造成钢管生产成本长期在高位运行，
影响企业的效益和效率。
发明内容
本发明的第一个目的是
实现本发明的第一个目的的技术方案是一种高强度低硬度铁素体球墨铸铁辊环，辊
环的化学成分为：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％；其余为Fe。
所述辊环基体组织为铁素体+小颗粒状共晶碳化物；所述小颗粒共晶碳化物包括
Mo2C6、Mo2C和Mo6C；所述辊环表面硬度3032HSC，辊环工作层硬度均匀性≤2HSC，
120mm工作层硬度落差≤2HSC，辊环抗拉强度≥550MPa。
本发明的第二个目的是
实现本发明的第二个目的的技术方案是一种高强度低硬度铁素体球墨铸铁辊环的
制造方法，包括以下步骤：
步骤一：配料：辊环的化学成分为：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％；
其余为Fe；
步骤二：准备模具；
步骤三：熔炼浇注：中频感应电炉将步骤一中的配料熔炼成初级铁水，再经LF炉
精炼，待铁水温度在1450℃～1480℃时，用KR搅拌脱硫技术对铁液进行脱硫处理，出
炉用稀土镁和CaSi球化剂球化处理，用FeSi孕育剂孕育后再用CaBa孕育剂连续孕育，
得到的球墨铁水浇注辊环；
步骤四：热处理。
所述模具的底箱、芯柱和冒口的型砂采用天然砂100％、高呋喃树脂3～5％和碱性酚
醛树脂固化剂0.40～0.70％，阴干8～12小时；所述模具的内腔单边挂砂12.5～25mm，挂
砂的配方为：4#石英砂79％、耐火泥11～13％、陶土7％和糖浆2％，碾制30分钟以上
使用。
所述步骤三还包括：边浇注边用电磁共振器振动。
所述步骤四的具体步骤为：辊环毛胚在450℃～650℃时开箱入电阻炉热处理，首先
保温4～6h，然后以每小时20℃～30℃的速度升温至800℃，保温8～12h，再以每小时
15℃～25℃的速度升温至880℃～920℃，保温6～8h，然后降至常温后出炉粗加工，留单
边20～30MM余量，再入炉回火，温度升至500℃～600℃，保温2～4h，炉冷至常温后加
工成成品辊环。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的的高强度低硬度
铁素体球墨铸铁辊环可长期在高温状态下强挤压不开裂，耐磨性、挤压韧性、抗热疲劳
性能优异，不但提高了在机作业时间，更好地延长了辊环的使用寿命，而且与上述传统
的辊环相比，生产成本可降22％，轧制量提高80％以上。
(2)本发明边浇注边用电磁共振器振动，使辊环铸件铁液凝固收缩结晶更顺畅，
并避免组织疏松区存在，一次提高毛坯实物质量，整个制作工艺简便、节能。
具体实施方式
(实施例1)
本实施例的辊环的规格为：Φ995～Φ1300/Φ301～Φ500×762～1000MM。辊环的化学
成分为：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％；其余为Fe。辊环基体组织为
铁素体+小颗粒状共晶碳化物；小颗粒共晶碳化物包括Mo2C6、Mo2C和Mo6C；辊环表
面硬度3032HSC，辊环工作层硬度均匀性≤2HSC，120mm工作层硬度落差≤2HSC，辊
环抗拉强度≥550MPa。
制造方法包括以下步骤：
步骤一：配料：辊环的化学成分为：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％；
其余为Fe；
步骤二：准备模具；模具的底箱、芯柱和冒口的型砂采用天然砂100％、高呋喃树
脂3～5％和碱性酚醛树脂固化剂0.40～0.70％，阴干8～12小时；模具的内腔单边挂砂
12.5～25mm，挂砂的配方为：4#石英砂79％、耐火泥11～13％、陶土7％和糖浆2％，碾
制30分钟以上使用；
步骤三：熔炼浇注：中频感应电炉将步骤一中的配料熔炼成初级铁水，再经LF炉
精炼，待铁水温度在1450℃～1480℃时，用KR搅拌脱硫技术对铁液进行脱硫处理，出
炉用稀土镁和CaSi球化剂球化处理，用FeSi孕育剂孕育后再用CaBa孕育剂连续孕育，
得到的球墨铁水浇注辊环，边浇注边用电磁共振器振动；
步骤四：热处理；辊环毛胚在450℃～650℃时开箱入电阻炉热处理，首先保温4～6h，
然后以每小时20℃～30℃的速度升温至800℃，保温8～12h，再以每小时15℃～25℃的速
度升温至880℃～920℃，保温6～8h，然后降至常温后出炉粗加工，留单边20～30MM余
量，再入炉回火，温度升至500℃～600℃，保温2～4h，炉冷至常温后加工成成品辊环。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细
说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，
凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发
明的保护范围之内。