[發明專利]連軋管機空心芯棒用鋼及其制備工藝

無效

• 申請號: 201110257459.6
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102330024A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 李豐;吳曉春;閔永安;張恒華;許珞萍;嚴澤生;莊鋼;趙曉林;文玉成
• 申請（專利權）人: 上海大學;天津鋼管集團股份有限公司
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24;C22C33/04;C21D8/10;B21B25/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

?????本發明涉及一種新型連軋管機空心芯棒材料。目前市場上的用鋼為H13和H11等高合金熱作模具鋼，而本發明涉及的鋼種為一種低合金結構鋼。

技術背景

芯棒是無縫鋼管生產中參與鋼管軋制變形的重要工具，主要作用是和軋輥組合形成封閉的環狀孔型，從而對毛管減徑、減壁，同時消除穿孔毛管內外表面螺旋壓痕，改善荒管內外表面粗糙度和平直度，是一種高附加值的大宗消耗備件。由于芯棒工作時服役溫度較高，同時還受到很高的軸向張應力和徑向壓應力。另外，芯棒在反復使用過程中處于一非穩定的溫度場中，需要承受冷熱交替循環的溫度變化和熱磨損，因此，對芯棒的性能和表面質量要求較高。芯棒不僅對軋制管材的質量有重要的影響，而且因為是消耗備件，芯棒的使用壽命對管材生產成本也起決定性的作用。

目前國內無縫鋼管生產廠家主要依賴進口芯棒來滿足生產要求，主要是進口H13和H11的實心芯棒。芯棒的供貨周期比較長，對于大型生產企業有時候會出現“遠水難解近火”的尷尬局面；而且進口芯棒的價格高昂，如果在使用過程中，由于使用的原因而造成芯棒的報廢，是非常可惜的。

為了取得市場的主動性，自主研發芯棒很有必要。不過H13和H11實心芯棒的生產目前在國內還不成熟，廢品率較高。為了提高生產效率和降低生產成本以及避開H13或H11芯棒生產的瓶頸，國外采用對低合金鍛坯穿孔然后機加工的方法使得空心芯棒制造的想法逐漸變為現實。不過，采用機加工的方法加工空心芯棒內孔的方法加工成本較高，而且工時很長。

本發明采用一種新型的低合金鋼，一定程度上節省了生產成本，而且使用世界第一條PQF生產線進行軋制生產空心芯棒，也是芯棒制造工藝上的一次創新。

發明內容

發明目的：本發明針對芯棒用鋼的成分優化、冶金質量控制、鍛、軋工藝控制、應用性技術等研究工作，開發出新型連軋管機高韌性空心芯棒用鋼材料，以部分替代進口的昂貴的熱作鋼實心芯棒。

本發明的特征在于：

1、成分設計：在H13的基礎上降低了C含量，更好形成單相均質組織，能保證芯棒在在使用過程中由于冷熱交替而引起的相變在芯棒表層引起的體積變化最小。合金含量比較低，使得鋼的韌性大幅上升。

2、合金成分：該新型連軋管機空心芯棒用鋼的主要合金元素為（質量百分比）：

???????????????????C???????????????????0.15-0.35%

??????????????????Si??????????????????0.45-0.85?%

???????????????????Mn?????????????????0.45-0.85%

Cr???????????????????2.5-5.0%

Mo?????????????????0.30-0.70%

?V???????????????????0.20-0.60%

Fe???????????????????????????余??量

連軋管機空心芯棒用鋼的制備工藝，該制備工藝采用如下步驟進行：

A.?????熔煉：將合金按權利要求1的配方配料后放置于電爐中，在1500℃以上的溫度進行熔煉；然后進行精煉和真空脫氣工序，最后在1500-1560℃澆注成錠；

B.?????鍛造工藝：鋼錠加熱至1150-1250℃，進行粗鍛，終鍛溫度≤850℃；

C.?????退火：鍛后進行去應力退火，退火溫度為660-670℃；

D.?????軋制：經鍛造后的材料放在環形爐進行加熱，加熱溫度為1150-1200℃，然后進行穿孔，經軋機軋制成型，定徑完后自然空冷；

E.??????熱處理工藝：910-930℃淬火，610-630℃回火2小時。

該鋼種含有較低含量的合金元素，使得鋼的韌性較傳統芯棒用鋼得到大幅提升。在推薦熱處理工藝條件下，硬度為327-344HB，平均沖擊值為50J。在同樣為成品條件下，新鋼種的沖擊韌性較H13有大幅的提升，在部分對芯棒沖擊性能要求苛刻的條件下，能夠替代H13鋼，從而提高生產效率，降低生產成本。

附圖說明

圖1為發明鋼在推薦熱處理條件下與成品H13實心芯棒的硬度，沖擊韌性比較。

具體實施方式

1.本實施例生產了一種鋼，其主要成分如下：

C????????????0.27%，?????????????Si??????0.65%，