[發明專利]一種高強度低應力冷拔鋼管及生產方法

在審

• 申請號: 202011103681.6
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112301280A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 劉賢翠;陳登民;王家聰;劉慶教;韋金鈺;湯寶石
• 申請（專利權）人: 徐州徐工液壓件有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/46;C22C38/58;C21D1/28;C21D1/30;C21D6/00;C21D7/06;C21D8/10;C21D9/08;B21C1/22;B21C37/06
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 田鵬山

本發明公布一種高強度低應力冷拔鋼管及生產方法。步驟如下，①熱軋生產高強韌性熱軋管作為冷拔坯料；②離線正火處理；③表面處理；④兩道次等徑冷拔；采用兩道次等徑冷拔變形，每一道次的冷拔坯料與冷拔后的冷拔鋼管的幾何中徑相差不大于5mm；成品道次變形率為1.05~1.1；⑤去應力退火；⑥校直；⑦鋸切；⑧拋丸。冷拔鋼管原材料應力小，此新材料高強韌性熱軋管利用環切法測量，應力為壓應力；采用兩道次等徑冷拔變形工藝，保證冷拔坯料與冷拔鋼管的幾何中徑值相等或相差不大于5mm，鋼管的外徑與內徑變形率相等，鋼管壓力分布均勻，降低冷拔管最終殘余應力；“去應力退火+拋丸處理”，優化應力分布，最終冷拔管應力為壓應力。

技術領域

本發明涉及冷拔鋼管加工技術，具體是一種高強度低應力冷拔鋼管及生產方法。

背景技術

工程機械特別是起重機、泵車等超遠距離作業機械，液壓油缸隨著作業吊臂伸展到100米以外，油缸重量的累加效應百倍增加，所以，大型工程機械對液壓缸的重量要求越來越嚴苛，開發超高強韌性冷拔管是輕量化技術的最優選擇，使用冷拔技術制造油缸可以使液壓缸減重10%以上。

冷拔鋼管的原材料一般是無縫鋼管企業生產的熱軋鋼管。普通熱軋鋼管在熱軋變形過程中，由于在軸向與徑向變形率不同，存在變形方向的應力不均勻；熱軋鋼管冷卻不均勻也會導致熱應力不均勻。

鋼管在冷拔成型過程中內外表面受摩擦力作用，而中心層金屬在冷拔拉力作用下自由塑性變形，所以冷拔管內外壁表層的金屬流速一致，而中心層金屬的流速比內外表面層快，鋼管在拉拔過程中的塑性變形是不均勻的。受不均勻變形的影響，冷拔鋼管內外壁表層與中心層會產生附加應力，這種附加應力在冷拔后仍然殘留在鋼管中，形成冷拔管的殘余應力。

冷拔管的殘余應力如果過大，在后續機械加工過程中，不均勻的應力不斷釋放，最終影響到產品的加工精度甚至造成油缸加工報廢。另外，對液壓缸筒而言，殘余應力在方向性影響著缸筒的承載能力。研究認為：殘余壓應力可以抵消一部分載荷產生的應力，從而可以提高缸筒的承載能力，而殘余拉應力剛好相反。因此降低和消除承壓結構件的殘余應力就十分必要了。

中國專利公開了一種高精度冷拔管及其制作方法（CN105463311U），采用低合金高強度結構鋼作為坯料，化學元素組成及質量百分比含量為：碳C≤0.20％、硅Si≤0 .50％、錳Mn≤1 .70％、磷P ≤ 0 .035％、硫S≤0 .035％、鈮Nb≤0 .07％、釩V≤0 .20％、鈦Ti≤0 .20％、鉻Cr≤0 .30％、鎳Ni≤0 .80％、銅Cu≤0 .30％、氮N≤0 .015％、鉬Mo≤0.20％，調整煉鋼質量和機械性能加入的鋁Al元素和微量硼B元素，余量為鐵Fe；

制作方法：車頭拉拔→表面處理→兩道次冷拔→強韌化熱處理→校直→定尺鋸切。其中，兩個道次總變形量控制在1.25-1.45，第二道次冷拔前停放時間控制在20分鐘-5小時，第二道冷拔變形量大于第一道次且減壁量≥ 1mm，兩個道次之間無需二次磷化皂化；退火溫度為380-500℃，保溫時間2 .5-5小時，出爐溫度≤ 350℃；控制磷化膜厚度10-30μm。

上述現有技術存在的不足是：

制作流程第一步需要車拉拔頭，使生產周期延長、成本增加；熱軋管坯本身應力不均勻，導致后續冷拔鋼管的應力不易控制；采用兩道次冷拔加工，要求總變形率控制在1.25-1.45，雖然提高了冷拔精度，但也沒有解決冷拔管殘余應力的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強度低應力冷拔鋼管及生產方法，在保證高強度的同時，降低其冷變形過程中產生的殘余應力水平，提高其尺寸穩定性，避免后續加工與使用過程中的變形，保證工程機械油缸的尺寸穩定性。