CN101905244A

CN101905244A - 一种利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法

Info

Publication number: CN101905244A
Application number: CN 201010245919
Authority: CN
Inventors: 赵颖; 高全德; 崔晓宁; 李守杰; 薛正国; 徐宁
Original assignee: Zhongyuan Special Steel Co Ltd
Current assignee: Henan Zhongyuan Special Steel Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: CN101905244B

Abstract

本发明属于芯棒生产技术领域，涉及一种利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法。该方法经选料-精炼-锻造-粗加工-热处理-精加工而成，所述精炼时采用EAF+LF/VD方式，浇注成钢锭，钢锭脱模后热送锻造；所述锻造前控制加热温度为1150-1200℃，锻造过程中控制始锻温度为950-1150℃，终锻温度为750℃；所述热处理时采用正火+调质工艺方式进行。本发明在锻造过程中，镦粗时需要严格控制油压机的送进量和压下量，成形时采用1400吨精锻机锻造成形，精锻机锻造严格控制拉打速度和变形量；热处理工艺采用正火+调质方式进行，从而达到提高强度极限和冲击韧性的作用。

Description

一种利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法

技术领域

本发明属于芯棒生产技术领域，涉及一种利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法。

背景技术

芯棒是现代技术生产大口径无缝钢管所必需的最重要的工具之一，该产品在无缝钢管轧制过程中使用环境恶劣，使用温度1150℃左右，表面温度在较短时间内可达700℃左右，且用后急速喷水冷却，并迅速再次上线循环使用。轧制过程中要承受大而复杂的拉伸、压缩接触应力和高速循环的高温冷热疲劳应力。主要报废缺陷为表面龟裂、环裂及轴线上的划伤引起的裂纹，这是由多种因素综合作用而导致。国内芯棒生产方面的技术资料较少，国外芯棒生产厂家对此生产技术极为保密，随着对芯棒研究的深入，供需双方对影响芯棒使用寿命因素的认识也趋于一致，即通过提高材料的强度极限和冲击韧性来提高使用寿命，其核心技术是超纯净钢的冶炼、锻造及热处理工艺。现国内外最常用的一种芯棒材料是H13钢，但其横向冲击韧性不易保证，且生产成本太高。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法，该方法可提高芯棒的强度极限和冲击韧性。

本发明采用以下技术方案：

一种利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法，经选料-精炼-锻造-粗加工-热处理-精加工而成，所述锻造前控制加热温度为1150-1200℃，锻造过程中控制始锻温度为950-1150℃，终锻温度为750℃，锻造时采用镦粗、拔长的方式，镦粗时控制镦粗系数大于2，拔长时控制各道次拉打速度为4-6m/min，最后一道次拉打速度为2-3m/min；所述热处理时采用正火+调质工艺方式进行，正火温度为870-900℃，保温时间为0.8-1h/100mm，正火后风冷至室温，然后淬火，淬火温度为860-890℃，保温时间为0.8-1h/100mm，淬火后放入温度低于25℃的水中冷却，然后在520-580℃进行回火，保温时间为1.5-2h/100mm，出炉空冷至100℃以下。

所述精炼时选用28NiCrMoV10号钢作为原料，采用EAF+LF/VD方式精炼，浇注成钢锭，钢锭脱模后热送锻造。

所述精炼过程控制化学成分为：C＝0.26～0.32％，Si＝0.30～0.50％，Mn＝0.20～0.40％，Ni＝2.30～2.60％，Cr＝0.70～0.90％，Mo＝0.55～0.70％，V＝0.25～0.32％，S≤0.005％，P≤0.013％。

所述镦粗时采用油压机，控制送进量300-500mm，压下量100-200mm。

所述拉打时采用1400吨精锻机，控制变形量为50-80mm。

所述正火后空冷时采用风机鼓风强制空冷。

本发明选用28NiCrMoV号钢作为原料，在锻造过程中，镦粗时需要严格控制油压机的送进量和压下量，以使钢锭内部产生极大的变形，有效改善工件的横向性能，有效锻合钢锭内部缺陷；成形时采用1400吨精锻机锻造成形，精锻机锻造严格控制拉打速度和变形量，保证芯棒性能各部分均匀一致；热处理工艺采用正火+调质方式进行，通过正火可细化晶粒及均匀组织和成分，为淬火做好准备；正火后风冷，冷却速度快，晶粒能够很好地细化，并且消除粗大的片状珠光体及均匀组织和成分，同时淬火时采用低温水冷方式，提高了冷却速度和淬透深度，使工件整个截面全部淬透，最大限度减少残余奥氏体含量，得到马氏体组织，保证了淬火冷却烈度又不过激，故强度和冲击搭配良好，综合力学性能高；再通过高温回火获得细小均匀的回火索氏体，从而达到提高强度极限和冲击韧性的作用。

附图说明

图1为本发明热处理工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：选用芯棒钢种为28NiCrMoV10，经选料-精炼-锻造-粗加工-热处理-精加工而成，选料后采用EAF+LF/VD精炼方式，炉料由二级或二级以上废钢、返回料头、优质炼钢生铁、海绵铁等组成，EAF氧化后出钢，包中预脱氧及部分合金化，进行LF/VD吹氩精炼，出钢前弱搅拌，出钢镇静后采用氩气保护浇注，钢锭脱模后热送锻造，精炼过程中控制化学成分为：C＝0.26～0.32％，Si＝0.30～0.50％，Mn＝0.20～0.40％，Ni＝2.30～2.60％，Cr＝0.70～0.90％，Mo＝0.55～0.70％，V＝0.25～0.32％，S≤0.005％，P≤0.013％；然后在车底式燃气炉中加热，加热炉温度为1150℃，坯料温度允许比炉温低20℃，以保证坯料的始锻温度950℃和终锻温度750℃，在锻造过程中：采用油压机镦粗，控制镦粗系数大于2，控制送进量500mm，压下量200mm，然后采用1400吨精锻机锻造，控制变形量为80mm，各道次拉打速度控制在每分钟6米，最后一道次拉打速度控制在每分钟3米；粗加工后进行热处理，采用正火+调质工艺方式进行，如图1所示，先进行正火，正火温度为870℃，保温时间采用1小时/100mm，正火后采用轴流式鼓风机鼓风进行强制冷却至室温，为增加风冷效果，可提高风机底座高度，用六台风机分别置于车底式台车两侧和前侧，从多个方位直接喷射到工件上，迫使工件均匀快速冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，为淬火做好准备，正火后采用调质处理工艺，淬火温度采用860℃，保温时间采用1小时/100mm，使工件心部达到规定温度、完成奥氏体转变并使其均匀化，然后放入小于25℃的水中连续冷却，获得马氏体组织，再在520℃进行高温回火，保温时间采用2小时/100mm，进行马氏体分解及残余奥氏体的继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，出炉空冷至100℃以下，力学性能满足使用的高强度极限和冲击韧性的要求，然后进行精加工。

实施例2：选用芯棒钢种为28NiCrMoV10，经选料-精炼-锻造-粗加工-热处理-精加工而成，选料后采用EAF+LF/VD精炼方式，炉料由二级或二级以上废钢、返回料头、优质炼钢生铁、海绵铁等组成，EAF氧化后出钢，包中预脱氧及部分合金化，进行LF/VD吹氩精炼，出钢前弱搅拌，出钢镇静后采用氩气保护浇注，钢锭脱模后热送锻造，精炼过程中控制化学成分为：C＝0.26～0.32％，Si＝0.30～0.50％，Mn＝0.20～0.40％，Ni＝2.30～2.60％，Cr＝0.70～0.90％，Mo＝0.55～0.70％，V＝0.25～0.32％，S≤0.005％，P≤0.013％；然后在车底式燃气炉中加热，加热炉温度为1180℃，坯料温度允许比炉温低40℃，以保证坯料的始锻温度1050℃和终锻温度750℃，在锻造过程中：采用油压机镦粗，控制镦粗系数大于2，控制送进量400mm，压下量150mm，然后采用1400吨精锻机锻造，控制变形量为60mm，各道次拉打速度控制在每分钟5米，最后一道次拉打速度控制在每分钟2.5米；粗加工后进行热处理，采用正火+调质工艺方式进行，如图1所示，先进行正火，正火温度为890℃，保温时间采用0.9小时/100mm，正火后采用轴流式鼓风机鼓风进行强制冷却至室温，为增加风冷效果，可提高风机底座高度，用六台风机分别置于车底式台车两侧和前侧，从多个方位直接喷射到工件上，迫使工件均匀快速冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，为淬火做好准备，正火后采用调质处理工艺，淬火温度采用880℃，保温时间采用0.9小时/100mm，使工件心部达到规定温度、完成奥氏体转变并使其均匀化，然后放入小于25℃的水中连续冷却，获得马氏体组织，再在550℃进行高温回火，保温时间采用1.8小时/100mm，进行马氏体分解及残余奥氏体的继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，出炉空冷至100℃以下，力学性能满足使用的高强度极限和冲击韧性的要求，然后进行精加工。

实施例3：选用芯棒钢种为28NiCrMoV10，经选料-精炼-锻造-粗加工-热处理-精加工而成，选料后采用EAF+LF/VD精炼方式，炉料由二级或二级以上废钢、返回料头、优质炼钢生铁、海绵铁等组成，EAF氧化后出钢，包中预脱氧及部分合金化，进行LF/VD吹氩精炼，出钢前弱搅拌，出钢镇静后采用氩气保护浇注，钢锭脱模后热送锻造，精炼过程中控制化学成分为：C＝0.26～0.32％，Si＝0.30～0.50％，Mn＝0.20～0.40％，Ni＝2.30～2.60％，Cr＝0.70～0.90％，Mo＝0.55～0.70％，V＝0.25～0.32％，S≤0.005％，P≤0.013％；然后在车底式燃气炉中加热，加热炉温度为1200℃，坯料温度允许比炉温低50℃，以保证坯料的始锻温度1150℃和终锻温度750℃，在锻造过程中：采用油压机镦粗，控制镦粗系数大于2，控制送进量300mm，压下量100mm，然后采用1400吨精锻机锻造，控制变形量为50mm，各道次拉打速度控制在每分钟4米，最后一道次拉打速度控制在每分钟2米；粗加工后进行热处理，采用正火+调质工艺方式进行，如图1所示，先进行正火，正火温度为900℃，保温时间采用0.8小时/100mm，正火后采用轴流式鼓风机鼓风进行强制冷却至室温，为增加风冷效果，可提高风机底座高度，用六台风机分别置于车底式台车两侧和前侧，从多个方位直接喷射到工件上，迫使工件均匀快速冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，为淬火做好准备，正火后采用调质处理工艺，淬火温度采用890℃，保温时间采用0.8小时/100mm，使工件心部达到规定温度、完成奥氏体转变并使其均匀化，然后放入小于25℃的水中连续冷却，获得马氏体组织，再在580℃进行高温回火，保温时间采用1.5小时/100mm，进行马氏体分解及残余奥氏体的继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，出炉空冷至100℃以下，力学性能满足使用的高强度极限和冲击韧性的要求，然后进行精加工。

将以上各实施例及相应的对照例产品按GB/T 228和GB/T 229现有测试标准进行测试，结果如下表1。对照例采用常规工艺生产的产品，锻造时未进行镦粗，正火后空冷，冷却速度慢，晶粒细化效果不好，且淬火冷却时采用油冷，淬火冷却烈度差，造成强度富裕量小，冲击功偏低；而本发明工艺生产的产品，一方面锻造时进行镦粗，有效改善工件的横向性能，另一方面正火后风冷，冷却速度快，晶粒能够很好地细化，并且消除粗大的片状珠光体及均匀组织和成分，同时淬火时采用低温长时水冷方式，提高了冷却速度和淬透深度，最大限度减少残余奥氏体含量，得到马氏体组织，保证了淬火冷却烈度又不过激，故强度和冲击搭配良好，综合力学性能高。

表1 实施例1-3与对照例产品的测试数据

备注：冲击吸收功测试时，一个试片上取了三个横向冲击试样，对应三个冲击值。

由上表1数据看出，本发明工艺生产的产品综合力学性能高，综合力学性能明显优于对照例产品，充分说明本发明工艺显著的优越性。

Claims

1.一种利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法，经选料-精炼-锻造-粗加工-热处理-精加工而成，其特征在于：所述锻造前控制加热温度为1150-1200℃，锻造过程中控制始锻温度为950-1150℃，终锻温度为750℃，锻造时采用镦粗、拔长的方式，镦粗时控制镦粗系数大于2，拔长时控制各道次拉打速度为4-6m/min，最后一道次拉打速度为2-3m/min；所述热处理时采用正火+调质工艺方式进行，正火温度为870-900℃，保温时间为0.8-1h/100mm，正火后风冷至室温，然后淬火，淬火温度为860-890℃，保温时间为0.8-1h/100mm，淬火后放入温度低于25℃的水中冷却，然后在520-580℃进行回火，保温时间为1.5-2h/100mm，出炉空冷至100℃以下。

2.如权利要求1所述的利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法，其特征在于：所述精炼时选用28NiCrMoV10号钢作为原料，采用EAF+LF/VD方式精炼，浇注成钢锭，钢锭脱模后热送锻造。

3.如权利要求2所述的利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法，其特征在于：所述精炼过程控制化学成分为：C＝0.26～0.32％，Si＝0.30～0.50％，Mn＝0.20～0.40％，Ni＝2.30～2.60％，Cr＝0.70～0.90％，Mo＝0.55～0.70％，V＝0.25～0.32％，S≤0.005％，P≤0.013％。

4.如权利要求1至3任一项所述的利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法，其特征在于：所述镦粗时采用油压机，控制送进量300-500mm，压下量100-200mm。

5.如权利要求4所述的利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法，其特征在于：所述拉打时采用1400吨精锻机，控制变形量为50-80mm。

6.如权利要求5所述的利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法，其特征在于：所述正火后空冷时采用风机鼓风强制空冷。