[發明專利]一種超高強度管件在線輥彎成形工藝及裝置

有效

• 申請號: 201210525703.7
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN102941255A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 晏培杰;李丹陽;馬越峰;錢偉中;張秀芳
• 申請（專利權）人: 上海寶鋼型鋼有限公司
• 主分類號: B21D5/12
• 分類號: B21D5/12
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及超高強度管件的制造，特別是一種超高強度管件在線熱輥彎成形工藝及裝置。

背景技術

硼鋼熱成形工藝過程為先將初態組織為鐵素體和珠光體，抗拉強度約為600MPa的硼鋼板料加熱奧氏體化后成形，隨后將管件冷卻并使之完全轉變為馬氏體，獲得高強度管件。冷卻之后硼鋼管件的抗拉強度高達1500MPa。熱成形硼鋼的化學成分是Al0.02%-0.05%，B0.001%-0.005%，C0.007%-0.33%，Cr0.16%-0.37%，Mn0.75%-1.21%，N0.004-0.006%Ni0.01-0.1%，Si0.20%-0.40%，Ti0.03%-0.05%，其余為Fe。

目前熱成形硼鋼開發和成形的設備載體主要是基于沖壓工藝，我們稱之為熱沖壓成形工藝。熱沖壓的冷卻工藝是模內冷卻，即在模具內通水冷卻模具，利用模具與管件產生的溫差對管件進行淬火。在淬火的同時管件處于有載荷的保壓狀態，能有效避免冷卻不均勻帶來的變形。但是，熱沖壓的工藝對管件來說有以下不足：

1、冷卻過程耗時長，導致生產節拍太慢，難以實現連續生產。

2、熱沖壓工藝多用于開口部件的成形，對于封閉的管件，其應用在工藝上受到了較大限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超高強度管件在線熱輥彎成形工藝及裝置，使得管件在軋輥的封閉孔型中，實現在軋輥中的淬火并冷卻至室溫，得到高尺寸精度和高強度的產品。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：

一種超高強度管件在線熱輥彎成形工藝，其包括如下步驟：

1)開卷、剪裁

將熱成形鋼帶剪裁成產品所需長度和寬度的板料；熱成形鋼帶的化學成分重量百分比為：C0.007~0.33%，Al0.02~0.05%，B0.001~0.005%，Cr0.16~0.37%，Mn0.75~1.21%，N0.004~0.006%，Ni0.01~0.1%，Si0.20~0.40%，Ti0.03~0.05%，其余為Fe和不可避免雜質；熱成形鋼帶的原始抗拉強度為500MPa~650MPa；

2)成形

將板料轉移至輥彎成形設備中，在室溫條件下預成形為形狀尺寸接近成品的管件半成品；

3)加熱

將管件半成品加熱至800~1100℃，保溫2min~6min；

4)輥彎定型

迅速將高溫管件半成品轉移至輥彎定型設備中進行尺寸校準和定型，輥彎定型采用3~10個道次，各機架間距離以相鄰機架軋輥不接觸為原則，軋輥孔型尺寸相同，均為最終成品尺寸；在輥彎定型的同時，通過在相鄰兩個機架間噴射冷卻介質的方法對高溫管件進行冷卻，冷卻速率大于27℃/s，即在保壓狀態下對管件進行冷卻，使得高溫下的熱成形奧氏體組織經過該冷卻速度轉變為馬氏體組織，獲得高強度管件；在冷卻管件的同時也對軋輥進行冷卻，冷卻速率大于27℃/s。

進一步，步驟4）輥彎定型中，各機架間距離大于相鄰機架兩上輥或下輥半徑之和1~10mm。

本發明的超高強度管件的在線熱輥彎成形裝置，其包括，若干臺機架，依次排列，各機架上分別包括上、下輥及兩側側輥；各機架間距離以相鄰機架上、下輥不接觸為準；若干冷卻噴嘴，分別設置于各機架之間。

又，所述的各機架間距離大于兩相鄰軋輥半徑之和1~10mm。

本發明熱輥彎成型工藝將熱成形工藝與輥彎成形工藝結合在一起，不僅更加符合高強鋼的成型要求，實現了高效生產，而且能夠有效克服高強鋼塑性差，回彈大等成型缺陷。但是，熱輥彎成型后的冷卻方法是熱輥彎成形技術的核心技術，如果是簡單的利用熱成形鋼完成加熱和冷卻，而不考慮產品的定型工藝，讓管件自由的冷卻和變形，最后得到馬氏體的超高強鋼的管件，那么有兩個主要因素產生的殘余應力將影響超強鋼管件的質量：

1、管件在高溫下由奧氏體轉變為馬氏體產生的巨大的內應力；

2、管件冷卻的溫度分布不均產生的殘余應力。而且對于尺寸不精確的超強度管件，若有彎曲、扭曲等缺陷，由于管件的強度太高，后續的矯直設備對其也無能為力。