CN1086965C - 无缝钢管轧制用芯棒生产的新工艺技术 - Google Patents

无缝钢管轧制用芯棒生产的新工艺技术 Download PDF

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本发明涉及一种无缝钢管轧制用芯棒生产的新工艺技术，属于工件加工技术。它经选料、精炼、开坯锻造、精锻成形、退火加工、调质热处理、检验而成，利用它能制造出无缝钢管轧制用的芯棒。

Description

无缝钢管轧制用芯棒生产的新工艺技术
本发明涉及一种无缝钢管轧制用芯棒生产的新工艺技术，属于工件加工技术。
目前，随着我国国民经济的迅猛发展，我国的钢产量已跃居世界第一位，然而，至今我国无缝钢管生产所需的芯棒一直依赖进口，芯棒生产工艺在我国还是一个空白。我国每年要耗费大量的外汇从有关国家进口无缝钢管轧制用的芯棒，它严重的制约着我国无缝钢管的生产，这和我们这样一个钢产量大国极不相称，所以研制开发无缝钢管轧制用芯棒生产的新工艺技术已势在必行。
本发明的目的在于提供一种无缝钢管轧制用芯棒生产的新工艺技术，以填补我国的空白。
本发明的目的是这样实现的：它经选料、精炼、开坯锻造、精锻成形、退火加工、调质热处理、检验而成，其特征在于：它是通过下述工艺技术制备：
一、选料
  选用GB1299-85中的4Cr5MoSiV1电弧炉钢锭，
二、钢的精炼
  有两种方法：电渣重熔精炼钢锭或炉外真空保护精炼钢锭，
  电渣重熔精炼钢锭：
  ①采用CaF2，Al2O3二元渣系，渣料要充分烘干，不带结晶水份，
  ②电渣重熔熔化率控制在≤600Kg/小时，重熔过程中不准添加旨在合金化的任何附加原材料，
  ③钢锭模冷时间不得超过1小时，脱模后要缓冷，缓冷时间不得小于48小时，钢锭缓冷后的温度不得高于150℃，但也不能脱模过早，以钢水凝固为准，钢锭缓冷后要及时退火，  ④精炼后的钢锭重量应为8吨左右，
        钢锭断面≥Φ720mm或700mm×700mm，炉外真空保护精炼钢锭：采用电弧炉-炉外精炼双联法，①电弧炉中进行熔化，②炉外合金化，脱气精炼，③要保证足够的真空条件和气体保护条件，④精炼后的钢锭重量应为8吨左右，
        钢锭断面≥Φ720mm或≥700mm×700mm，⑤钢锭要及时退火，三、钢锭的开坯锻造①采用油压快锻机开坯或采用自由锻或水压机锻造开坯，②中间坯尺寸为Φ450-500mm×3.5-4.0m③加热温度为1200℃，开锻温度为1150-1180℃，终锻温度≥900℃④缓冷锻坯，检查并修磨表面缺陷，⑤扩散退火在台车式室状炉中进行，
退火温度680-750℃，恒温时间≥10小时，
升温速度控制为≯80℃/小时，降温速度≯50℃/小时，四、精锻成形①采用精锻机一火锻造成材或采用快锻机多火锻造，②成品芯棒的外形尺寸为：Φ240mm×15300mm
          公差要求为：Φ240mm±2mm
                      长度为：15300mm+50mm
                              15300mm-0mm
                      弯曲度为：总长弯曲度≤6mm
                      椭圆度为：断面公差的70％③加热温度为1200℃，开锻温度为1150-1180℃，终锻温度≥900℃④锻造成形后应立即装入退火炉中进行扩散退火，
五、退火加工
  ①采用超大型的台车式罩式炉，
  ②880-900℃长时间恒温，空冷至350℃，
  ③750-780℃长时间恒温，炉冷至200℃以下出炉，
  ④超声波探伤初检，并定位切除头尾，成品定尺长度为15.3m，
                                        长度公差为+50mm，
  ⑤500-1000吨油压矫直机矫直芯棒，总长垂直度不超过8mm，
  ⑥采用长度大于16米的超长车床进行切削剥皮粗加工，
    其断面公差为：Φ240mm±2mm，总弯曲度≤6mm
    表面加工精度为：3-4
  ⑦锻制成品检验
六、调质热处理
  (1)成品芯棒的热处理有两种热处理方法：表面快速加热热处理或整体慢速加热热处理，
  表面快速加热热处理
  ①采用滚道式工频感应加热装置进行，
  ②淬火，
    第一次预热：温度400℃，芯棒移动速度≤150mm/分，空冷，
    第二次预热：温度700℃，芯棒移动速度≤150mm/分，空冷，
    淬火：温度980-1020℃，芯棒移动速度130mm/分，空冷或吹风冷却或雾化水吹风冷却，
  ③回火，
    第一次回火：温度680-720℃，芯棒移动速度100mm/分，空冷，
    第二次回火：温度550-620℃，芯棒移动速度100mm/分，空冷，
  或整体慢速加热热处理
  ①采用超深井式或超长台车罩式热处理炉进行，
  ②淬火，
    温度980-1020℃，
    加热速度≤80℃/小时，空冷或油冷，
  ③回火，
    第一次回火：温度680-720℃，加热速度≤80℃/小时，空冷或油冷，
    第二次回火：温度550-620℃，加热速度≤80℃/小时，空冷或油冷，
  (2)、成品热处理后若变形严重，必须进行再矫直，
  芯棒慢速加热到500℃，带温矫直
  消除应力退火，退火温度200-300℃，时间＞16小时，
七、成品检验
  ①超声波探伤检验
  ②表面硬度测试
  ③取样进行化学成分分析
  ④低倍组织质量检查
  ⑤金相夹杂物的检查
  ⑥力学性能的检测
  ⑦外形尺寸检查
  ⑧表面质量检查
  ⑨包装，即得本发明的无缝钢管轧制用芯棒产品。
其特征还在于所述的钢种，它是由容量大于8吨的电弧炉冶炼出的钢锭，其化学成分优化如下(％)：
C  0.33-0.37  Si  0.80-1.10  Mn 0.40-0.50  Cr   4.60-5.40
MO 1.10-1.40  V   0.90-1.10  S  ≤0.008    P+S ≤0.020
钢中残铝含量为0.02-0.04％
外形尺寸为：
Φ400-450mm×2-3m 或 (380-420mm)2×2-3m。
本发明与现有技术相比，利用它能制造出无缝钢管轧制用的芯棒。
以下结合实施例进一步说明本发明：
实施例：
一、选料
  选用GB1 299-85中的4Cr5MoSiV1钢种，它是由容量大于8吨的电弧炉冶炼出的钢锭，其化学成分为(％)：
    C  0.35    Si  1.00    Mn  0.45    Cr   5.00
    MO 1.20    V   1.00    S   0.005   P+S 0.013
其外形尺寸为：
Φ430mm×2.5m
钢中残铝含量为0.03％。
二、钢的精炼
  选用电渣重熔精炼钢锭：
  ①采用CaF2，Al2O3二元渣系配比为70％∶30％，渣料要充分烘干，不带结晶水份，
  ②电渣重熔熔化率控制在580-600Kg/小时，重熔过程中不加任何附加原材料，
  ③钢锭模冷时间1小时，脱模后缓冷，缓冷时间为48小时，钢锭缓冷后的温度为150℃，缓冷后立即退火，
  ④精炼后的钢锭重量为8吨，
            钢锭断面为Φ750mm，
三、钢锭的开坯锻造
  ①采用油压快锻机开坯，
  ②中间坯尺寸为Φ480mm×3.8m
  ③加热温度为1200℃，开锻温度为1160℃，终锻温度900℃
  ④缓冷锻坯，检查并修磨表面缺陷，
  ⑤扩散退火在台车式室状炉中进行，
    退火温度700℃，恒温时间12小时，
    升温速度控制为60℃/小时，降温速度40℃/小时，
四、精锻成形  ①采用精锻机一火锻造成材，②锻造芯棒的外形尺寸为：Φ250mm
          公差要求为：Φ250mm+2mm
                      椭圆度为：2mm
                      长度为： 18m③加热温度为1200℃，开锻温度为1160℃，终锻温度950℃④锻造成形后立即装入退火炉中进行扩散退火，五、退火加工①采用超大型的台车式罩式炉，②880-900℃长时间恒温，空冷至350℃，③750-780℃长时间恒温，炉冷至200℃以下出炉，④超声波探伤初检，并定位切除头尾后，长度为15.35m，⑤采用1000吨油压矫直机矫直芯棒，总长垂直度不超过6mm，⑥采用长度大于16米的超长车床进行切削剥皮粗加工，
      其尺寸和断面公差为：Φ240mm+1mm
        表面精度为：3-4⑦成品检验六、调质热处理(1)、选用表面快速加热热处理①采用滚道式工频感应加热装置进行，②淬火，
第一次预热：温度400℃，芯棒移动速度为150mm/分，空冷，
第二次预热：温度700℃，芯棒移动速度为150mm/分，空冷，
淬火：温度1000℃，芯棒移动速度130mm/分，空冷，③回火，
第一次回火：温度700℃，芯棒移动速度100mm/分，空冷，
    第二次回火：温度580℃，芯棒移动速度100mm/分，空冷，
  (2)成品热处理后进行再矫直，
  芯棒慢速加热到500℃，带温矫直
  消除应力退火，退火温度250℃，时间为20小时，
七、成品检验
  ①超声波探伤检验
  ②表面硬度测试
  ③取样进行化学成分分析
  ④低倍组织质量检查
  ⑤金相夹杂物的检查
  ⑥力学性能的检测
  ⑦外形尺寸检查
  ⑧表面质量检查
  ⑨包装，即得本发明的无缝钢管轧制用芯棒产品。
采用本发明的无缝钢管轧制用芯棒生产的新工艺技术已经试制成三支芯棒样品，交于有关公司上机试用，试用结果表明：产品性能良好，满足了无缝钢管轧制用的需要，填补了我国的空白。

Claims (2)

1、一种无缝钢管轧制用芯棒生产的新工艺技术，它经选料、精炼、开坯锻造、精锻成形、退火加工、调质热处理、检验而成，其特征在于：它是通过下述工艺技术制备：
一、选料
  选用GB1299-85中的4Cr5MoSiV1电弧炉钢锭，
二、钢的精炼
  有两种方法：电渣重熔精炼钢锭或炉外真空保护精炼钢锭，
  电渣重熔精炼钢锭：
  ①采用CaF2，Al2O3二元渣系，渣料要充分烘干，不带结晶水份，
  ②电渣重熔熔化率控制在≤600Kg/小时，重熔过程中不准添加旨在合金化的任何附加原材料，
  ③钢锭模冷时间不得超过1小时，脱模后要缓冷，缓冷时间不得小于48小时，钢锭缓冷后的温度不得高于150℃，但也不能脱模过早，以钢水凝固为准，钢锭缓冷后要及时退火，
  ④精炼后的钢锭重量应为8吨左右，
            钢锭断面≥Φ720mm或≥700mm×700mm，
  炉外真空保护精炼钢锭：采用电弧炉-炉外精炼双联法，
  ①电弧炉中进行熔化，
  ②炉外合金化，脱气精炼，
  ③要保证足够的真空条件和气体保护条件，
  ④精炼后的钢锭重量应为8吨左右，
            钢锭断面≥Φ720mm或≥700mm×700mm，
  ⑤钢锭要及时退火，三、钢锭的开坯锻造①采用油压快锻机开坯或采用自由锻或水压机锻造开坯，②中间坯尺寸为Φ450-500mm×3.5-4.0m③加热温度为1200℃，开锻温度为1150-1180℃，终锻温度≥900℃④缓冷锻坯，检查并修磨表面缺陷，⑤扩散退火在台车式室状炉中进行，
退火温度680-750℃，恒温时间≥10小时，
升温速度控制为≯80℃/小时，降温速度≯50℃/小时，四、精锻成形①采用精锻机一火锻造成材或采用快锻机多火锻造，②成品芯棒的外形尺寸为：Φ240mm×15300mm
          公差要求为：Φ240mm±2mm
                      长度为：15300mm+50mm
                              15300mm-0mm
                      弯曲度为：总长弯曲度≤6mm
                      椭圆度为：断面公差的70％③加热温度为1200℃，开锻温度为1150-1180℃，终锻温度≥900℃④锻造成形后应立即装入退火炉中进行扩散退火，五、退火加工①采用超大型的台车式罩式炉，②880-900℃长时间恒温，空冷至350℃，③750-780℃长时间恒温，炉冷至200℃以下出炉，④超声波探伤初检，并定位切除头尾，成品定尺长度为15.3m，
                                    长度公差为+50mm，⑤500-1000吨油压矫直机矫直芯棒，总长垂直度不超过8mm，⑥采用长度大于16米的超长车床进行切削剥皮粗加工，
      其断面公差为：   Φ240mm±2mm
        表面加工精度为：3-4⑦锻制成品检验
六、调质热处理
  (1)成品芯棒的热处理有两种热处理方法：表面快速加热热处理或整体慢速加热热处理，
  表面快速加热热处理
  ①采用滚道式工频感应加热装置进行，
  ②淬火，
    第一次预热：温度400℃，芯棒移动速度≤150mm/分，空冷，
    第二次预热：温度700℃，芯棒移动速度≤150mm/分，空冷，
    淬火：温度980-1020℃，芯棒移动速度130mm/分，空冷或吹风冷却或雾化水吹风冷却，
  ③回火，
    第一次回火：温度680-720℃，芯棒移动速度100mm/分，空冷，
    第二次回火：温度550-620℃，芯棒移动速度100mm/分，空冷，
  或整体慢速加热热处理
  ①采用超深井式或超长台车罩式热处理炉进行，
  ②淬火，
    温度980-1020℃，
    加热速度≤80℃/小时，空冷或油冷，
  ③回火，
    第一次回火：温度680-720℃，加热速度≤80℃/小时，空冷或油冷，
    第二次回火：温度550-620℃，加热速度≤80℃/小时，空冷或油冷，
  (2)成品热处理后若变形严重，必须进行再矫直，
     芯棒慢速加热到500℃，带温矫直
     消除应力退火，退火温度200-300℃，时间＞16小时，
七、成品检验
  ①超声波探伤检验
  ②表面硬度测试
  ③取样进行化学成分分析
  ④低倍组织质量检查
  ⑤金相夹杂物的检查
  ⑥力学性能的检测
  ⑦外形尺寸检查
  ⑧表面质量检查
  ⑨包装，即得本发明的无缝钢管轧制用芯棒产品。
2、根据权利要求1所述的无缝钢管轧制用芯棒生产的新工艺技术，其特征还在于所述的钢种，它是由容量大于8吨的电弧炉冶炼出的钢锭，其含化学成分优化如下(％)：
C 0.33-0.37  Si  0.80-1.10  Mn 0.40-0.50  Cr   4.60-5.40
MO 1.10-1.40 V   0.90-1.10  S  ≤0.008    P+S ≤0.020
钢中残铝含量为：0.02-0.04％
其外形尺寸为：
Φ400-450mm×2-3m或(380-420mm)2×2-3m。
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