CN101768659B - 一种超长芯棒热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连轧管机用超长芯棒的热处理工艺，根据现场环境，考虑热作模具钢的热处理特点，超长芯棒采用4Cr5MoSiV1钢(H13)作原料，经过锻造、校直、粗车外圆，超声波探伤检测合格后，在中频感应加热炉上进行热处理，其热处理工艺包括：一次中频淬火，三次中频回火工艺处理。该超长芯棒中频热处理工艺的有益效果是：工艺简单，操作方便，速度快，氧化脱炭少，节省材料；热处理后无需校直，制造成本低，效率高；加热均匀，芯表温差极小，温控精度高，表面及皮下四象限硬度均匀，冲击值可提高10％，延迟芯棒的使用龟裂现象，使用寿命可延长2倍以上；该工艺也适用于满足普通浮动芯棒、限动芯棒的热处理；且低耗能，对环境无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种连轧管机用芯棒热处理工艺，特别是一种超长芯棒热处理工艺。
背景技术
在无缝钢管的轧制过程中，芯棒是轧管机上的重要工具，除了要求用高强度和高耐磨性的材质制作外，还要求很高的表面质量。芯棒是与轧辊共同作用，将穿孔后的管坯轧制成各种尺寸的无缝钢管。按钢管轧制方式不同，可分为浮动芯棒、半限动芯棒和限动芯棒。近阶段，市场对无缝钢管的需求量持续增长，导致轧机上芯棒用量也呈直线增长，国内消耗量每年达40000吨。
芯棒常用材料为4Cr5MoSiV1钢(H13)，它是一种中碳合金空冷硬化型的热作模具钢，具有较好的强韧性和耐冷热疲劳性，被广泛用于制造中型锤锻模、中小机锻模、热挤压模和芯棒以及铝、镁合金压铸模。
芯棒常用规格φ76～φ650mm，长度2000～12000mm。普通芯棒可以在箱式炉或井式电阻炉中进行热处理，但是工艺较复杂，热处理周期长2～3天，需长时间的升温、保温，淬火时必须进行油淬处理，产生大量的灰尘和烟雾，现场工作环境极其恶劣；且热处理后工件易变形弯曲，必须在大吨位液压机上进行校直，制造成本高。
连轧管机用超长限动芯棒是轧制石油开采及输送用大口径无缝钢管不可缺少的工具，其直径为φ107～φ277mm，长度为15～20米。普通箱式炉、电阻井式炉由于空间有限，热处理无法满足。由于制造超长限动芯棒技术性强、难度大，目前在国际上只有法国、意大利、德国少数几个国家的企业能够生产。国内生产大口径无缝钢管的合金管企业主要从国外进口芯棒。由于进口芯棒价格昂贵，供货周期长，供需矛盾十分突出。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用中频感应加热炉，根据现场环境，考虑热作模具钢的热处理特点，对超长芯棒进行一次淬火、三次回火工艺处理，制造一种热处理成本低，工艺简便易操作，具有好的强韧性和耐冷热疲劳性的芯棒。
该超长芯棒热处理工艺是以4Cr5MoSiV1钢(H13)为原料，在中频感应加热炉上进行热处理，其热处理工艺步骤如下：
(1).中频淬火
在中频淬火炉上，吊装引棒和芯棒，进入线圈后送电；打开喷淋冷却水；升温淬火，淬火温度1010～1050℃，及时测量淋水后的温度，控制温度在150～180℃；工件淬火后，空冷，测试硬度达到57～62HRC；
(2).中频回火
在中频回火炉上，吊装引棒和芯棒，进入线圈后送电；打开喷淋冷却水；升温回火，第一次回火温度560～600℃；工件回火后，进行空冷，测试硬度达到48～52HRC；合格后进行第二次回火处理，温度控制在720～740℃，然后空冷，测试硬度达到36～40HRC；合格后进行第三次回火处理，温度控制在690～710℃，然后空冷，测试硬度达到38～42HRC。
所述超长芯棒以4Cr5MoSiV1钢(H13)为原料，经过锻造、校直、粗车外圆，超声波探伤检测合格后进行热处理。
所述中频淬火的中频电压为365～395V，中频功率为400～700KW，工件的行走速率100～120mm/min。
所述中频回火的中频电压为365～395V，中频功率为200～350KW，工件的行走速率100～150mm/min。
该超长限动芯棒中频热处理工艺的有益效果是：
1.中频感应加热工艺简单，易操作，速度快，氧化脱炭少，节省材料；
2.对周围环境无污染、低耗能，处理后无需校直，制造成本低，效率高；
3.加热均匀，芯表温差极小，温控精度高，表面及皮下四象限硬度均匀，冲击值可提高10％，延迟芯棒的使用龟裂现象，使用寿命可延长2倍以上；
4.此工艺也适用于普通浮动芯棒、限动芯棒的热处理。
具体实施方式
以下介绍本发明的实施例。
以下介绍超长芯棒的热处理方法。
实施例1：φ107×15000mm
在中频淬火炉上：(1)、电器操作平台送电，打开加热线圈、电器、设备冷却泵，吊上引棒和芯棒，起动传动轮，待引棒全部进入线圈后，线圈送电；(2)、打开喷淋冷却水，芯棒紧跟引棒前行；(3)、调整电器参数，升温，淬火温度要求1020℃。行走速率120mm/min，通过一定距离后，工件尾端接着上另一支工件，两支工件应首尾相连。(4)工件淬火后，空冷。随后进行硬度测试，保证硬度在57～62HRC范围内。
在中频回火炉上：(1)、电器操作平台送电，打开加热线圈、电器、设备冷却泵，吊上引棒和芯棒，起动传动轮，待引棒进入线圈后，线圈送电；(2)、打开喷淋冷却水，芯棒紧跟引棒前行。(3)、调整电器参数，升温，第一次回火温度要求580℃，行走速率150mm/min，通过一定距离后，工件尾端接着上另一支工件，两支工件应首尾相连。工件回火后，进行空冷，保证硬度在48～52HRC范围内；(4)、合格后进行第二次回火处理，温度控制在725℃，然后空冷，保证硬度在36～40HRC范围内；(5)、合格后进行第三次回火处理，温度控制在695℃，然后空冷，保证硬度在38～42HRC范围内。
实施例2：φ180×18000mm
在中频淬火炉上：(1)、电器操作平台送电，打开加热线圈、电器、设备冷却泵，吊上引棒和芯棒，起动传动轮，待引棒全部进入线圈后，线圈送电；(2)、打开喷淋冷却水，芯棒紧跟引棒前行；(3)、调整电器参数，升温，淬火温度要求1030℃。行走速率110mm/min，通过一定距离后，工件尾端接着上另一支工件，两支工件应首尾相连。(4)工件淬火后，空冷。随后进行硬度测试，保证硬度在57～62HRC范围内。
在中频回火炉上：(1)、电器操作平台送电，打开加热线圈、电器、设备冷却泵，吊上引棒和芯棒，起动传动轮，待引棒进入线圈后，线圈送电；(2)、打开喷淋冷却水，芯棒紧跟引棒前行。(3)、调整电器参数，升温，第一次回火温度要求580℃。行走速率140mm/min，通过一定距离后，工件尾端接着上另一支工件，两支工件应首尾相连。工件回火后，进行空冷，保证硬度在48～52HRC范围内；(4)、合格后进行第二次回火处理，温度控制在730℃，然后空冷，保证硬度在36～40HRC范围内；(5)、合格后进行第三次回火处理，温度控制在700℃，然后空冷，保证硬度在38～42HRC范围内。
实施例3：φ277×20000mm
在中频淬火炉上：(1)、电器操作平台送电，打开加热线圈、电器、设备冷却泵，吊上引棒和芯棒，起动传动轮，待引棒全部进入线圈后，线圈送电；(2)、打开喷淋冷却水，芯棒紧跟引棒前行；(3)、调整电器参数，升温，淬火温度要求1040℃。行走速率100mm/min，通过一定距离后，工件尾端接着上另一支工件，两支工件应首尾相连。(4)工件淬火后，空冷。随后进行硬度测试，保证硬度在57～62HRC范围内。
在中频回火炉上：(1)、电器操作平台送电，打开加热线圈、电器、设备冷却泵，吊上引棒和芯棒，起动传动轮，待引棒进入线圈后，线圈送电；(2)、打开喷淋冷却水，芯棒紧跟引棒前行。(3)、调整电器参数，升温，第一次回火温度要求590℃。行走速率100mm/min，通过一定距离后，工件尾端接着上另一支工件，两支工件应首尾相连。工件回火后，进行空冷，保证硬度在48～52HRC范围内；(4)、合格后进行第二次回火处理，温度控制在735℃，然后空冷，保证硬度在36～40HRC范围内；(5)、合格后进行第三次回火处理，温度控制在705℃，然后空冷，保证硬度在38～42HRC范围内。
Claims (6)
1.一种超长芯棒热处理工艺，其特征在于：所述超长芯棒以4Cr5MoSiV1钢即H13为原料，在中频感应加热炉上进行热处理，其热处理工艺步骤如下：
(1).中频淬火
在中频淬火炉上，吊装引棒和芯棒，进入线圈后送电；打开喷淋冷却水；升温淬火，淬火温度1010～1050℃，及时测量淋水后的温度，控制温度在150～180℃；工件淬火后，空冷，测试硬度达到57～62HRC；
(2).中频回火
在中频回火炉上，吊装引棒和芯棒，进入线圈后送电；打开喷淋冷却水；升温回火，第一次回火温度560～600℃；工件回火后，进行空冷，测试硬度达到48～52HRC；合格后进行第二次回火处理，温度控制在720～740℃，然后空冷，测试硬度达到36～40HRC；合格后进行第三次回火处理，温度控制在690～710℃，然后空冷，测试硬度达到38～42HRC。
2.根据权利要求1所述超长芯棒热处理工艺，其特征在于：所述超长芯棒以4Cr5MoSiV1钢(H13)为原料，经过锻造、校直、粗车外圆，超声波探伤检测合格后进行热处理。
3.根据权利要求1所述超长芯棒热处理工艺，其特征在于：所述淬火温度1030℃。
4.根据权利要求1所述超长芯棒热处理工艺，其特征在于：所述中频淬火的中频电压为365～395V，中频功率为400～700KW，工件的行走速率为100～120mm/min。
5.根据权利要求1所述超长芯棒热处理工艺，其特征在于：所述中频回火的第一次回火温度580℃，第二次回火温度为730℃，第三次回火温度为700℃。
6.根据权利要求1所述超长芯棒热处理工艺，其特征在于：所述中频回火的中频电压为365～395V，中频功率为200～350KW，工件的行走速率100～150mm/min。
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