新闻信息  / NEWS
联系我们  / CONTACT US
办公地址:聊城市高新技术产业开发区长江路127号(鲁西质检中心园区内)

咨询电话:0635-7100082

投诉电话:0635-7100125



食品部电话:0635-7100122

化工部电话:0635-7100113

建材部电话:0635-7100120

食品相关电话:0635-7100109

机械电气部电话:0635-7100105

金属材料部电话:0635-7100090

业务部电话:0635-7100082

办公室电话:0635-7100125



邮编:252000

邮箱:520071821@qq.com

标准解读
国家标准GB/T 31936-2015《焊接钢管轧辊》(下)
来源:聊城市质量技术监督局     发布时间:2016-9-20
3标准中轧辊各种材质的说明
  3.1锻造轧辊
  1)GCr15钢
  GCr15钢淬火和回火后具有高而均匀的硬度,但淬透性较差,GCr15的临界淬透直径D0/mm在油中为15mm;在20℃水中为28mm;在40℃水中为24mm;在20℃含盐5%(质量分数)盐水中为29mm。
  GCr15钢抗热裂性和抗剥落性差,特别是当锻造比小、热处理不当、钢中夹杂物含量高时,轧辊孔型表面容易产生裂纹和点蚀。GCr15钢碳化物主要是M3C型,硬度一般为800Hv,比Cr12MoV、Cr12Mo1V1钢及高铬合金硬度为1800Hv的M7C3型碳化物低很多,而且形成碳化物数量也少很多,所以相比耐磨性能差很多。
  GCr15钢价格低、易采购,锻造、热处理等加工工艺成熟,可以制造部分的小型轧辊。在传统焊管生产线上有较多应用。
  2)9Cr2Mo、9Cr2MoV钢
  9Cr2Mo的化学成分比GCr15多加了Mo,9Cr2MoV又增加了V,对细化晶粒,提高淬透性都有好处,添加V还可以进一步增加钢的耐磨性,所以近几年在冷轧辊中得到较为广泛的应用。
  一般认为9Cr2Mo、9Cr2MoV 钢的淬、回火工艺为870℃水油双液淬火、180-220℃二次回火可获得≥10mm的淬硬层。9Cr2Mo、9Cr2MoV钢形成碳化物类型、数量与GCr15相似,淬透性和耐磨性也相似。9Cr2Mo、9Cr2MoV钢的生产成本较低,故在锻造焊管轧辊上有较多应用。
  3)Cr12钢
  Cr12属于冷作模具莱氏体钢。锻造加工温度:始锻温度1080-1100℃、终锻温度:880-920℃。淬火温度:950-980℃、淬火介质一般为油、淬火硬度61-64HRC,常用回火温度范围及硬度值:180-200℃时60-62HRC,320-350℃时57-58HRC。
  目前,国内Cr12和Cr12MoV锻材或轧材的价格差异较小,一般在10%-15%,但两者的性能差异较大,使得锻造Cr12轧辊的性价比远低于锻造Cr12MoV轧辊,锻造Cr12焊管轧辊在实际生产中有应用。
  4)3Cr2W8V钢
  3Cr2W8V钢具有较低的含碳量和较高的含钨量,具有良好的导热性、红硬性、热强性和回火稳定性。但韧性、塑性和耐磨性较差,淬透性中等,截面厚度≤80mm可淬透。常用于高温、高应力但不受冲击的模具,在焊管生产中应用于焊接挤压轧辊,这种钢含合金元素很高,价格很贵,但是与相同档次的热作模具钢相比,性能并不理想:它钨含量高达8%,并没有很好地发挥作用,与钨含量5%左右的钢种相当;它含铬量低,其高温下抗氧化和抗熔融金属的冲蚀能力比含铬较高的铬系热作模具钢低很多。目前,在热挤压模具应用中呈被4Cr5MoSiV1替代趋势,它的使用寿命只是4Cr5MoSiV1的30%左右,在传统机组仍有较多应用。
  5)Cr12MoV、Cr12Mo1V1钢
  Cr12MoV、Cr12Mo1V1钢具有良好的淬透性,截面为300-400mm以下的工件可以完全淬透,常用于制造各种截面积较大、高精度、形状复杂的冷作模具。
  Cr12MoV的含碳量为1.45%-1.70%,添加了钼和钒,使其性能大大提高。不仅保持了高硬度、高耐磨性,而且增加了淬透性、稳定性等综合性能。用于制造截面较大、形状复杂、经受较大冲击载荷的各种工模具,如冲模、拉伸模、切边模、冷挤压模、冷切刀、圆锯片、标准工量具等。但由于钼和钒含量低于Cr12Mo1V1,故使用性能略低于美国D2、德国X155CrVMo12-1、日本SKD11钢。目前,我国锻坯亦有成熟供应。
  Cr12Mo1V1是国际上广泛应用的优质冷作模具钢,相当于美国D2、德国X155CrVMo121(或X165CrMoV12)、日本SKD11钢。属莱氏体钢,具有高的淬透性、淬硬性和耐磨性。国内已有研制应用于冷轧板带的锻造Cr12Mo1V1轧辊,不但使用效果达到进口产品水平,且显著提高钢板的光亮度。为提升我国焊管轧辊生产水平,本标准列了Cr12Mo1V1。目前,国内已能够生产锻造Cr12Mo1V1坯料,为生产锻造Cr12Mo1V1轧辊提供了条件。
  6)4Cr5MoSiV1钢
  4Cr5MoSiV1钢相当于美国H13、德国X40CrMoV5-1、日本SKD61钢。是空冷硬化型热作模具钢,具有较高的热强度和硬度,在中温条件下具有良好的韧性、热疲劳性能和一定的耐磨性,淬透性高,硬处理变形小。
  应用于热挤压模具,其使用寿命可为3Cr2W8V的3倍以上,二者材料成本基本相同,目前已有不少焊管生产厂家选用,4Cr5MoSiV1制造焊接挤压轧辊是很好的发展趋势。
  上述各种钢牌号均为锻材或轧材,不在国家铸钢牌号范围内,用上述各种牌号钢制造焊管轧辊时,必须通过锻造工序,钢锭的锻造比至少为1:3,以消除偏析、疏松、白点等缺陷,使组织均匀、细化、密实,以充分利用、发挥所含合金元素的作用,其性能才能达到要求。焊管生产厂和轧辊生产厂对此均应有充分的认识。
  另外,需要注意的是锻造材料组织有较强的方向性,因此,造成材料沿锻造方向和垂直于锻造方向的力学性能产生较大差异,即锻造材料的各向异性。
  3.2铸造轧辊
  本标准选用的铸造轧辊是具有自主知识产权的中国创造,经二十多年国内外众多用户使用证明,铸造的高铬焊管轧辊完全达到了进口高档次美、德、日锻钢轧辊的水平,得到国内外业界的高度认可,2014 年初,德国西马克? 梅尔公司(SMS Meer) 为俄罗斯提供的大型HFW/ERW 高频焊管机组成套设备中,全部采用山东四方公司的高铬合金铸造轧辊,计9 整套及3 套备品共864 件轧辊,目前已装机使用,效果良好。
  西马克? 梅尔公司看中的不是山东四方的规模,而是该公司独特的专利技术、产品的良好使用效果以及优良的性价比。表明了以先进技术换国外市场是产品出口的正确方向。目前,四方产品已出口到德国、美国、俄罗斯、以色列、南非、韩国、印度等二十多个国家。
  生产铸造新型焊管轧辊可以产生良好的节能节材效果,因为铸造成型可以取得近终成型的效果,材料利用率可以达到80%以上。而采用锻造工模具钢生产的轧辊,受到其异型轧辊特性的很大局限,很难形成模锻,一般都是锻成圆柱形辊坯。加工量很大,材料利用率很低,一般在40%左右,材料和能源消耗较高。铸造高铬轧辊的制造工艺与同类锻造轧辊制造工艺相比,具有优良的节能节材效果,节能70%、节材40%,推广应用1吨可节约15.11吨标准煤。
  铸造高铬轧辊的牌号参考中国GB/T8263-2010、美国ASTM A532M、英国BS 4844等相关标准进行命名,定为ZCr15、ZCr20、ZCr25。
  中国GB/T8263-2010、美国ASTM A532M、英国BS 4844中牌号及化学成分见表1、表2、表3。
  表1   中国GB/T8263-2010牌号及其化学成分


  牌号
  化学成分(质量分数),%
  C
  Si
  Mn
  Cr
  Mo
  Ni
  Cu
  S
  P
  BTMCr12-DT
  1.1-2.0
  ≤1.5
  ≤2.0
  11.0-14.0
  ≤3.0
  ≤2.5
  ≤1.2
  ≤0.6
  ≤0.6
  BTMCr12-GT
  2.0-3.6
  BTMCr-15
  ≤1.2
  14.0-18.0
  BTMCr-20
  18.0-23.0
  BTMCr-26
  23.0-30.0
  注1:牌号中,“DT”和“GT”分别是“低碳”和“高碳”的汉语拼音大写字母,表示该牌号含碳量的高低。
  注2:允许加入微量V、Ti、Nb、B和RE等元素。


  表2   美国ASTM A532M牌号及其化学成分


  牌号
  化学成分(质量分数),%
  C
  Mn
  Si
  Ni
  Cr
  Mo
  Cu
  P
  S
  12Cr
  2.0-3.3
  ≤2.0
  ≤1.5
  ≤2.5
  11.0-14.0
  ≤3.0
  ≤1.2
  ≤0.1
  ≤0.06


  表3   英国BS 4844牌号及其化学成分


  牌号
  化学成分(质量分数),%
  C
  Si
  Mn
  Cr
  Mo
  Ni
  Cu
  P
  S
  3A
  1.8-3.0
  ≤
  1.0
  0.5-1.5
  14-17
  ≤2.5
  ≤2.0
  ≤2.0
  ≤0.10
  ≤0.10
  3C
  1.8-3.0
  17-22
  ≤3.0
  3D
  2.0-2.8
  22-28
  ≤1.5


  ZCr15、ZCr20、ZCr25系列铸造高铬焊管轧辊在不同的热处理时,基体为奥氏体或马氏体,碳化物主要为M7C3型,显微硬度可达1800Hv,并呈不连续的条、块状、颗粒状和菊花状,碳化物含量20%左右。
  GCr15、9Cr2Mo等基体为马氏体,碳化物主要为M3C型,含量较低,显微硬度为800Hv左右。D2、X155CrVMo121、SKD11基体为马氏体,M7C3碳化物含量15%左右。
  因此,ZCr15、ZCr20、ZCr25系列铸造高铬轧辊在使用和试验中,表现出更高的耐磨性能和良好的淬透性。
  4未来发展浅谈
  我国焊管轧辊行业大多是中、小企业,要想在市场中站稳脚跟,德国制造业的成功经验非常值得借鉴。全球一流的德国企业既包括西门子和大众这样的大型跨国企业,也包括1200家左右的“隐形冠军”。这些“隐形冠军”规模虽小,但高度专业,以产品质量取胜,在市场有很高的知名度和占有率,有较强的抗风险能力。
  一味追求轧辊高性能会造成浪费,这种浪费不仅仅是轧辊使用者多花钱,从某种意义上说也是对社会资源的浪费。一味追求低价格的危害性更大。低价竞争的结果只能是低品质产品充斥市场,轧辊使用者只是一时少花钱,低品质产品降低了使用寿命而增加了轧辊总消耗,结果是买的便宜用着贵,是对社会资源的更大浪费。
  如使用GCr15、9Cr2Mo等低淬透性、低耐磨性材料制造大型焊管轧辊,淬、回火后淬硬层只有十几毫米,精加工再加工掉几毫米,工作层就较薄了,刚开始工作尚可,磨损修复后工作面硬度、耐磨性大大降低,严重影响使用寿命。另一方面低品质产品不具备发展余地,使用GCr15、9Cr2Mo等材料制造不锈钢焊管轧辊时,轧制时出现粘钢而影响生产。
  以牺牲材料性能和轧辊使用性能为代价的把锻造材料直接改为铸造的方法,是非常不可取的,是技术退步而不是进步。将锻造D2、X155CrVMo12-1、SKD11、Cr12M1oV1材料简单地改成铸造成型,这类钢的铸态中常出现偏析和网状碳化物,大直径铸件尤为严重。采用锻造工艺就是为了打破结晶时产生大量的网状碳化物,使其组织细化,从而实现高的使用性能。国外早期也有在大型焊管粗成型轧辊采用铸造X155CrVMo12-1的,但这是单件生产的无奈之举。
  德国轧辊制造业对此有深刻的认识,铸态GX155CrVMo12-1由于存在大量的网状碳化物,因而在硬化处理中易产生裂纹,应努力开发适合铸造的新材质,并研究适合铸造的新型轧辊材料,取代铸造GX155CrVMo12-1制作焊管轧辊,新型轧辊材料铸态网状碳化物应明显少于铸态GX155CrVMo12-1,以克服铸态GX155CrVMo12-1。由于存在大量的网状碳化物,因而在硬化处理中易产生裂纹的缺陷。这种从市场需求出发、不断创新的科学态度和理念,与国内某些企业的态度和理念形成鲜明对比。
  轧机的大型化、高速化、连续化、自动化发展以满足轧材的高精度、高性能、高粗糙度的要求,也加速了轧辊材质的更新换代和制备工艺的改进。其中提高轧辊合金含量是提高轧辊性能的有效手段之一,中外焊管轧辊材质选用对比就非常明显。轧辊材质的高合金化易造成铸锭组织不均匀、偏析等缺陷,使得锻造、热处理难度大大增加,材料利用率低,成本高,从而限制了推广应用。世界各国开始转向铸造研发,新型的铸造工艺和先进装备逐渐得到开发并相继获得成功,使得高合金、高性能铸造轧辊得以实现。如20世纪70年代开始出现的应用于板带生产的离心铸造复合轧辊。
  高速钢轧辊在20世纪80年代以前是采用锻造成型,但由于合金含量高、锻造难度大、材料利用率低、生产成本高而受到限制。铸造高速钢轧辊从离心铸造法进步到连续浇注外层成型法(CPC法)而得到快速发展和推广应用。制造工艺的改变也可引起轧辊形状结构更趋合理的改变,如大型机组粗成型轧辊的轻量化设计,就可由锻造成型的不可能变为铸造成型的可能。

鲁ICP备16011817号-1   聊城市产品质量监督检验所  版权所有

  鲁公网安备 37150202000114号
办公地址:聊城市高新技术产业开发区长江路127号(鲁西质检中心园区内)   电话:0635-7100082    邮编:252000   电子邮箱:520071821@qq.com

联系我们
联系我们