[发明专利]一种热轧无缝钢管穿孔机用复合导板及其制造方法

说明书

本发明属于热轧无缝钢管穿孔机生产用工模具技术领域，具体涉及一种热轧无缝钢管穿孔机用复合导板及其制造方法。本发明的主要特征是根据穿孔机导板的服役条件和磨损失效后的状况，设计一种双金属复合导板，即把导板分解为工作层和基体两部分，及使两部分金属产生冶金结合的铸造方法。本发明所述的热轧无缝钢管穿孔机用复合导板由耐高温、耐冲击、耐磨损、耐激冷激热的工作和高强度高韧性耐高温耐激冷激热的基体组成，更加符合穿孔机导板的服役条件要求，在使用中表现出优良的性能，另外，本发明采用了合金减量化设计，绿色环保，大大降低了生产成本和使用成本。

技术领域

本发明属于热轧无缝钢管穿孔机生产用工模具技术领域，具体涉及一种热轧无缝钢管穿孔机用复合导板及其制造方法。

背景技术

我国拥有数量最多、规格最全最大的新型无缝钢管生产机组，从而成为世界第一钢管生产大国，产量占世界总产量的1/2。

热轧无缝钢管的生产工艺流程主要包括管坯加热、穿孔、轧制、定/减径、精整等基本工序。其中主要热变形工序为：穿孔、轧管和定/减径。

目前应用最广泛的穿孔设备是二辊斜轧穿孔机，在轧辊、导板和顶头的共同作用下，将温度为1100℃～1270℃的不同材质的实心管坯变成空心坯。穿孔工序可视为定型工序，即将轧件的圆形横截面定为圆环状横截面的工序。穿孔后毛管质量的好坏直接关系到下道工序及最终产品质量，要求保证穿制的毛管壁厚均匀、螺旋线浅、椭圆度小、几何尺寸精度高，同时要求毛管内外表面光滑，不得有结疤、折叠、划伤、裂纹、凹凸不平等缺口。

工作中导板是固定不动的，和旋转的轧辊、顶头一起完成无缝钢管轧制工作温度最高的热变形工序—穿孔。在穿孔过程中导板除导向作用外，还要限制横向变形，增加孔型的封闭性，同时还要承受温度在1100～1270℃红热钢坯的冲击、巨大压应力下的滑动摩擦以及冷却水的激冷作用，影响金属的运动学和动力学。与其它钢材生产中的导板单纯导向作用相比，无缝钢管穿孔机用导板的工作环境更加恶劣，要求导板具有耐高温、耐冲击、耐磨和耐激冷激热等性能。因此导板的质量与使用寿命直接影响到无缝钢管最终产品的成本和质量。

目前上述先进的无缝钢管生产机组使用的穿孔机导板，材质为引进德国的G-X50NiCrW4828铸造高镍导板，其主要的化学成分为：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％；其余为Fe。

存在的局限和不足是：

其化学成分表明属于镍基高温合金，合金含量大于83％，尤其使用了大量的贵金属—镍，因而造价昂贵，如国内引进的一条Ф460mm无缝钢管机组，导板单重为450kg/件，一次同时使用2件，轧制不同规格普通材质钢管时使用寿命为2000～3000支，按目前市场价格计算，年消耗导板价值高达2000～2500万元人民币，如果直接使用进口产品就更贵了，因此成为生产企业极重的负担。

G-X50NiCrW4828属铸造镍基高温合金，镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金，镍基合金中可以溶解较多的合金元素，且能保持较好的稳定性。G-X50NiCrW4828较高的碳含量形成了一定数量的碳化物，在一定程度上增加了强度和耐磨性，但其宏观硬度却偏低，一般在220HBS左右，因此耐磨性也不高。铬主要起抗氧化和抗腐蚀作用。钨具有固溶强化作用，但钨也有降低抗高温氧化性能的作用，WO₃具有低熔点和高挥发性，从而使抗氧化能力变坏。在轧制合金管如15CrMo、L-360抗硫管线管等时，极易出现粘钢、开裂，开裂是由表面龟裂加深造成部分脱落甚至断裂，造成钢管表面被划伤而影响钢管的质量，尤其是在轧制超级13Cr合金管时，表现的极不适应，一般在轧制3～5支钢管就失效，造成生产成本极高而效率极低。