[發明專利]一種無縫管用穿孔頂頭熱處理方法

無效

• 申請號: 201110291200.3
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102337472A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 馮巖青;高志國;康利明
• 申請（專利權）人: 內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C21D1/26;C21D1/28;C21D9/00;B21B25/00;B21B19/04
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 郭官厚

技術領域

本發明屬于鋼鐵材料熱處理技術領域，特別涉及一種無縫管用穿孔頂頭熱處理方法。

背景技術

穿孔頂頭是鋼管內孔成型的熱工具，主要應用于對實心管坯的開孔成型。穿孔頂頭在穿管過程中承受極冷極熱的熱應力，所以使用壽命的長短直接影響無縫管的質量、生產效率以及工廠效益。

目前國內使用的頂頭新材料包括合金結構鋼、熱作模具鋼和鉬合金，由于傳統的3Cr2W8V高合金模具鋼韌性較差，鉬合金頂頭的成本又太高，20CrNi3在穿制20鋼、45鋼等普碳鋼時完全可以滿足生產需求，卻無法滿足穿制高鋼級品種鋼的需求，所以15Cr2Ni3MoW材質作為穿孔頂頭用鋼，替代上述材料應用廣泛，但其存在粘鋼、塌鼻等現象。為解決這一問題，對15Cr2Ni3MoW合金化體系進行了適當調整，并通過研究該合金鋼金相組織演變過程及其組織形態，明確了該鋼的金相組織特點，為適應穿孔頂頭的性能要求提供保證。

申請號為98111435的中國發明專利“鋼管穿孔頂頭材料”公開了一種鐵基稀土合金，其化學成分及含量為(重量百分比％)：C?0.16～0.45，Si?0.6～3，Mn?0.3～0.7，Cr?0.6～5，Ni?1.5～2.8，W＜0.1，Re?1～5，其工作壽命為穿制合金鋼管120～150次/支，該專利僅公開了穿孔頂頭材質的化學成分及其含量，沒有公開該材質的熱處理工藝。

申請號為200910000886.9的中國發明專利“鋼管熱穿孔頂頭新材料”公開了該穿孔頂頭材質的化學成分及含量為(重量百分比％)：C?0.20～0.30，Si0.20-1.2，Mn?0.40～0.60，Cr?0.50～0.80，Ni?0.90～1.20，Mo?0.90～1.20，W?1.80～2.20，Al?1.0～2.0，Ce?0.02～0.05，該專利的優點在于通過添加Al和Ce提高了穿孔頂頭的強度和耐磨性，穿制普通碳鋼為520～640次/支，但沒有公開對應成分下的熱處理工藝。

申請號為200710019964.0的中國發明專利“一種穿孔頂頭的熱處理方法”公開了頂頭在熱處理爐內氧化氣氛中獲得氧化膜的方法。而沒有公開在該氧化膜獲得的熱處理工藝下頂頭基體組織的綜合性能。

發明內容

本發明的目的是公開一種無縫管用穿孔頂頭材質及其熱處理方法，包括鑄態試樣的退火工藝和機加工后的正火處理工藝。

本發明的技術方案為：將一種無縫鋼管用穿孔頂頭通過熱處理工序來提高其機械力學性能和使用壽命。其化學成分及含量(重量百分比％)為：C?0.18～0.25，Si0.5-0.8，Mn?0.4～0.8，P?0.02～0.03，S?0.003～0.004，Cr?1.5～1.8，Ni?2.8～3.2，Mo?0.4～0.5，W?0.16～0.25，RE?0.1-0.4，其余為Fe和不可避免雜質。

鑄造采用近終型的金屬型鑄造法，工藝流程如下所述：鋼水在電爐中熔煉至1650℃時澆入模中鑄造成型。冷卻后取出鑄坯，放入煤氣加熱爐中進行退火處理，退火工藝為：760℃～800℃保溫20～50分鐘后隨爐冷卻。退火處理后，進行金相組織觀察。此外，對退火后的試樣進行機加工后再正火處理，其正火工藝制度為：井式爐升溫至960～1000℃，穿孔頂頭到溫入爐，保溫2～3小時出爐空冷。在穿孔頂頭的工作錐部位的橫截面上取樣，分別進行金相組織檢驗、化學成分分析、沖擊性能檢測及壓縮性能測試。

本發明的優點：

1.在15Cr2Ni3MoW鋼原成分的基礎上，增加了C、Ni的含量，同時加入RE，起到了提高強度、韌性和耐高溫性能的作用。

2.通過760-800℃保溫20-50分鐘退火處理，960-1000℃保溫2～3小時的正火處理，使合金鋼組織為貝氏體+馬氏體(少量)的復合組織，這種組織綜合力學性能良好，穿制合金鋼時壽命提高。

用上述熱處理工藝處理的穿孔頂頭軋制3.6米長的P110管的數量平均值為229次/支，軋制2.8米長的34Mn6管的平均值為400～500次/支，其使用壽命提高了一倍，而且穿孔質量有所改善。

附圖說明

圖1、3、5為穿孔頂頭正火態金相組織；

圖2、4、6為穿孔頂頭正火組織SEM的二次電子像。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步的描述。

實施例1