一種限動芯棒的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于芯棒生產(chǎn)【技術領域】，具體涉及一種限動芯棒的制備方法，經(jīng)選料-精煉-鍛造-粗加工-熱處理-精加工而成，所述精煉時選用H13鋼和Ni鋼作為原料，采用電弧爐冶煉+鋼包精煉/真空脫氣方式精煉，所加Ni的重量百分比為0.30~0.40%，精煉后澆注成鋼錠，鋼錠脫模后熱送鍛造。本發(fā)明公開了一種在保證材料具有高強度的同時、大幅提升限動芯棒的沖擊韌性進而提高限動芯棒的使用壽命的限動芯棒的制備方法。
【專利說明】-種限動芯棒的制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于芯棒生產(chǎn)【技術領域】，具體涉及一種限動芯棒的制備方法。

【背景技術】
[0002] 限動芯棒是生產(chǎn)熱軋無縫鋼管所必需的最重要的工模具，該產(chǎn)品在無縫鋼管軋制 過程中表面溫度在較短時間內(nèi)達600°C?800°C，用后在冷卻平臺噴水激冷至100±20°C， 并迅速再次上線循環(huán)使用。軋制過程中限動芯棒受限動力作用，始終以設定速度前進，承 受較大而復雜的交變載荷，主要失效特征為表面龜裂、環(huán)裂及沿軸線劃傷。隨著對限動芯棒 產(chǎn)品研究的持續(xù)深入，結合各熱軋無縫管廠使用情況，發(fā)現(xiàn)通過提高材料的強度和沖擊韌 性可有效提高限動芯棒使用壽命，其核心是合金元素的優(yōu)化配比、鍛造及熱處理技術。現(xiàn)國 內(nèi)外最常用的一種芯棒材料是H13(4Cr5M 〇SiVl)鋼，因限動芯棒長徑比多在40以上，鍛造 時軸向變型量大增加了材料的各項異性，再加上材料合金元素設計等原因?qū)е缕錂M向沖擊 功不易保證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術中存在的不足提供一種在保證材料具有高 強度的同時、大幅提升限動芯棒的沖擊韌性進而提高限動芯棒的使用壽命的限動芯棒的制 備方法。
[0004] 本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：一種限動芯棒的制備方法，經(jīng)選料-精煉-鍛 造-粗加工-熱處理-精加工而成，其特征在于：所述精煉時選用H13鋼和Ni鋼作為原料， 采用EAF+LF/VD方式精煉，所加 Ni的重量百分比為0. 30?0. 40%，精煉后澆注成鋼錠，鋼 錠脫模后熱送鍛造。
[0005] 所述精煉過程控制鋼錠中部分化學成分的重量百分比如下：C為0. 30?0. 36%， Si 為 L 05 ?L 20%，Mn 為 0· 35 ?0· 45%，Cr 為 5. 10 ?5. 50%，Mo 為 L 30 ?L 45%，V 為 0· 85 ?1. 00%，Ni 為 0· 30 ?0· 40%，S 彡 0· 005%，P 彡 0· 008%。
[0006] 所述鍛造前控制加熱溫度為1230?1240°C，終鍛溫度為900°C，鍛造時采用油壓 機進行鐓粗，變形量為28?30%。
[0007] 所述熱處理時采用正火+調(diào)質(zhì)工藝方式，正火溫度為970?980°C，保溫時間 為0.8?lh/100mm，正火霧冷至室溫，然后淬火，淬火溫度為1010?1020°C，保溫時間為 0. 8?lh/100mm，淬火后放入28?32°C的水基液中冷卻，冷卻系數(shù)15s/mm，而后回火。
[0008] 本發(fā)明的技術方案產(chǎn)生的積極效果如下：本發(fā)明選用H13加 Ni鋼作為原料，適量 Ni的加入可細化晶粒，提高沖擊韌性；采用電弧爐冶煉+鋼包精煉/真空脫氣方式精煉，用 精煉鋼錠代替電渣錠，精煉后澆注成鋼錠，鋼錠脫模后熱送鍛造，可降低生產(chǎn)成本，同時避 免電渣時氣體含量增加和渣料中P的帶入，利于控制氮化物水平，降低回火脆性，從而提高 材料沖擊韌性；鍛造時采用油壓機進行鐓粗，變形量28?30%，精鍛機成型，較大變形量 可增加壓實效果，使組織更加致密，提高橫向沖擊韌性；熱處理工藝采用正火+調(diào)質(zhì)方式進 行，通過高溫正火可細化晶粒及均勻組織和成分，為淬火做好準備；同時淬火時采用水基液 冷卻，提高了冷卻速度和淬透深度，使得奧氏體組織充分轉(zhuǎn)變成馬氏體組織，從而獲得較高 的橫向沖擊性能。
[0009] 本發(fā)明在保證材料具有高強度的同時，大幅提升限動芯棒的沖擊韌性進而提高限 動芯棒的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明生產(chǎn)限動芯棒的熱處理工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0011] 下面結合本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術中生產(chǎn)限動芯棒的工藝得到的產(chǎn)品的性能進 行對比來進一步對本發(fā)明進行描述。
[0012] 本發(fā)明的實施例
[0013] 一種限動芯棒的制備方法，選用芯棒鋼種H13加 Ni鋼，經(jīng)選料-精煉-鍛造-粗 加工-熱處理-精加工-鍍鉻而成，選料后采用EAF+LF/VD精煉方式，爐料由二級或二級以 上廢鋼、返回料頭、海綿鐵等組成，EAF氧化后出鋼，包中預脫氧及部分合金化，進行LF/VD 吹氬精煉，出鋼前弱攪拌時間> 20min，出鋼鎮(zhèn)靜后采用氬氣保護澆注成鋼錠，鋼錠脫模后 熱送鍛造。
[0014] 精煉過程中控制鋼錠中部分化學成分的重量百分比為：C為0. 30?0. 36%，Si為 L 05 ?L 20 %，Mn 為 0· 35 ?0· 45 %，Cr 為 5. 10 ?5. 50 %，Mo 為 L 30 ?L 45 %，V 為 0· 85 ?1. 00%，Ni 為 0· 30 ?0· 40%，S 彡 0· 005%，P 彡 0· 008%。
[0015] 在車底式燃氣爐中加熱，加熱爐溫度為1230?1240°C，坯料溫度允許比爐溫低 30°C，終鍛溫度為900°C，在鍛造時采用油壓機進行鐓粗，變形量28?30%，精鍛機成型。
[0016] 粗加工后進行熱處理，采用高溫正火+調(diào)質(zhì)工藝方式進行，如圖1所示，先進行正 火，正火溫度970?980°C，保溫時間為0. 9h/100mm，霧冷至室溫，正火后采用調(diào)質(zhì)處理工 藝，淬火溫度為1010?1020°C，保溫時間為lh/100mm，使工件心部達到規(guī)定溫度、完成奧氏 體轉(zhuǎn)變并使其均勻化，然后放入28?32°C的水基液中連續(xù)冷卻，冷卻系數(shù)15s/mm，獲得馬 氏體組織，再進行回火進行馬氏體分解及殘余奧氏體的繼續(xù)轉(zhuǎn)變，獲得細小均勻的回火索 氏體組織，出爐空冷至KKTC以下，力學性能滿足使用的高沖擊韌性要求，然后進行精加工 和鍍鉻。
[0017] 對照組實施例
[0018] 該對照例是現(xiàn)有技術中生產(chǎn)限動芯棒的工藝，該工藝如下：選用芯棒鋼種為H13， 經(jīng)選料-精煉-鍛造-粗加工-熱處理-精加工-鍍鉻而成，選料后采用EAF+LF/VD精 煉方式，爐料由二級或二級以上廢鋼、返回料頭、海綿鐵等組成，出鋼前弱攪拌，攪拌時間 > 15min，出鋼鎮(zhèn)靜后采用氬氣保護澆注成鋼錠，鋼錠脫模后熱送鍛造，精煉過程控制鋼錠 化學成分為：C 為 0· 32 ?0· 42 %，Si 為 0· 70 ?L 20 %，Mn 彡 0· 60 %，Cr 為 4. 50 ?5. 50 %， Mo為1. 00?1. 50%，V為0. 78?1. 20%，P+S彡0. 020% ;在車底式燃氣爐中加熱，坯料 溫度允許比爐溫低40°C，鍛造時采用油壓機進行鐓粗，精鍛機成型；粗加工后進行熱處理， 采用溫正火+調(diào)質(zhì)工藝方式進行，然后進行精加工和鍍鉻。
[0019] 將以上本發(fā)明的實施例及對照例的產(chǎn)品按GB/T228和GB/T229現(xiàn)有測試標準進行 測試，為更好地說明對比結果，本發(fā)明的實施例與對照例各取4個工件進行對比，結果如下 表1所示。對照例采用常規(guī)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，晶粒較為粗大，造成沖擊功偏低；而本發(fā)明工 藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，晶粒能夠很好地細化，同時淬火時采用水基液冷卻，提高了冷卻系數(shù)，使得 奧氏體組織充分轉(zhuǎn)變成馬氏體組織，從而獲得較高的橫向沖擊性能。
[0020] 表1本發(fā)明實施例與對照例產(chǎn)品的測試數(shù)據(jù)
[0021]

【權利要求】
1. 一種限動芯棒的制備方法，經(jīng)選料-精煉-鍛造-粗加工 -熱處理-精加工而成，其 特征在于：所述精煉時選用H13鋼和Ni鋼作為原料，，采用電弧爐冶煉+鋼包精煉/真空脫 氣方式精煉，所加 Ni的重量百分比為0. 3(Γ〇. 40%，精煉后澆注成鋼錠，鋼錠脫模后熱送鍛 造。
2. 如權利要求1所述的一種限動芯棒的制備方法，其特征在于：所述精煉過程控 制鋼錠中部分化學成分的重量百分比如下：C為0.3(H). 36%，Si為1.05?1.20%，Μη為 0· 35?0· 45%，Cr 為 5. 10?5· 50%，Mo 為 1. 30?1· 45%，V 為 0· 85?1. 00%，Ni 為 0· 30?0· 40%， S 彡 0· 005%，P 彡 0· 008%。
3. 如權利要求1至2任一項所述的一種限動芯棒的制備方法，其特征在于：所述鍛造 前控制加熱溫度為123(T1240°C，終鍛溫度為900°C，鍛造時采用油壓機進行鐓粗，變形量 為28?30%。
4. 如權利要求1至3任一項所述的一種限動芯棒的制備方法，其特征在于：所述熱處 理時采用正火+調(diào)質(zhì)工藝方式，正火溫度為97(T980°C，保溫時間為0. 8?lh/100mm，正火 霧冷至室溫，然后淬火，淬火溫度為l〇KTl〇2(TC，保溫時間為0. 8?lh/100mm，淬火后放入 28~32°C的水基液中冷卻，冷卻系數(shù)15s/mm，而后回火。
【文檔編號】C21D8/06GK104227350SQ201410441490
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權日:2014年9月2日
【發(fā)明者】孟令賢, 徐寧, 高全德, 王子君 申請人:中原特鋼股份有限公司