大规格钢管限动芯棒制造方法.pdf

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1、10申请公布号CN102069345A43申请公布日20110525CN102069345ACN102069345A21申请号200910199322222申请日20091125B23P15/00200601C21C5/52200601C21D9/00200601C21D11/00200601B21B45/02200601B21B37/74200601C21D1/18200601C21D1/6020060171申请人宝山钢铁股份有限公司地址201900上海市牡丹江路1813号南楼72发明人陆明和74专利代理机构上海东信专利商标事务所31228代理人杨丹莉54发明名称大规格钢管限动芯棒制造方法5。

2、7摘要本发明公开了一种大规格钢管限动芯棒制造方法，主要步骤包括电炉冶炼炉外精炼氩气保护浇注高温扩散快锻开坯轧制成材轧后水冷高温回火水溶性介质淬火二次回火磨削加工镀铬去氢处理。该方法较之现有技术，大大减少了工艺流程，从而降低了能耗，缩短了生产周期，降低了生产成本。同时由于本方法采用了高温扩散的工艺，解决了芯棒的偏析问题，此外轧后采用间歇式喷淋水冷和高温回火的工艺也消除了芯棒毛坯中的网状碳化物，大大改善了大规格芯棒的生产质量。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页CN102069347A1/1页21一种大规格钢管限动芯棒制造方法，其特征在于包括下列步。

3、骤1冶炼将原料进行电炉冶炼和炉外精炼，然后进行氩气保护浇注；2热加工对经由上述步骤获得的中间产品采用高温扩散工艺，然后快锻开坯，再用初轧机架轧制出芯棒毛坯；3轧后冷却及热处理对上述芯棒毛坯进行水冷，然后在730780下进行高温回火；4调质采用水溶性介质对上述经过回火的芯棒毛坯进行加热后冷却，然后二次回火；5加工车削、磨削加工上述经过调质的芯棒毛坯，然后进行镀铬以及去氢处理。2如权利要求1所述的大规格钢管限动芯棒制造方法，其特征在于所述步骤1中的原料质量百分比组成为生铁1020，废钢7080，低S、P合金1015。3如权利要求2所述的大规格钢管限动芯棒制造方法，其特征在于所述步骤2中高温扩散工艺。

4、为在温度为11801280时，保温1820小时。4如权利要求3所述的大规格钢管限动芯棒制造方法，其特征在于所述步骤3中的水冷采用间歇式喷淋水冷却的方法，冷却起始温度850，冷却速度为2575/S，芯棒毛坯每次出水后在空气中停留至表面返红，最终使芯棒冷却至500600。5如权利要求4所述的大规格钢管限动芯棒制造方法，其特征在于所述步骤3的回火时间为1520小时。6如权利要求5所述的大规格钢管限动芯棒制造方法，其特征在于所述步骤4中的水溶性介质为聚亚烷基二醇有机水溶液。权利要求书CN102069345ACN102069347A1/6页3大规格钢管限动芯棒制造方法技术领域0001本发明涉及合金的冶金。

5、方法，尤其涉及大规格钢管限动芯棒的冶金工艺。背景技术0002芯棒是无缝钢管生产中参与钢管轧制变形的重要工具，是一种高附加值的大宗消耗备件。限动芯棒工况条件复杂，要求具有较高抗事故性和耐冷、热疲劳能力。0003目前芯棒生产多采用如下工艺芯棒材料一般采用H13热作模具钢，电炉冶炼炉外精炼浇注电极电极退火电渣重熔电渣锭退火加热锻造快锻开坯径锻成材锻后冷却球化退火油冷淬火二次回火加工镀铬去氢处理。0004上述工艺的缺点在于00051该芯棒制造工序采用了二次精炼，其工艺流程长、能耗大、生产周期长，生产成本也高；00062由于H13热作模具钢中碳含量并不高，而合金元素总含量却达8左右，故在电渣锭中，碳和合。

6、金元素的偏析是不可避免的，尤其大电渣锭中，H13钢会出现共晶碳化物，共晶碳化物通常呈块状，经锻造以后排成链，为保证芯棒材料质量，大规格芯棒一般需多火次成型，而长度大于14米的芯棒坯采用此方法则完全无法生产。00073该工艺采用空冷或风扇冷却，对于大规格芯棒来说，这种冷却方法冷却速度不足，芯棒组织中极易形成网状碳化物，而网状碳化物对芯棒力学性能和热疲劳性能均会产生不利影响。00084该工艺采用油冷淬火，而油冷淬火将产生大量油烟污染环境，若操作不当或行车一旦出现故障，还易发生火灾。发明内容0009因此本发明的目的是提供一种新的芯棒制造方法，特别是用于大规格芯棒的制造方法，使用该方法制造出的芯棒产品。

7、质量稳定，能够克服现有的产品缺陷，同时还能降低产品生产成本。0010根据本发明的上述目的，提出一种大规格钢管限动芯棒制造方法，包括下列步骤00111冶炼将原料进行电炉冶炼和炉外精炼，然后进行A氩气保护浇注；00122热加工对经由上述步骤获得的中间产品采用高温扩散工艺，然后快锻开坯，再用初轧机架轧制出芯棒毛坯；00133轧后冷却及热处理对上述芯棒毛坯进行水冷，然后在730780下进行高温回火；00144调质采用水溶性介质对上述经过回火的芯棒毛坯进行加热后冷却，然后二次回火；00155加工车削、磨削加工上述经过调质的芯棒毛坯，然后进行镀铬以及去氢处说明书CN102069345ACN10206934。

8、7A2/6页4理。0016优选地，所述步骤1中的原料质量分数组成为生铁1020，废钢7080，低S、P合金1015。0017优选地，所述步骤2中高温扩散工艺为在11801280的温度下，保温1820小时。0018优选地，所述步骤3中的水冷为间歇式喷淋水冷却，冷却起始温度850，冷却速度为2575/S，芯棒毛坯每次出水后在空气中停留至表面返红，最终使芯棒冷却至600500。0019优选地，所述步骤3的回火时间为1520小时。0020优选地，所述步骤4中的水溶性介质为PAG聚亚烷基二醇有机水溶液。0021本发明在步骤1冶炼阶段用氩气保护浇注等工艺代替了现有技术中的电渣重熔，旨在减少电渣工序，缩短产。

9、品的生产周期，虽然减少了产品生产工序，但本方法的冶金质量同样可达到现有工艺的技术水平。0022为了解决现有工艺生产出的芯棒具有共晶碳化物和成分偏析的问题，本发明在步骤2中采用了高温扩散工艺。由于芯棒使用对单边40MM工作层的质量要求较为严格，而对更远距离的属于非工作层的部位要求相对较低，同时由于芯棒工作层偏析较轻，故本方法中通过高温扩散完全可改善芯棒的偏析现象；此外本方法使用以轧代锻的毛坯加工方式，有利于提高芯棒毛坯成型的生产效率，解决部分长规格芯棒的制造技术。0023网状碳化物是锻造后芯棒在空气中冷却时形成的，由于冷却速度不够，碳化物沿晶界成网状析出。特别是大规格芯棒冷却条件不好时，网状碳化。

10、物更加严重。网状碳化物对芯棒的力学性能和热疲劳性能均有不利影响。现有技术通过在锻造后采用固溶热处理和球化退火来消除网状碳化物，即加热至1150保温若干时间，加速冷却至300350，然后球化退火，该工艺过程需要大约100小时，工艺时间较长。但对于长度大于10M的大规格芯棒，由于常规锻造用的高温加热炉长度不够，故该工艺是无法实现的。本发明采用轧后控制冷却及高温回火工艺来解决现有工艺的不足，同时为了避免大规格芯棒从高温到低温冷却速度过快而产生的开裂等问题，采取步骤3中的技术方案在轧线滚道后设置旋转台架及喷淋装置，轧后采用间歇式喷淋方式水冷却。冷却起始温度850，冷却速度2575/S，冷却次数一般为三。

11、次，每次冷却时间2095秒，每次出水后在空气中停留时间以芯棒表面返红为准约650750，反复水冷使芯棒快速冷却至600500，然后装入回火炉中在780730下进行高温回火，工艺时间大约20小时。较之现有技术大大缩短了工艺时间。0024此外本发明在步骤4调质过程中用水溶性介质代替了传统的油淬火，原因是水溶性介质安全环保、无污染。0025本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果00261用电炉冶炼、炉外精炼和氩气保护浇注替代现有的电渣重溶，减少了生产工序，提高了效率，降低了能耗，提高了成材率；00272采用高温扩散、快锻开坯和轧制成材，可基本消除共晶碳化物并改善成分。

12、偏析，同时降低了能耗，提高了生产效率；说明书CN102069345ACN102069347A3/6页500283轧后间歇式喷淋冷却，可解决网状偏析；00294用水溶性介质替代油，无污染，安全环保。具体实施方式0030实施例130031实施例13的生产工艺为00321冶炼将原料生铁1020，废钢7080，低S、P合金1015，进行电炉冶炼和炉外精炼，然后进行氩气保护浇注；00332热加工对经由上述步骤获得的中间产品采用高温扩散工艺，然后快锻开坯，再用初轧机架轧制出芯棒毛坯，具体工艺参数见表1；00343轧后冷却及热处理采用喷淋装置对上述芯棒毛坯进行间歇式喷淋水冷，喷淋进行三次，每一次间歇时间均为。

13、待芯棒毛坯表面返红，然后在730780下进行高温回火，具体工艺参数见表1和表2；00354调质采用PAG聚亚烷基二醇有机水溶液对上述经过回火的芯棒毛坯进行冷却，然后二次回火，具体工艺参数见表1；00365加工加工上述经过调质的芯棒毛坯，然后进行镀铬以及去氢处理。0037表1本发明实施例13中各步骤具体的工艺参数0038说明书CN102069345ACN102069347A4/6页600390040表2本发明实施例13中轧后冷却工艺参数0041说明书CN102069345ACN102069347A5/6页70042为了更好的说明本发明大规格钢管限动芯棒的制造方法，表3列出了采用现有工艺生产规格为。

14、250MM、370MM和460MM的芯棒的具体工艺参数，并在表4中将实施例13和比较例13生产的芯棒性能做了一个比较。0043表3采用现有工艺的比较例13中的具体工艺参数004400450046表4本发明实施例和比较例所制造的成品性能检测结果0047说明书CN102069345ACN102069347A6/6页80048由上表可以看出，使用本发明大规格钢管限动芯棒制造方法不仅可以用较少的工序生产出大规格芯棒，而且成品芯棒的力学性能较之使用现有工艺生产的力学性能有了一定的提高，特别是影响芯棒力学性能的网状碳化物级别降到了3级以下，大大优于现有技术效果。0049要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。说明书CN102069345A。