專利名稱：一種高品質(zhì)大規(guī)格芯棒坯制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高品質(zhì)大規(guī)格芯棒的制造方法，屬于鋼鐵棒材制品制造工藝技術(shù)
領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
芯棒是與軋輥共同作用，將穿孔后的管坯軋制成各種尺寸的無(wú)縫鋼管。按鋼管軋 制方式不同，可分為浮動(dòng)芯棒、半限動(dòng)芯棒和限動(dòng)芯棒，其中，限動(dòng)芯棒所占比例最大。
限動(dòng)芯棒連軋管生產(chǎn)工藝是在浮動(dòng)芯棒連軋管生產(chǎn)工藝難于解決生產(chǎn)外徑 177. 8mm以上鋼管的情況下發(fā)展起來(lái)的。限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)于20世紀(jì)60年代中期進(jìn)行了 工藝試驗(yàn)并獲得了可喜的成果，1978年由意大利因西公司設(shè)計(jì)制造的世界上第一套限動(dòng)芯 棒連軋管機(jī)組(MPM)在意大利達(dá)爾明鋼管廠建成投產(chǎn)，標(biāo)志著連軋管工藝實(shí)現(xiàn)了突破性的 進(jìn)展；20世紀(jì)90年代中期又推出了三輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)(PQF)技術(shù)，使連軋管工藝裝備 躍上了一個(gè)新的高峰。限動(dòng)芯棒連軋管技術(shù)成為當(dāng)今熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的主流。
連軋管機(jī)軋制鋼管過(guò)程中，芯棒直接擠壓著高溫管坯內(nèi)壁，這時(shí)芯棒承受著巨大 的擠壓力和強(qiáng)烈的熱沖擊，芯棒表面瞬時(shí)溫度可達(dá)70(TC，軋制后立即噴水冷卻，溫度又急 劇下降。整個(gè)工作過(guò)程中，芯棒表面承受著非常復(fù)雜的周期性的擠壓應(yīng)力、摩擦力、以及高 強(qiáng)度的冷熱沖擊。在周期性的熱載荷和機(jī)械載荷作用下，同其它熱作模具一樣，熱疲勞龜裂 是其最典型的失效方式。芯棒表面鍍鉻層的剝落、管坯組織中硬質(zhì)點(diǎn)、以及外來(lái)的硬質(zhì)雜質(zhì) 進(jìn)入工作界面將造成芯棒表面的機(jī)械劃傷、溝槽等缺陷的出現(xiàn)。此外，芯棒表面的局部塑性 變形、熱龜裂等因素引起的剝落掉塊也是典型的芯棒失效行為。 國(guó)內(nèi)外芯棒一般采用H13鋼或其改良型鋼種制造，鋼的組織性能是決定芯棒壽命 的本質(zhì)因素。鋼的內(nèi)部缺陷破壞基體的連續(xù)性，從而降低芯棒的壽命和使用性能；這些缺陷 主要包括各種夾雜物、共晶碳化物、偏析等。當(dāng)鋼錠大型化后，上述問(wèn)題將更加突出。而且， 當(dāng)今高純凈度的H13鋼，硫化物較少，這時(shí)共晶碳化物成為主要斷裂源。所以，優(yōu)質(zhì)H13鋼 中碳化物的控制也是相當(dāng)重要的一項(xiàng)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高品質(zhì)大規(guī)格芯棒的制造方法。 本發(fā)明一種高品質(zhì)大規(guī)格芯棒的制造方法，其特征在于具有以下的過(guò)程和步驟
a.設(shè)計(jì)和選擇鋼種的化學(xué)成份該鋼種的化學(xué)成分及重量百分比如下CO. 30 0. 38%， Si 0. 70 1. 00%， Mn 0. 20 0. 60%， Cr 4. 50 5. 50%， Mo 1. 00 1. 50%， V 0. 80 1. 10%，P < 0. 015%，S < 0. 005%，F(xiàn)e余量，控制雜質(zhì)元素含量。配料后放入熔煉 爐中，進(jìn)行熔煉。使出鋼的合金成分接近目標(biāo)值下限。 b.電爐熔煉按傳統(tǒng)常規(guī)方法進(jìn)行熔煉。將按上述配方配制的配合料注入電弧爐 中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1500 1550°C ; c.真空精煉和電渣重熔升溫脫硫真空脫氣，改善純凈度，調(diào)整合金成分達(dá)到目標(biāo)值；將熔煉澆注出的電極棒放到電渣重熔裝置中，進(jìn)行電渣重熔；電渣采用三元渣系
CaF2 : A1203 : Ca0 = 60 : 20 : 20 ;重熔速度控制在10-20kg/min。
d.高溫均質(zhì)化處理；將電渣重熔后的鋼錠加熱至1200 128(TC進(jìn)行高溫均質(zhì)化 處理，保溫15-20小時(shí)，均勻組織，消除成分偏析，然后埋砂冷卻。 e.鍛造；將上述鋼錠加熱至1100 120(TC溫度范圍內(nèi)進(jìn)行鍛造加工；鍛造分3_6 火次完成，墩粗變形量為30-60 % ，中間拔長(zhǎng)量300 % -600 % ，最后一道火次拔至目標(biāo)尺寸， 鍛造比保持在4-8。終鍛溫度在1050°C _9001:之間。鍛后快冷至200-400°C 。
f.高溫固溶鍛后試樣在950 115(TC保溫，保溫時(shí)間2-4小時(shí)后空冷。
g.球化退火鋼材鍛造后進(jìn)行二段式等溫球化退火。在830 88(TC保溫10小 時(shí)，爐冷； 接著在700 740。C保溫3小時(shí)，爐冷；冷卻速度為20 40°C /h，在《400。C時(shí)出 爐空冷，退火時(shí)間為15-18小時(shí)，最終制得高品質(zhì)芯棒。 本發(fā)明制造方法特點(diǎn)在于通過(guò)合理的冶金質(zhì)量控制技術(shù)和熱處理技術(shù)，精確控 制成份和鍛造比，同時(shí)熱處理過(guò)程精確控溫，有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)成份、組織的均勻控制。最終 本發(fā)明芯棒的成份均勻性超過(guò)進(jìn)口芯棒的實(shí)物水平，組織均勻性達(dá)到進(jìn)口芯棒水平。


圖1為本發(fā)明電渣工藝芯棒電渣錠的顯微組織圖。
圖2為本發(fā)明經(jīng)高溫均勻化后的顯微組織圖。
圖3為本發(fā)明高溫固溶及球化退火后的顯微組織。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于下。
實(shí)施例本實(shí)例中，采用鋼種的組成成分及其重量百分比如下
元素cSiMnCrMoVSPFe
含量0.35%0.91%0.33%4.98%1.26%0.91%〈0.005%〈0. 015%余量 本實(shí)例中大規(guī)格芯棒的制造工藝過(guò)程和步驟如下 a.按上述配方配制的合金元素配比在電弧爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度大于1500°C， 而后澆鑄成①900mm鋼錠并空冷； b.升溫脫硫真空脫氣，調(diào)整合金成分達(dá)到目標(biāo)值；將熔煉澆濤出的電渣錠放到電 渣重熔裝置中，進(jìn)行電渣重熔，液體金屬經(jīng)過(guò)渣池的渣層下落至下面的水冷結(jié)晶器中，再重 新凝固成鋼錠；。重熔速度控制在10-20kg/min。 c.將電渣重熔后的鋼錠加熱至125(TC進(jìn)行高溫均質(zhì)化處理，保溫18小時(shí)，均勻組 織，消除成分偏析，然后埋砂冷卻。 d.將上述鋼錠加熱至1200°C ，然后出爐進(jìn)行鍛造加工；鍛造分3-6火次完成，墩粗 變形量為30-60 % ，中間拔長(zhǎng)量300 % -600 % ，最后一道火次拔至①358. 1 X 13200mm。終鍛 溫度在100(TC左右。鍛后快冷至200-400°C。
4
e.高溫固溶鍛后試樣在950 115(TC保溫，保溫時(shí)間2-4小時(shí)后空冷。 f.材料固溶后進(jìn)行球化退火。在880°C X 10h/爐冷+710°C X3h/爐冷《40°C /
h，《50(TC出爐空冷.退火時(shí)間為15-18小時(shí)，最終制得高品質(zhì)芯棒。 本發(fā)明的芯棒經(jīng)過(guò)上述熱處理后，進(jìn)行性能測(cè)試及顯微鏡檢測(cè)，結(jié)果如下所述 (1)淬火硬度53HRC ;回火硬度47. 5HRC (2)退火態(tài)硬度HB 200-260 (3)高溫均勻化后的顯微組織(如附圖2)，經(jīng)本工藝高溫均勻化處理后，大顆粒碳
化物已完全消除，而未經(jīng)均質(zhì)化處理的芯棒中存在大顆粒偽共晶碳化物。
(4)高溫固溶及球化退火后的顯微組織，如附圖3所示，碳化物細(xì)小均勻分布在鐵
素體基體上。本發(fā)明中，電渣工藝芯棒電渣錠的顯微組織，示于圖1中。
權(quán)利要求
一種高品質(zhì)大規(guī)格芯棒的制造技術(shù)，其特征在于具有以下的過(guò)程和步驟a.設(shè)計(jì)和選擇鋼種的化學(xué)成份該鋼種的化學(xué)成分及重量百分比如下C0.30～0.38％，Si 0.70～1.00％，Mn 0.20～0.60％，Cr 4.50～5.50％，Mo 1.00～1.50％，V 0.80～1.10％，P＜0.015％，S＜0.005％，F(xiàn)e余量，控制雜質(zhì)元素含量。配料后放入熔煉爐中，進(jìn)行熔煉。使出鋼的合金成分接近目標(biāo)值下限。b.電爐熔煉按傳統(tǒng)常規(guī)方法進(jìn)行熔煉。將按上述配方配制的配合料注入電弧爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1500～1550℃；c.真空精煉和電渣重熔升溫脫硫真空脫氣，改善純凈度，調(diào)整合金成分達(dá)到目標(biāo)值；將熔煉澆注出的電極棒放到電渣重熔裝置中，進(jìn)行電渣重熔；電渣采用三元渣系CaF2∶Al2O3∶CaO＝60∶20∶20；重熔速度控制在10-20kg/min。d.高溫均質(zhì)化處理；將電渣重熔后的鋼錠加熱至1200～1280℃進(jìn)行高溫均質(zhì)化處理，保溫15-20小時(shí)，均勻組織，消除成分偏析，然后埋砂冷卻。e.鍛造；將上述鋼錠加熱至1100～1200℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行鍛造加工；鍛造分3-6火次完成，墩粗變形量為30-60％，中間拔長(zhǎng)量300％-600％，最后一道火次拔至目標(biāo)尺寸，鍛造比保持在4-8。終鍛溫度在1050℃-900℃之間。鍛后快冷至200-400℃。f.高溫固溶鍛后試樣在950～1150℃保溫，保溫時(shí)間2-4小時(shí)后空冷。g.球化退火鋼材鍛造后進(jìn)行二段式等溫球化退火。在830～880℃保溫10小時(shí)，爐冷；接著在700～740℃保溫3小時(shí)，爐冷；冷卻速度為20～40℃/h，在≤400℃時(shí)出爐空冷，退火時(shí)間為15-18小時(shí)，最終制得高品質(zhì)芯棒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高品質(zhì)大規(guī)格芯棒的制造技術(shù)，屬鋼鐵棒材制品制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種大直徑芯棒(300mm以上)的制造技術(shù)。本發(fā)明的要點(diǎn)是采用大噸位快鍛及實(shí)現(xiàn)大鋼錠的多項(xiàng)鍛造，實(shí)現(xiàn)芯棒坯的成型；本發(fā)明采用合理的工藝制度實(shí)現(xiàn)了芯棒偏析和疏松缺陷的有效改善，并且達(dá)到了顯微組織的有效控制。本發(fā)明方法的制造過(guò)程中，在鍛前強(qiáng)化鋼錠合金組織的均勻性，在鍛后強(qiáng)化芯棒坯鍛后冷卻程度以及組織細(xì)化熱處理，因而提高了制品芯棒的包括硬度等各項(xiàng)性能。
文檔編號(hào)C21D8/06GK101787492SQ20101012647
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者劉桂彪, 吳曉春, 邵光杰, 閔永安, 陳英偉 申請(qǐng)人:上海大學(xué)