一種熱作模具用無縫鋼管及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱作模具用無縫鋼管及其生產(chǎn)方法，本發(fā)明采用“斜軋穿孔+周期軋管”工藝生產(chǎn)的熱作模具用無縫鋼管不僅內(nèi)、外表面質(zhì)量好，成品鋼管達(dá)到了熱擠壓工藝軋制的水平，而且還具有生產(chǎn)成本低、成材率較高的優(yōu)勢；本發(fā)明采用的環(huán)形爐加熱工藝的一個重要作用是對電渣錠進(jìn)行高溫擴(kuò)散退火處理，這與對成品鋼管進(jìn)行高溫擴(kuò)散退火處理的工藝相比，具有簡化工序、降低生產(chǎn)成本、高溫擴(kuò)散退火效果好的優(yōu)點；本發(fā)明采用強(qiáng)風(fēng)快冷的淬火或固溶工藝取代了普通風(fēng)冷及油冷工藝，不僅提高了鋼管的冷卻均勻性，達(dá)到提高鋼管的沖擊韌性及減小橫縱向力學(xué)性能差異的目的，而且還具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單、安全環(huán)保的優(yōu)點。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無縫鋼管生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地講，涉及一種熱作模具用無縫鋼管 及其生產(chǎn)方法。 一種熱作模具用無縫鋼管及其生產(chǎn)方法

【背景技術(shù)】
[0002] 熱作模具鋼是制造熱作模具的金屬材料。由于熱作模具的工況條件非常惡劣，如 承受各種應(yīng)力及金屬熔液對模具工作表面的溶蝕、在工作中反復(fù)受到熾熱金屬的加熱和冷 卻介質(zhì)（水、油、空氣）冷卻的熱循環(huán)交替作用等，為了適應(yīng)熱作模具惡劣的工作環(huán)境并提 高其使用壽命，要求熱作模具鋼應(yīng)具有高的熱強(qiáng)度、良好的耐回火性、高的韌性和塑性、小 的熱膨脹系數(shù)和好的導(dǎo)熱性等優(yōu)異的力學(xué)性能和使用性能。
[0003] 第一代熱作模具鋼主要是5CrNiMo、5CrMnMo和3Cr2W8V鋼，從20世紀(jì)30年代初 開始至今一直得到廣泛的應(yīng)用。
[0004] 第二代熱作模具鋼以美國的八151!110、!111、!112、!113鋼系列為代表，尤其以!113 鋼最受歡迎。H13鋼基本上能滿足熱作模具所要求的使用性能，是第2代性能優(yōu)異的中溫 (< 600°C )熱作模具鋼，在熱作模具領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
[0005] 第三代熱作模具鋼是瑞典的8407、QR090和DIEVAR鋼，其中，8407的理論成分與 H13、SKD61、4Cr5M〇SiVl基本相同，但其冶煉工藝更為先進(jìn)，硫含量很低，組織、性能均非常 優(yōu)越。DIEVAR是UDDEH0LM公司最新推出的熱作模具鋼，碳含量稍低于8407與QR090,鑰含 量顯著高于8407鋼。作為一種新型的熱作模具鋼，DIEVAR鋼具有各向同性的高延展性，高 的屈服強(qiáng)度、高的抗氧化性能、非常好的淬透性以及良好的導(dǎo)熱性，其優(yōu)良的性能是今后熱 作模具鋼發(fā)展的方向。
[0006] 由于熱作模具鋼的化學(xué)成分中通常含有較高含量的碳及合金，因此管坯在進(jìn)行斜 軋穿孔時的變形抗力較大，荒管易形成圈裂及其它內(nèi)、外表面缺陷。因此，現(xiàn)有的熱作模具 用無縫鋼管通常采用熱擠壓工藝進(jìn)行生產(chǎn)。熱擠壓工藝雖然較好地解決了荒管內(nèi)、外表面 缺陷的問題，但其生產(chǎn)成本較高。此外，現(xiàn)有的H13熱作模具用無縫鋼管的質(zhì)量不穩(wěn)定，金 相組織中時常出現(xiàn)較嚴(yán)重的二次碳化物網(wǎng)、帶狀偏析及亞穩(wěn)共晶碳化物，導(dǎo)致力學(xué)性能與 抗熱疲勞性能顯著下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于上述技術(shù)問題中的一個或多個。
[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠用斜軋穿孔和周期軋管的工藝制造的熱作模具 用無縫鋼管及其生產(chǎn)方法
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方 法，所述生產(chǎn)方法包括依次進(jìn)行的冶煉電渣錠、斜軋穿孔、乳制、離線熱處理和后處理， 其中，在冶煉電渣錠的步驟中，所述電渣錠的化學(xué)成分按重量百分比計包括：C0. 38? 0.42%、Si0.10?0.35%、Mn0.4?0.8%、P0?0.015%、S0?0.008%、Cr4.70?5.45%、 Mol. 75 ?2. 35%、V0. 8 ?1. 15%、Cu 彡 0· 10%、A1 彡 0· 02%、Ni 彡 0· 30% 以及余量的 Fe 和不可避免的雜質(zhì)；在斜軋穿孔的步驟中，在環(huán)形爐中加熱所述電渣錠并控制加熱溫度為 1250?1280°C，在1250?1280°C下保溫不小于2小時后出爐空冷至1210?1230°C，再對 所述電渣錠進(jìn)行斜軋穿孔；在軋制的步驟中，控制終軋溫度為900?950°C ;在離線熱處理 的步驟中，包括依次進(jìn)行的以下子步驟：a)待軋制后的荒管空冷至500°C以下后，再將所述 荒管加熱至1120?1140°C并保溫，之后出爐并進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)快冷至室溫；b)將所述荒管加熱至 800?820°C并保溫進(jìn)行高溫回火，之后出爐并空冷至室溫；c)將所述荒管加熱至1040? 1060°C并保溫，之后出爐并進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)快冷至室溫；d)將所述荒管加熱至580?610°C并保溫 進(jìn)行第一次回火，之后出爐空冷至室溫；再將所述荒管加熱至580?610°C并保溫進(jìn)行第二 次回火，之后出爐空冷至室溫；
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法的一個實施例，在冶煉電渣錠的步 驟中，包括依次進(jìn)行的電弧爐冶煉、LF爐精煉、真空脫氣處理和電渣重熔。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法的一個實施例，所述電渣錠的化學(xué) 成分按重量百分比計包括：C0. 40 %、SiO. 22 %、Μη0· 60 %、P0. 006 %、S0. 002 %、Cr5. 10 %、 Mo2. 15%、VI. 0%、Cu0. 05%、A10. 01%、Ni0. 15% 以及余量的 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法的一個實施例，在斜軋穿孔的步驟 中，采用二輥斜軋錐形輥穿孔機(jī)進(jìn)行斜軋穿孔，其中斜軋穿孔的工藝參數(shù)包括：喂入角為 4.5?6.5°、碾軋角為-3?3°、頂伸量為120?320臟、輥距為200?680臟。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法的一個實施例，在軋制的步驟中， 采用周期軋管機(jī)進(jìn)行軋制并采用二輥定徑機(jī)進(jìn)行定徑。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法的一個實施例，在離線熱處理的步 驟中，所述強(qiáng)風(fēng)快冷的方式為：在所述荒管的四周相互對稱的位置布置多臺風(fēng)機(jī)以對荒管 的外表面進(jìn)行風(fēng)冷，同時在所述荒管的兩端布置多臺風(fēng)機(jī)以對荒管的內(nèi)表面進(jìn)行風(fēng)冷。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法的一個實施例，在后處理的步驟 中，包括依次進(jìn)行的精整、探傷、檢驗和包裝。
[0016] 本發(fā)明的另一方面還公開了一種熱作模具用無縫鋼管，所述熱作模具用無縫鋼管 由上述熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法生產(chǎn)得到。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的熱作模具用無縫鋼管的一個實施例，所述熱作模具用無縫鋼管的壁 厚不大于85mm。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0019] 1、采用"斜軋穿孔+周期軋管"工藝生產(chǎn)的熱作模具用無縫鋼管不僅內(nèi)、外表面 質(zhì)量好，成品鋼管達(dá)到了熱擠壓工藝軋制的水平，而且還具有生產(chǎn)成本低、成材率較高的優(yōu) 勢；
[0020] 2、本發(fā)明采用的環(huán)形爐加熱工藝的一個重要作用是對電渣錠進(jìn)行高溫擴(kuò)散退火 處理，這與對成品鋼管進(jìn)行高溫擴(kuò)散退火處理的工藝相比，具有簡化工序、降低生產(chǎn)成本、 高溫擴(kuò)散退火效果好的優(yōu)點；
[0021] 3、本發(fā)明采用強(qiáng)風(fēng)快冷的淬火或固溶工藝取代了普通風(fēng)冷及油冷工藝，不僅提高 了鋼管的冷卻均勻性，達(dá)到提高鋼管的沖擊韌性及減小橫縱向力學(xué)性能差異的目的，而且 還具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單、安全環(huán)保的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1示出了本發(fā)明進(jìn)行離線熱處理的子步驟a和子步驟b之后的荒管試樣經(jīng)5% 的硝酸酒精溶液腐蝕后的金相組織照片（500X)。
[0023] 圖2示出了本發(fā)明進(jìn)行離線熱處理的子步驟a和子步驟b之后的荒管試樣經(jīng)5% 的硝酸酒精溶液腐蝕后的金相組織照片（50X)。
[0024] 圖3示出了本發(fā)明進(jìn)行離線熱處理的全部子步驟之后的鋼管的金相組織照片 (500X)。
[0025] 圖4示出了本發(fā)明制得的成品熱作模具用無縫鋼管試樣經(jīng)飽和苦味水溶液腐蝕 后的晶粒度照片（500X)。

【具體實施方式】
[0026] 在下文中，將詳細(xì)描述本發(fā)明的熱作模具用無縫鋼管及其生產(chǎn)方法。若無特別說 明，以下所涉及的百分比均為重量百分比。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法包括依次進(jìn)行 的冶煉電渣錠、斜軋穿孔、乳制、離線熱處理和后處理等步驟。本發(fā)明是通過同時改進(jìn)熱作 模具用鋼的成分及其無縫鋼管的生產(chǎn)工藝來達(dá)到所設(shè)計的成分、組織和性能要求的。
[0028] 具體地，本發(fā)明所使用的熱作模具用鋼為改進(jìn)型H13鋼，它是在H13鋼的基礎(chǔ)上發(fā) 展而來的。與H13鋼的化學(xué)成分相比，本發(fā)明采用的熱作模具用鋼優(yōu)化了碳含量的成分范 圍，降低了磷、硫含量，大幅提高了鑰含量并降低了硅含量，從而改善了其組織和加工性能。 同時，本發(fā)明采用了"斜軋穿孔+周期軋管"的生產(chǎn)工藝，對斜軋穿孔前的電渣錠進(jìn)行了高 溫擴(kuò)散退火處理，并且采用了包括"強(qiáng)風(fēng)快冷"工序的離線熱處理工藝，進(jìn)一步顯著改善無 縫管的金相組織、晶粒度和力學(xué)性能。
[0029] 下面針對每一個工藝步驟進(jìn)行具體說明。
[0030] 首先，在冶煉電渣錠的步驟中，可以通過依次進(jìn)行的電弧爐冶煉、LF爐精煉、真空 脫氣處理和電渣重熔等步驟進(jìn)行電渣錠的冶煉，但本發(fā)明不限于此，只要能夠獲得所設(shè)計 成分的電渣錠即可。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述電渣錠的化學(xué)成分按重量百分比計包括： C0. 38 ?0. 42%、SiO. 10 ?0. 35%、MnO. 4 ?0. 8%、P0 ?0. 015%、S0 ?0. 008%、Cr4. 70 ? 5· 45%、Μο1· 75 ?2. 35%、V0. 8 ?1. 15%、Cu 彡 0· 10%、A1 彡 0· 02%、Ni 彡 0· 30% 以及 余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0032] 其中，Mo是作為使鋼具有二次硬化的主要合金元素加入的，其可以強(qiáng)化二次硬化 效應(yīng)。并且，為了使鋼中V的碳化物溶解進(jìn)入奧氏體中，需要采用較高的奧氏體化溫度，但 這易引起奧氏體晶粒粗化并帶來不良影響，所以優(yōu)選Mo為最佳的二次硬化合金化元素。一 般來講，為了產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)，要求Mo的加入量不低于1.0%，同時加入3%的Mo時可 取得接近極值的效果，當(dāng)加入量為2.0?2. 5%時，可獲得最經(jīng)濟(jì)和有效的效果。并且，在 相同硬度的前提下，當(dāng)Mo含量達(dá)到2. 0?2. 5%時，本發(fā)明所設(shè)計的鋼種比H13鋼具有更 好的韌性與延展性，因此在使用過程中的熱疲勞性能優(yōu)于H13鋼。
[0033] Si也是提高回火抗力的有效元素，Si能夠降低碳在鐵素體中的擴(kuò)散速度，使回火 時析出的碳化物不易聚集，從而增加回火穩(wěn)定性。另外，Si易使鋼呈現(xiàn)帶狀組織，使鋼的 橫向性能比縱向性能差，也使鋼的脆性轉(zhuǎn)折溫度升高，Si還會促進(jìn)鋼的脫碳敏感性，但Si 有利于高溫抗氧化性的提高。因此，本發(fā)明將Si含量控制在0. 10?0. 35%為宜。
[0034] S、P在凝固過程中易沿晶界析出而弱化晶界，并導(dǎo)致晶間脆性且易形成硫化物夾 雜，嚴(yán)重影響熱作模具鋼的韌性、塑性及熱疲勞性能。此外，S、p的化合物在熱加工時易破 裂而產(chǎn)生裂紋，其夾雜物破壞基體的連續(xù)性并且容易引起應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋。因此，降 低磷、硫含量將提高熱作模具鋼的冶金質(zhì)量，故本發(fā)明將S、P含量分別控制在0. 008%和 0. 015% 以下。
[0035] 本發(fā)明采用具有上述成分的熱作模具用鋼大幅提高了鑰含量，降低了硅含量及 磷、硫含量，這將顯著提高熱作模具用鋼的韌性、延展性及熱疲勞性能。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，電渣錠的化學(xué)成分按重量百分比計可以包括： C0. 40 %, SiO. 22 %, MnO. 60 %, P0. 006 %, SO. 002 Cr5. 10 Mo2. 15 VI. 0 CuO. 05%、A10. 01%、Ni0. 15%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，但本發(fā)明不限于此。
[0037] 在斜軋穿孔的步驟中，首先在環(huán)形爐中加熱電渣錠并控制加熱溫度為1250? 1280°C，在1250?1280°C下保溫不小于2小時后出爐空冷至1210?1230°C，再對所述電 渣錠進(jìn)行斜軋穿孔。
[0038] 其中，使電渣錠在1250?1280°C的高溫區(qū)間長時間保溫的一個重要目的是對電 渣錠進(jìn)行高溫擴(kuò)散退火處理。電渣錠頭部的晶界處原先存在大量共晶碳化物并且還富集了 大量顆粒狀二次碳化物，通過在環(huán)形爐中對電渣錠進(jìn)行1250?1280°C條件下不小于2小時 的保溫后，電渣錠頭部的共晶碳化物和二次碳化物都基本溶解，并且通過碳及合金原子的 擴(kuò)散，其中的偏析能夠得以改善；而電渣錠尾部的晶界處的共晶碳化物數(shù)量較少，偏析并不 十分嚴(yán)重，經(jīng)過高溫保溫后，電渣錠尾部的成分基本均勻。因此，電渣錠在斜軋穿孔之前經(jīng) 過上述條件下的高溫擴(kuò)散退火處理后，后續(xù)軋制的熱作模具用無縫鋼管中的成分偏析明顯 減輕、共晶碳化物大量減少，并且橫向沖擊韌性大幅度提高。此外，電渣錠出爐后需在空氣 中停留一段時間，待其溫度降至1210?1230°C后再進(jìn)行斜軋穿孔，若斜軋穿孔時的穿孔溫 度太高，則原始晶粒粗大，并且需終軋溫度偏高，從而影響產(chǎn)品的組織和性能；若斜軋穿孔 時的穿孔溫度太低，則電渣錠的高溫塑性較差、穿孔效率低，而且鋼管易軋卡、軋裂，軋管工 具損耗也很大，因此出爐后的電渣錠應(yīng)冷卻至1210?1230°C的溫度范圍以保證本發(fā)明中 的鋼管處于較佳的穿孔溫度區(qū)間內(nèi)。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明，在斜軋穿孔的步驟中采用二輥斜軋錐形輥穿孔機(jī)進(jìn)行斜軋穿孔，其 中斜軋穿孔的工藝參數(shù)包括：喂入角為4. 5?6.5°、碾軋角為-3?3°、頂伸量為120? 320mm、輥距為200?680臟，上述設(shè)置的斜軋穿孔工藝參數(shù)能夠獲得較好的鋼管產(chǎn)品質(zhì)量， 但本發(fā)明不限于以上設(shè)備和參數(shù)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)斜軋穿孔即可。
[0040] 在軋制的步驟中，控制終軋溫度為900?950°C。由于終軋溫度偏高會導(dǎo)致荒管的 奧氏體晶粒粗大并影響成品鋼管的性能，本發(fā)明控制在上述溫度范圍為宜。根據(jù)本發(fā)明的 示例性實施例，在軋制的步驟中采用周期軋管機(jī)進(jìn)行軋制并采用二輥定徑機(jī)進(jìn)行定徑，但 本發(fā)明不限于此。
[0041] 在離線熱處理的步驟中，包括依次進(jìn)行的以下子步驟：
[0042] a)首先，待軋制后的荒管空冷至500°C以下后，再將荒管加熱至1120?1140°C并 保溫，之后出爐并對荒管進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)快冷至室溫。
[0043] 本熱處理步驟即為高溫固溶，其淬火溫度較之后的正常淬火溫度高，并且選用較 高的淬火溫度是為了在高溫奧氏體化的過程中使大部分碳化物溶入奧氏體，接著控制冷卻 速度以避免二次碳化物沿晶界析出。隨后再經(jīng)過后續(xù)的高溫回火就可以獲得碳化物分布均 勻的組織，也即本發(fā)明采用的是高溫固溶與高溫回火的熱處理工藝取代常用的球化退火工 藝。
[0044] b)然后，將上述處理后的荒管加熱至800?820°C并保溫進(jìn)行高溫回火，之后出爐 空冷至室溫。
[0045] 本熱處理步驟即為高溫回火，荒管經(jīng)過前步驟的高溫固溶、本步驟的高溫回火以 及之后的調(diào)質(zhì)熱處理后，可在幾乎不降低韌性的條件下得到最大的斷裂韌性，鋼管的硬度 值也高于普通淬火。斷裂韌性的改善有利于提高本發(fā)明的熱作模具用鋼管的抗疲勞裂紋擴(kuò) 展能力和抗熱疲勞開裂能力，抑制熱裂紋擴(kuò)展。
[0046] c)之后再將荒管加熱至1040?1060°C并保溫，之后出爐并對荒管進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)快冷 至室溫。
[0047] 本熱處理步驟即為淬火，由于在上述淬火溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行淬火，本發(fā)明的熱作模 具用鋼管的原奧氏體晶粒更細(xì)小，有利于提高該熱作模具用鋼管的沖擊韌性、抗疲勞裂紋 擴(kuò)展能力和抗熱疲勞開裂能力。
[0048] d)最后，將上述處理之后的荒管加熱至580?610°C并保溫進(jìn)行第一次回火，之后 出爐空冷至室溫；再將荒管加熱至580?610°C并保溫進(jìn)行第二次回火，之后出爐空冷至室 溫。
[0049] 本熱處理步驟即為兩次回火熱處理，本步驟與前步驟的淬火熱處理合稱為調(diào)質(zhì)熱 處理?；墓芙?jīng)過本步驟的二次回火之后，鋼中析出大量的彌散硬化型碳化物如Cr7C3、Mo2C、 VC等碳化物，使荒管在回火過程中不但韌性提高，而且強(qiáng)度、硬度也得以提高。另外，經(jīng)二次 回火后，還會使前步驟淬火后未能轉(zhuǎn)變成馬氏體的殘留奧氏體在回火冷卻過程中繼續(xù)轉(zhuǎn)變 成馬氏體，起到二次硬化的作用。同時，淬火后進(jìn)行二次回火，可使第一次回火后冷卻過程 中生成的馬氏體轉(zhuǎn)變成回火馬氏體，并消除此次馬氏體轉(zhuǎn)變而增加的應(yīng)力，使鋼的淬火應(yīng) 力得以最大程度的釋放。因此，經(jīng)過兩次回火后，本發(fā)明的熱作模具用鋼管的沖擊韌性、抗 疲勞裂紋擴(kuò)展能力和抗熱疲勞開裂能力進(jìn)一步顯著提高且鋼管的變形減小，還有利于鋼管 表面光潔度的提高。
[0050] 其中，本發(fā)明所使用的強(qiáng)風(fēng)快冷的方式具體為：在所述毛管的四周相互對稱的位 置布置多臺風(fēng)機(jī)以對毛管的外表面進(jìn)行風(fēng)冷，同時在所述毛管的兩端布置多臺風(fēng)機(jī)以對毛 管的內(nèi)表面進(jìn)行風(fēng)冷，例如步驟兩臺以上的風(fēng)機(jī)。事實上，本發(fā)明是采用強(qiáng)風(fēng)快冷的淬火或 固溶工藝取代了普通的風(fēng)冷及油冷工藝，提高了鋼管的冷卻均勻性，達(dá)到提高鋼管的沖擊 韌性及減小橫縱向力學(xué)性能差異的目的，具體地，可以實現(xiàn)以下技術(shù)效果：1、通過同時提高 毛管內(nèi)、外表面的冷卻速度來提高整體毛管的冷卻速度，提高淬透性；2、通過增加毛管內(nèi)表 面的冷卻速度并減少毛管內(nèi)、外表面的冷卻速度差，以提高整體毛管的冷卻均勻性，達(dá)到提 高鋼管的沖擊韌性及減小橫縱向力學(xué)性能差異的目的；3、具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單、安全 環(huán)保的優(yōu)點。一般而言，對于壁厚小于85毫米的鋼管而言，其奧氏體化后室溫冷卻即可得 到全壁厚的馬氏體，但為了盡量保證各種規(guī)格的鋼管淬透并保證冷卻均勻，本發(fā)明采用強(qiáng) 風(fēng)快冷進(jìn)行冷卻。
[0051] 最后，在后處理的步驟之后得到成品熱作模具用無縫鋼管。根據(jù)本發(fā)明的一個實 施例，后處理的步驟包括依次進(jìn)行的精整、探傷、檢驗和包裝等步驟，但本發(fā)明不限于此。
[0052] 本發(fā)明所公開的熱作模具用無縫鋼管則是由上述熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方 法生產(chǎn)得到。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所制得的熱作模具用無縫鋼管的壁厚不大于85mm。 并且，該熱作模具用無縫鋼管的內(nèi)外表面基本無缺陷，壁厚公差控制在± 10%，其主要物理 性能指標(biāo)如下：
[0053] 1、非金屬夾雜物
[0054] 表1本發(fā)明的熱作模具用無縫鋼管的非金屬夾雜物評級
[0055] __非金屬夾雜物評級__ A類 B類 C類 D類 DS類 (硫化物類） (氧化鋁類) (硅酸鹽類）（球狀氧化物類)(單顆粒 粗 細(xì)粗細(xì) 粗細(xì)粗 細(xì) 球狀類） 0 0 5 0 0 0 0 0 1.0 0
[0056] 備注：非金屬夾雜物檢驗標(biāo)準(zhǔn)為GB/T10561。
[0057] 根據(jù)表1可知，采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法制得的熱作模具用無縫鋼管的非金屬夾雜 物水平達(dá)到了 NADCA#207-2010高級優(yōu)質(zhì)鋼的要求。
[0058] 其中，NADCA#207-2010的全稱為《NADCA (北美壓鑄協(xié)會）推薦H13工具鋼工藝規(guī) 范》，其是熱作模具行業(yè)采用的權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)，上述的非金屬夾雜物水平達(dá)到了 NADCA#207-2010 高級優(yōu)質(zhì)鋼的要求說明該熱作模具鋼用無縫鋼管的鋼質(zhì)純凈度高，具體可參考上述標(biāo)準(zhǔn)。 另外，表1中的A類、B類、C類、D類代表四種不同類型的非金屬夾雜物，具體可參考夾雜物 標(biāo)準(zhǔn) GB/T10561。
[0059] 2、力學(xué)性能
[0060] 表2本發(fā)明的熱作模具用無縫鋼管的力學(xué)性能
[0061] \性能^ \ 屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度延伸率斷面收縮率 沖擊性能 \ /MPa /MPa /% /% /J 試樣\ 縱向試樣 1307 1560 9.9 55.9 彡 295 橫向試樣 1280 1546 9.1 42.1 2)0
[0062] 備注：1、拉伸試驗檢驗標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T228. 1-2010 ;
[0063] 2、沖擊試驗試樣采用NADCA#207-2010中規(guī)定的無缺口試樣。
[0064] 根據(jù)表2可知，采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法制得的熱作模具用無縫鋼管的常溫橫向無 缺口試樣的沖擊功大于150J，常溫縱向無缺口試樣的沖擊功大于240J，其沖擊韌性優(yōu)于普 通H13鋼。
[0065] 3、金相組織
[0066] 1)圖1示出了本發(fā)明進(jìn)行離線熱處理的子步驟a和子步驟b之后的荒管試樣經(jīng) 5%的硝酸酒精溶液腐蝕后的金相組織照片（500X)。由圖1可知，其顯微結(jié)構(gòu)為：鐵素體 基體上均勻分布著球狀碳化物，無明顯網(wǎng)狀碳化物，其顯微結(jié)構(gòu)符合NADCA#207-2010顯微 結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)圖的要求。
[0067] 2)圖2示出了本發(fā)明進(jìn)行離線熱處理的子步驟a和子步驟b之后的荒管試樣經(jīng) 5%的硝酸酒精溶液腐蝕后的金相組織照片（50X)。由圖2可知，其顯微結(jié)構(gòu)中無過度的帶 狀偏析，其帶狀偏析符合NADCA#207-2010帶狀偏析標(biāo)準(zhǔn)圖的要求。
[0068] 3)圖3示出了本發(fā)明進(jìn)行離線熱處理的全部子步驟之后的鋼管的金相組織照片 (500X)。由圖3可知，其金相組織主要為回火馬氏體。
[0069] 4、晶粒度
[0070] 圖4示出了本發(fā)明制得的成品熱作模具用無縫鋼管試樣經(jīng)飽和苦味水溶液腐蝕 后的晶粒度照片（500X)。根據(jù)圖4,根據(jù)ASTM E112標(biāo)準(zhǔn)中的比較法可獲得其晶粒度為 9. 0 級，符合 NADCA#207-2010 的要求。
[0071] 5、熱疲勞性能
[0072] 采用UDDEH0LM自約束熱疲勞試驗法，在使本發(fā)明制得的成品熱作模具用無縫鋼 管試樣經(jīng)過600次冷熱循環(huán)后，試樣表面的裂紋都非常細(xì)小，呈網(wǎng)狀分布；經(jīng)過1000次冷熱 循環(huán)后，試樣表面的裂紋仍處于相對穩(wěn)定的緩慢擴(kuò)展期，由此可知本發(fā)明制得的熱作模具 用無縫鋼管的熱疲勞性能優(yōu)于H13鋼。
[0073] 6、回火穩(wěn)定性
[0074] 本發(fā)明制得的成品熱作模具用無縫鋼管在回火過程中存在二次硬化現(xiàn)象，二次硬 化峰對應(yīng)的溫度為540°C左右，當(dāng)回火溫度超過550°C，鋼管硬度逐漸下降，但下降的速度 低于普通H13鋼，由此可知本發(fā)明制得的熱作模具用無縫鋼管的回火穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性均 優(yōu)于H13鋼。
[0075] 需要說明的是，上述各物理指標(biāo)的測定均是隨機(jī)選取本發(fā)明制得的成品熱作模具 用無縫鋼管試樣進(jìn)行的，具有代表性和典型性。
[0076] 綜上所述，采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法制備的熱作模具用無縫鋼管不僅內(nèi)外表面質(zhì)量 好、壁厚精度高，而且其韌性、延展性、熱疲勞性能均優(yōu)于H13鋼管。
[0077] 盡管上面已經(jīng)通過結(jié)合示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清 楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對本發(fā)明的示例性實施例進(jìn)行各 種修改和改變。
【權(quán)利要求】
1. 一種熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述生產(chǎn)方法包括依次進(jìn)行的 冶煉電渣錠、斜軋穿孔、乳制、離線熱處理和后處理，其中， 在冶煉電渣錠的步驟中，所述電渣錠的化學(xué)成分按重量百分比計包括：C0. 38? 0.42%、Si0.10?0.35%、Mn0.4?0.8%、P0?0.015%、S0?0.008%、Cr4.70?5.45%、 Mol. 75 ?2. 35%、V0. 8 ?1. 15%、Cu 彡 0· 10%、A1 彡 0· 02%、Ni 彡 0· 30% 以及余量的 Fe 和不可避免的雜質(zhì)； 在斜軋穿孔的步驟中，在環(huán)形爐中加熱所述電渣錠并控制加熱溫度為1250?1280°C， 在1250?1280°C下保溫不小于2小時后出爐空冷至1210?1230°C，再對所述電渣錠進(jìn)行 斜軋穿孔； 在軋制的步驟中，控制終軋溫度為900?950°C ; 在離線熱處理的步驟中，包括依次進(jìn)行的以下子步驟： a) 待軋制后的荒管空冷至500°C以下后，再將所述荒管加熱至1120?1140°C并保溫， 之后出爐并進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)快冷至室溫； b) 將所述荒管加熱至800?820°C并保溫進(jìn)行高溫回火，之后出爐并空冷至室溫； c) 將所述荒管加熱至1040?1060°C并保溫，之后出爐并進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)快冷至室溫； d) 將所述荒管加熱至580?610°C并保溫進(jìn)行第一次回火，之后出爐空冷至室溫；再將 所述荒管加熱至580?610°C并保溫進(jìn)行第二次回火，之后出爐空冷至室溫； 在后處理的步驟之后，得到成品熱作模具用無縫鋼管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于，在冶煉電渣 錠的步驟中，包括依次進(jìn)行的電弧爐冶煉、LF爐精煉、真空脫氣處理和電渣重熔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述電渣 錠的化學(xué)成分按重量百分比計包括：C0. 40%、SiO. 22%、MnO. 60%、P0. 006%、S0. 002%、 Cr5. 10%、Μ〇2· 15%、VL0%、Cu0.05%、Al(X01%、Ni(X 15% 以及余量的 Fe 和不可避免的 雜質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于，在斜軋穿孔 的步驟中，采用二輥斜軋錐形輥穿孔機(jī)進(jìn)行斜軋穿孔，其中斜軋穿孔的工藝參數(shù)包括：喂入 角為4. 5?6. 5°、碾軋角為-3?3°、頂伸量為120?320謹(jǐn)、輥距為200?680謹(jǐn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于，在軋制的步 驟中，采用周期軋管機(jī)進(jìn)行軋制并采用二輥定徑機(jī)進(jìn)行定徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于，在離線熱處 理的步驟中，所述強(qiáng)風(fēng)快冷的方式為：在所述荒管的四周相互對稱的位置布置多臺風(fēng)機(jī)以 對荒管的外表面進(jìn)行風(fēng)冷，同時在所述荒管的兩端布置多臺風(fēng)機(jī)以對荒管的內(nèi)表面進(jìn)行風(fēng) 冷。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于，在后處理的 步驟中，包括依次進(jìn)行的精整、探傷、檢驗和包裝。
8. -種熱作模具用無縫鋼管，其特征在于，所述熱作模具用無縫鋼管由權(quán)利要求1至7 中任一項所述的熱作模具用無縫鋼管的生產(chǎn)方法生產(chǎn)得到。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱作模具用無縫鋼管，其特征在于，所述熱作模具用無縫鋼 管的壁厚不大于85mm。
【文檔編號】C22C38/46GK104117550SQ201410283910
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】陳雨, 謝勇, 李寧, 張先華 申請人:攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司