CN102716910A - 压铸模具用钢管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压铸模具用钢管及其制造方法。该制造方法包括以下步骤：1）将管坯加热至1200～1300℃，并保温30~45min，得到热坯；2）将热坯在1100～1200℃下进行锥形穿孔，得到毛管；3）利用轧管机将毛管进行轧管，得到成品钢管；以及4）将成品钢管进行回火处理。本发明采用将圆坯轧制成钢管的制造方法，可实现压铸模具用钢管的大批量生产，效率高，提高了金属成材率约18%，且坯料经过多道次的轧制变形及回火处理，钢管内部组织更为致密，性能更加均匀优良，完全可以替代现有的车削镗孔工艺，降低生产成本。

Description

压铸模具用钢管及其制造方法

技术领域

本发明涉及钢管的制造领域，具体而言涉及一种压铸模具用钢管及其制造方法。

背景技术

本发明的压铸模具用钢管主要是指牌号为H13的钢管，H13为美国ASTMA681中的牌号，与我国GB/T 1299-2000中4Cr5MoSiV1牌号成分接近。该钢种具有高淬透性和淬硬性、高韧性、高热强性和耐磨性等特点，是一种性能优良的热作模具钢。

目前用于压铸机料筒及其他压铸模具的H13钢管的主要制造方法是采用圆坯+车削镗孔的加工方式，此种方法机器的切削量较大耗能较高、效率低、金属收得率低，仅为70%左右，增加了企业的制造周期及生产成本。

发明内容

本发明旨在提供一种压铸模具用钢管及其制造方法，以解决现有技术中的加工量小、效率低、金属收率低的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种压铸模具用钢管的制造方法，包括以下步骤：1）将管坯加热至1200～1300℃，并保温30~45min，得到热坯；2）将热坯在1100～1200℃下进行锥形穿孔，得到毛管；3）利用轧管机将毛管进行轧管，得到成品钢管；以及4）将成品钢管进行回火处理。

进一步地，上述步骤1）包括将管坯依次经过预热段加热、加热Ⅰ段加热、加热Ⅱ段加热、加热Ⅲ段加热、加热Ⅳ段加热以及保温步骤，步骤1）的总处理时间大于3.5h，其中，经过预热段加热后管坯的温度达到700～850℃，经过加热Ⅰ段加热后管坯的温度达到880～950℃，经过加热Ⅱ段加热后管坯的温度达到950～1150℃，经过加热Ⅲ段加热后管坯的温度达到1100～1200℃，经过加热Ⅳ段加热后管坯的温度达到1230～1280℃，然后在1230～1280℃保温30~45min后，得到热坯。

进一步地，上述毛管的壁厚为9～65mm。

进一步地，上述步骤3）包括以下步骤：A．轧管机轧制，将毛管经过轧管机轧制得到壁厚为6～62mm的荒管；B．再加热，将荒管在1040～1060℃温度下再加热1.5～2.5h；C．张力减径，将经过再加热的荒管进行张力减径，张力减径的减径量为20～50mm，得到规格为Φ51～219mm×8~55mm的成品钢管。

进一步地，上述步骤4）的回火处理的温度为800～850℃，保温2～3h后空冷到室温。

进一步地，上述管坯中各化学成分的质量百分含量为：C 0.32~0.45%，Si 0.80~1.25%，Mn 0.20~0.60%，P≤0.030%，S≤0.030%，Cr 4.75~5.50%，Mo 1.10~1.75%，V 0.80~1.20%，余量为Fe及杂质。

进一步地，上述制造方法在步骤4）之后还包括调整矫直机的各矫直辊的压下量和角度对经过步骤4）处理的成品钢管进行矫直的步骤。

根据本发明的另一方面，还提供了一种压铸模具用钢管，压铸模具用钢管通过本发明的制造方法得到。

根据本发明的制造方法，可实现大批量生产，效率高，金属成材率提高了约18%，且管坯经过轧制定径及回火处理，钢管内部组织更为致密，性能更加均匀优良，完全可以替代现有的车削镗孔工艺，降低生产成本。

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的制造方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行详细的说明，但如下实施例以及附图仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

在本发明的一种典型的实施方式中，提供了一种压铸模具用钢管的制造方法，包括以下步骤：1）将管坯加热至1200～1300℃，并保温30~45min，得到热坯；2）将热坯在1100～1200℃下进行锥形穿孔，得到毛管；3）利用轧管机将毛管进行轧管，得到成品钢管；以及4）将成品钢管进行回火处理。

本发明采用将圆坯轧制成钢管的制造方法，可实现压铸模具用钢管的大批量生产，效率高，提高了金属成材率约18%，且坯料经过多道次的轧制变形及回火处理，钢管内部组织更为致密，性能更加均匀优良，完全可以替代现有的车削镗孔工艺，降低生产成本。

在本发明一种优选的实施例中，步骤1）包括将管坯依次经过预热段加热、加热Ⅰ段加热、加热Ⅱ段加热、加热Ⅲ段加热、加热Ⅳ段加热以及保温步骤，步骤1）的总处理时间大于3.5h，其中，经过预热段加热后管坯的温度达到700～850℃，经过加热Ⅰ段加热后管坯的温度达到880～950℃，经过加热Ⅱ段加热后管坯的温度达到950～1150℃，经过加热Ⅲ段加热后管坯的温度达到1100～1200℃，经过加热Ⅳ段加热后管坯的温度达到1230～1280℃，然后在1230～1280℃保温30~45min后，得到热坯。对管坯进行加热的目的是提高钢的塑性，降低变形抗力以适应穿孔、轧管等工序热加工条件的要求，其次改善钢的组织性能，使其组织均匀化，还有助于消除钢中有害气体、夹杂等，本发明的各加热段的加热温度的偏差均为±10℃。通过分段式加热，使管坯逐步升高到均热温度，避免了升温速度过快造成裂纹产生的问题。

穿孔是将加热后的圆管坯在穿孔机上轧制成空心毛管的过程，目的是为后续的轧管机组提供符合工艺要求的毛管。在生产过程中，可根据具体情况对轧制表设定值进行适当的修正调整，使轧制参数的设定更符合工艺的要求，本发明优选的穿孔温度约为1100~1200℃，优选的穿孔后得到的毛管的壁厚为9~65mm。

步骤3）包括以下步骤：A．轧管机轧制，将毛管经过轧管机轧制得到壁厚为6～62mm荒管；B．再加热，将荒管在1040～1060℃温度下再加热1.5～2.5h；C．张力减径，将经过再加热的荒管进行张力减径，张力减径的减径量为20～50mm，得到规格为Φ51～219mm×8~55mm的成品钢管。

利用轧管机可以实现较大的压下量，得到尺寸较为精确的荒管；再加热主要用于为张力减径的钢管提供均匀的终轧温度，以确保成品钢管的外径精度和性能，改善温度较低的荒管的变形条件，降低轧制负荷，由于本钢种合金成分含量较高，再加热温度也应提高，目标温度设置为1050±10℃；张力减径可以将一定尺寸的荒管生产成不同规格的成品管，除保持连轧后的钢管具有较好的外表光洁度和高精度的尺寸外，还可以使热轧的成品管具有优良的综合使用性能，通过上述步骤，得到定径后成品钢管的规格范围为Φ51~219mm×8~55mm。

本发明的步骤4）的回火处理的温度为800～850℃，保温2～3h后空冷到室温。回火使得合金元素在钢管中固溶和析出的细小碳化物之间合理分配，提高组织的稳定性，降低钢管的硬度，便于后续加工；回火后采用空冷处理，减少了钢管内应力，提高钢管的塑性和韧性。

本发明所使用的作为原料的管坯中各化学成分的质量百分含量为：C 0.32~0.45%，Si0.80~1.25%，Mn 0.20~0.60%，P≤0.030%，S≤0.030%，Cr 4.75~5.50%，Mo 1.10~1.75%，V0.80~1.20%，余量为Fe及杂质。控制作为原料的管坯中各种成分含量在一定范围内，以满足压铸模具用钢管的性能需求同时也适应本发明的制造方法对原料的要求，以得到性能优良的压铸模具用钢管。

优选地，本发明的制造方法在步骤4）之后还包括调整矫直机的各矫直辊的压下量和角度对经过步骤4）处理的成品钢管进行矫直的步骤。当经过步骤4）处理的成品钢管进入矫直机后，调整各矫直辊对钢管的压下量和角度，压下量的调整主要起到对钢管提供足够的摩擦力，有利于钢管的咬入，并改变钢管在矫直变形时变形分布的均匀性，压下量的调整是根据不同的工作辊，钢管的材质、外径和壁厚及原始弯曲度而定。矫直辊角度调整的目的是保证钢管与矫直辊的接触长度至少为2/3，矫直辊的角度调整应由大至小，以避免钢管被矫凹，同时应保证每个矫直辊的倾角一致，以取得较好的矫直效果。

在本发明另一种典型的实施方式中，还提供了一种压铸模具用钢管，压铸模具用钢管通过本发明的制造方法得到。利用本发明的制造方法得到的钢管，由于在制造过程中经过多次加热、轧制变形使得钢管内部组织更为致密，性能更为优良。

以下将结合实施例和对比例，进一步说明采用本发明的有益效果。

实施例1

制造牌号为H13（4Cr5MoSiV1），规格为Φ114×27mm的钢管，成分以质量%计，所使用的管坯中各成分含量为：C：0.32~0.45、Si：0.80~1.25、Mn：0.20~0.60、P：≤0.030、S：≤0.030、Cr：4.75~5.50、Mo：1.10~1.75、V：0.80~1.20，其余部分为Fe及不可避免的杂质，管坯外径为Φ160mm，长度为2500mm。

轧管工艺流程：

管坯加热→锥形穿孔→轧管→脱棒→再加热→张力减径→回火处理→矫直→人工检验→复检→喷印→称重→入库。

管坯加热的工艺参数：在环形炉中，管坯随炉温预热至702℃、加热Ⅰ段目标温度为883℃、加热Ⅱ段目标温度为961℃、加热Ⅲ段目标温度为1154℃、加热Ⅳ段目标温度为1263℃、均热段目标温度为1254℃均热，总加热时间>3.5小时。

穿孔的工艺参数：在穿孔机上进行穿孔，调节辊距为143mm、辗轧角为15°、前进角为10°、导板距为168mm、顶前压下率为4.8%、前伸量为145mm，穿孔后得到的毛管尺寸为Φ168×30×3700mm。

轧管的工艺参数：采用三辊阿赛尔轧管机进行轧管，芯棒的直径为Φ83mm、辗轧角为4°、前进角为8°、孔喉的外径为Φ137mm，轧管后得到的荒管尺寸Φ139×27×5150mm。

再加热的工艺参数：在加热的目标温度为1040℃，加热时间为2h。

回火处理的工艺参数：回火温度为840±10℃，保温时间2.5h。

回火处理后的钢管经过矫直，由于同一批经过回火的钢管的弯曲度不同，而各矫直辊的压下量根据原始弯曲度而定，因此在2~8mm之间由小至大地调整该实施例中将各矫直辊的压下量，，调整角度保证钢管与矫直辊的接触长度为3/4。

将经过矫直的钢管依次进行人工检验、复检，合格后进行喷标、涂漆，包装入库，得到最终的牌号为H13（4Cr5MoSiV1），规格为Φ114×27mm的钢管。

对所制得的钢管随机取样进行分析，分析结果见表1。

对比例1

取利用车削镗孔工艺制造的牌号为H13（4Cr5MoSiV1），规格为Φ114×27mm的钢管作为对比例1，并对该钢管进行分析，分析结果见表1。

表1

	规格（mm）	外径精度（mm）	壁厚精度（mm）	硬度（HB）
					实施例1	Φ114×27	114.2~114.8	26.9~27.7	180~220
对比例1	Φ114×27	113.9~114.3	27.0~27.4	150~190

从表1中的数据可以看出，利用本发明的制造方法得到的实施例1的钢管的外径精度和壁厚精度与现有技术中的车削镗孔工艺制得的对比例1的钢管的外径精度和壁厚精度相当；而且，实施例1得到的钢管的硬度优于对比例1的钢管的硬度，从而证明利用本发明的制造方法得到的钢管的内部组织更为致密，性能更为优良。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种压铸模具用钢管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将管坯加热至1200～1300℃，并保温30~45min，得到热坯；

2）将所述热坯在1100～1200℃下进行锥形穿孔，得到毛管；

3）利用轧管机将所述毛管进行轧管，得到成品钢管；以及

4）将所述成品钢管进行回火处理。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤1）包括将所述管坯依次经过预热段加热、加热Ⅰ段加热、加热Ⅱ段加热、加热Ⅲ段加热、加热Ⅳ段加热以及保温步骤，所述步骤1）的总处理时间大于3.5h，其中，

经过所述预热段加热后所述管坯的温度达到700～850℃，经过所述加热Ⅰ段加热后所述管坯的温度达到880～950℃，经过所述加热Ⅱ段加热后所述管坯的温度达到950～1150℃，经过所述加热Ⅲ段加热后所述管坯的温度达到1100～1200℃，经过所述加热Ⅳ段加热后所述管坯的温度达到1230～1280℃，然后在所述1230～1280℃保温30~45min后，得到所述热坯。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述毛管的壁厚为9～65mm。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤3）包括以下步骤：

A．轧管机轧制，将所述毛管经过所述轧管机轧制得到壁厚为6～62mm的荒管；

B．再加热，将所述荒管在1040～1060℃温度下再加热1.5～2.5h；

C．张力减径，将经过再加热的荒管进行张力减径，所述张力减径的减径量为20～50mm，得到规格为Φ51～219mm×8~55mm的成品钢管。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤4）的回火处理的温度为800～850℃，保温2～3h后空冷到室温。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述管坯中各化学成分的质量百分含量为：C 0.32~0.45%，Si 0.80~1.25%，Mn 0.20~0.60%，P≤0.030%，S≤0.030%，Cr 4.75~5.50%，Mo 1.10~1.75%，V 0.80~1.20%，余量为Fe及杂质。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法在所述步骤4）之后还包括调整矫直机的各矫直辊的压下量和角度对经过所述步骤4）处理的所述成品钢管进行矫直的步骤。

8.一种压铸模具用钢管，其特征在于，所述压铸模具用钢管通过权利要求1至7中任一项所述的制造方法得到。

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