CN109663831A - 一种生产小口径轴承钢管的方法 - Google Patents

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向鹏
曹铜壁
高磊
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    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes

Abstract

本发明实施例公开了一种生产小口径轴承钢管的方法,依次包括以下步骤:对实心圆管坯加热穿孔形成第一坯管;在所述第一坯管的内表面喷涂抗氧化剂和抗氧化气体,形成第二坯管;将表面喷涂有润滑剂的芯棒***第二坯管内通过三辊轧机多机架轧制形成第三坯管;轧制完成后,将芯棒和第三坯管分离,将满足第一预设温度的第三坯管在减径机或定径机进行减径或定径和减壁形成第四坯管,并控制第四坯管的终扎温度为第二预设温度;将第四坯管冷却至第三预设温度,对冷却后的第四坯管进行后期处理,形成小口径轴承钢管。本发明有效提高了小口径轴承钢管生产效率,降低生产成本,扩大生产规格,也有利于减少能耗和碳排放,有利于环境保护。

Description

一种生产小口径轴承钢管的方法
技术领域
本发明实施例涉及管制器件加工技术领域,尤其是涉及一种生产小口径轴承钢管的方法。
背景技术
目前,公知外径小于114mm的小口径GCr15轴承钢管生产工艺主要有:采用锻制或轧制的实心圆管坯,然后,在中频或燃气加热炉中加热到1060℃至1180℃,经二辊斜轧穿孔使实心圆管坯加工成空心热轧管,并控制热轧管终轧温度为950℃至1000℃,轧后在冷床上空冷,随后,进入热处理炉进行软化退火,多道次酸洗,冷轧或冷拔,最终成品球化退火等。
或者,将上述生产工艺中,在二辊斜轧穿孔使实心圆管坯加工成空心热轧管后,再增加一道热轧多机架定径或减径工序,终轧温度在950℃左右,其余生产工艺与上述生产工艺基本相同。
在上述两个生产工艺中,不管是以穿孔后空心坯供给冷加工冷轧或冷拔生产GCr15轴承钢管,还是以穿孔后+多机架定径或减径工序生产的钢管,供给冷加工冷轧或冷拔生产GCr15轴承钢管,在钢管组织结构中,均得到粗片状珠光体和网状碳化物组织,这种组织对于轴承钢管所要求的成品组织细小的球化组织和性能极为不利。为了消除上述组织,不得以增加了后续球化退火的时间,增加了能耗和生产成本,降低了生产效率。
近10年以来,又出现采用锻制或轧制的实心圆管坯,然后,在中频或燃气加热炉中加热到1060℃至1180℃经二辊斜轧穿孔使实心圆管坯加工成空心热轧管,并控制热轧管终轧温度950℃至1000℃,随后,钢管通过控冷装置快冷到550℃至650℃,空冷至室温,再经热打头,软化热处理,酸洗,多道次冷轧或冷拔,以及球化热处理,生产出用户所需要的外径小于114mm的小口径轴承钢管。尽管此生产工艺对穿孔后空心坯组织得到了一定的改善,但还是存在如下问题:二辊斜轧穿孔的热轧管外径尺寸,只能在圆管坯直径尺寸的基础上进行等径或约10%扩径变形,不能将钢管外径减小,生产规格数有限;热穿孔后的钢管,冷轧、冷拔道次多,生产周期长,生产效率低,成本高;多道次冷轧、冷拔,需要反复多次软化热处理和酸洗,能耗高,碳排放增加,污染环境。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明实施例提供至少解决上述部分技术问题的一种生产小口径轴承钢管的方法。
针对以上技术问题,本发明的实施例提供了一种生产小口径轴承钢管的方法,依次包括以下步骤:
对实心圆管坯加热穿孔形成第一坯管;
在所述第一坯管的内表面喷涂抗氧化剂和抗氧化气体,形成第二坯管;
将表面喷涂有润滑剂的芯棒***第二坯管内通过三辊轧机多机架轧制,形成第三坯管;
轧制完成后,将芯棒和第三坯管分离,将满足第一预设温度的第三坯管在减径机或定径机进行减径或定径以及减壁形成第四坯管,并控制第四坯管的终扎温度为第二预设温度;
将第四坯管冷却至第三预设温度,对冷却后的第四坯管进行后期处理,形成小口径轴承钢管。
优选地,芯棒表面喷涂的润滑剂为含量不少于30g/m2的石墨水基或油基润滑剂。
优选地,所述第一预设温度为920℃-1000℃。
优选地,所述第二预设温度为820℃-930℃。
优选地,将第四坯管冷却至第三预设温度,包括:
将第四坯管以大于6℃/s的冷却速度通过快速冷却装置,在冷却至600-700℃时进入冷床进行空冷,冷却到550℃-650℃时再空冷至室温。
优选地,采用水,或水和空气做为冷却介质,三套以上带有环状或环状带有椭圆喷嘴的水环,保持水压大于0.1MPa在快速冷却装置进行冷却。
优选地,所述抗氧化剂为硼砂,所述抗氧化气体为氮气。
优选地,在所述第一坯管的内表面喷涂抗氧化剂和抗氧化气体,包括:
按照抗氧化气体的压力不小于0.2MPa,抗氧化剂在第一坯管内表面的喷涂量不小于40g/m2,时间大于4s的条件在所述第一坯管的内表面进行喷涂。
优选地,对实心圆管坯加热,包括:
对实心圆管坯加热到1100-1180℃。
本发明实施例提供了一种生产小口径轴承钢管的方法,由于在加热穿孔形成的第一坯管的内表面喷涂抗氧化剂和抗氧化气体,形成第二坯管;,并将表面喷涂有润滑剂的芯棒***第二坯管内通过三辊轧机多机架轧制,形成第三坯管,并在轧制完成后,将芯棒和第三坯管分离,将满足第一预设温度的第三坯管在减径机或定径机进行减径或定径以及减壁形成第四坯管,并控制第四坯管的终扎温度为第二预设温度,以及将第四坯管冷却至第三预设温度,对冷却后的第四坯管进行后期处理,形成小口径轴承钢管,因此,可替代冷加工冷轧或冷拔生产轴承钢管,以及穿孔后和多机架定径或减径工序生产的钢管,供给冷加工冷轧或冷拔生产轴承钢管生产方式,也可替代二辊斜轧穿孔轧管,有效提高了小口径轴承钢管生产效率,降低生产成本,扩大生产规格,也有利于减少能耗和碳排放,有利于环境保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1提供的生产小口径轴承钢管的方法的流程示意图;
图2为种生产外径小于114mm的GCr15轴承钢管的方法的工艺流程图;
图3a和图3b分别为现有工艺的球化组织图和本发明工艺的球化组织图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明实施例保护的范围。
图1是本发明实施例1提供的生产小口径轴承钢管的方法的流程示意图。
如图1所示的一种生产小口径轴承钢管的方法,依次包括以下步骤:
S101、对实心圆管坯加热穿孔形成第一坯管;
S102、在所述第一坯管的内表面喷涂抗氧化剂和抗氧化气体,形成第二坯管;
S103、将表面喷涂有润滑剂的芯棒***第二坯管内通过三辊轧机多机架轧制,形成第三坯管;
S104、轧制完成后,将芯棒和第三坯管分离,将满足第一预设温度的第三坯管在减径机或定径机进行减径或定径以及减壁形成第四坯管,并控制第四坯管的终扎温度为第二预设温度;
可以理解的是,本步骤中的在减径机或定径机进行减径或定径以及减壁形成第四坯管为进行减径或定径,同时还进行减壁。
S105、将第四坯管冷却至第三预设温度,对冷却后的第四坯管进行后期处理,形成小口径轴承钢管。
本发明实施例所述的生产小口径轴承钢管的方法,由于在加热穿孔形成的第一坯管的内表面喷涂抗氧化剂和抗氧化气体,形成第二坯管;,并将表面喷涂有润滑剂的芯棒***第二坯管内通过三辊轧机多机架轧制,形成第三坯管,并在轧制完成后,将芯棒和第三坯管分离,将满足第一预设温度的第三坯管在减径机或定径机进行减径或定径以及减壁形成第四坯管,并控制第四坯管的终扎温度为第二预设温度,以及将第四坯管冷却至第三预设温度,对冷却后的第四坯管进行后期处理,形成小口径轴承钢管,因此,可替代冷加工冷轧或冷拔生产轴承钢管,以及穿孔后和多机架定径或减径工序生产的钢管,供给冷加工冷轧或冷拔生产轴承钢管生产方式,也可替代二辊斜轧穿孔轧管,有效提高了小口径轴承钢管生产效率,降低生产成本,扩大生产规格,也有利于减少能耗和碳排放,有利于环境保护。
在一种具体实施例中,芯棒表面喷涂的润滑剂为含量不少于30g/m2的石墨水基或油基润滑剂。
在一种具体实施例中,所述第一预设温度为920℃-1000℃。
在一种具体实施例中,所述第二预设温度为820℃-930℃。
作为一种优选实施例,所述步骤S105中的将第四坯管冷却至第三预设温度,包括:
将第四坯管以大于6℃/s的冷却速度通过快速冷却装置,在冷却至600-700℃时进入冷床进行空冷,冷却到550℃-650℃时再空冷至室温。
在一种具体实施例中,采用水,或水和空气做为冷却介质,三套以上带有环状或环状带有椭圆喷嘴的水环,保持水压大于0.1MPa在快速冷却装置进行冷却。
在一种具体实施例中,所述抗氧化剂为硼砂,所述抗氧化气体为氮气。
作为一种优选实施例,所述步骤S102中的在所述第一坯管的内表面喷涂抗氧化剂和抗氧化气体,包括:
按照抗氧化气体的压力不小于0.2MPa,抗氧化剂在第一坯管内表面的喷涂量不小于40g/m2,时间大于4s的条件在所述第一坯管的内表面进行喷涂。
作为一种优选实施例,所述步骤S101中的对实心圆管坯加热,包括:
对实心圆管坯加热到1100-1180℃。
值得说明得是,本发明中的小口径轴承钢管为外径小于114mm的轴承钢管。
下面通过一个具体实施例对本发明进行说明。
图2为一种生产外径小于114mm的GCr15轴承钢管的方法的工艺流程图。
如图2所示的一种生产外径小于114mm的GCr15轴承钢管的方法,依次包括以下步骤:201、管坯准备;202、管坯加热;203、管坯穿孔;204、空心坯内除磷;205、芯棒润滑;206、三辊多机架连轧机连轧形成连轧管(三辊轧机多机架轧制);207、在脱棒机内将连轧管和芯棒进行分离;208、连轧管温度低于920℃进再加热炉使连轧管加热到920℃以上;209、三辊多机架张力减径机(或定径机)对连轧管进行减径或定径以及减壁,控制终轧温度;210、钢管快冷装置对钢管进行冷却;211、步进冷床空冷;212、切除钢管头尾增厚端;213、无氧化球化退火;214、钢管精整、内外表面及尺寸检验,、包装入库。(其中212-214可理解为上述实施例中的后期处理步骤)
下面对上面步骤进行详述。
一种生产小口径轴承钢管的方法,依次包括以下步骤:
1)将准备的满足标准的管坯送入加热炉中,加热到1100-1180℃;
2)加热的管坯以小于6%的临界压下率,在锥形穿孔机上轧制,以控制空心坯内表质量;
3)用不小于0.2MPa压力氮气,喷射量不小于40g/m2抗氧化剂,如硼砂,持续时间大于4s,喷涂空心坯钢管内表面,以减少GCr15轴承钢管内壁氧化和提高表面质量;
4)用不少于30g/m2石墨水基或油基润滑剂干粉,喷涂在芯棒表面,以减少GCr15轴承钢管内壁脱碳和提高表面质量;
5)将1100℃空心坯(空心坯钢管)内***已涂润滑剂的芯棒,送入到三辊多机架连轧机(三辊轧机多机架轧制)进行减壁和减径;
6)在脱棒机,将芯棒与连轧管(经过上述连扎形成的)分离;
7)对于具备920-1000℃的连轧管,直接进入张力减径机进行减径和减壁;
8)对于少量小于920℃的连轧管,送入再加热炉进行加热,再进入张力减径机或定径机进行减径或定径和减壁;
9)控制张力减径机或定径机变形后钢管终轧温度820-930℃;
10)将终轧温度为820-930℃钢管,在快冷装置中,迅速冷却到600-700℃;
11)将快冷后的钢管,输送到冷床,冷却到室温;
12)冷却后的钢管,经冷据切头切尾,分段;
13)分段后钢管,入无氧化球化退火炉进行球化处理,以便获得GCr15轴承钢管标准所要求组织和性能;
14)球化处理后的钢管,经精整区进行内外表面和尺寸检验,以及无损探伤后,包装入库。
上述步骤12)-14)可理解为上述实施例中的后期处理步骤。
在上述实施例中:
a)穿孔机采用锥形穿孔机,以便为后续GCr15轴承钢管,在连轧机变形、张力减径机或微张力减径机变形提供尺寸精度优良的空心坯钢管。
b)穿孔后空心坯(空心坯钢管)内喷抗氧化气体和抗氧化剂,如氮气和硼砂,且氮气的压力不小于0.2MPa,抗氧化剂量喷涂钢管内表面不小于40g/m2,时间大于4s,以减少GCr15轴承钢管内壁氧化和提高表面质量。
C)GCr15轴承钢管,在多机架连轧机轧制前,穿孔后空心坯,内***内变形工具芯棒,必须在芯棒表面喷涂石墨含量不少于30g/m2石墨水基或油基润滑剂,以减少GCr15轴承钢管内壁脱碳和提高表面质量。
d)多机架连轧机采用三辊式连轧机(三辊轧机),三辊式连轧机孔型中心与内变形工具芯棒中心,偏心距为零,以便多机架连轧管机轧制的GCr15轴承钢管具有良好的尺寸精度。
e)张力减径机采用多机架三辊张力减径机或微张力减径机,GCr15轴承钢管入多机架三辊张力减径机或微张力减径机温度为920-1000℃,以保证良好的热塑性及终轧温度。
f)GCr15轴承钢管,经张力减径机或微张力减径机变形后,终轧温度控制在820-930℃,然后,以大于6℃/s的冷却速度,通过快速冷却装置,在GCr15轴承钢管冷至600-700℃进入冷床进行空冷,以便控制网状碳化物析出,为后续GCr15轴承钢管球化退火提供良好的组织。
g)张力减径机或微张力减径机后快速冷却装置,采用水或水和空气做为冷却介质,三套以上带有环状或环状带有椭圆喷嘴水环,水压大于0.1MPa,以便保证GCr15轴承钢管通过冷却装置的冷却效果。
由上可见,与现有技术相比,应用本发明技术方案,有如下有益效果:有效提高外径小于114mm的小口径轴承钢管生产效率,降低生产成本,扩大生产规格,也有利于减少能耗和碳排放,有利于环境保护。
表1是按照本发明实施方式所生产的57*5、76*5、89*6、108*10、114*8 GCr15钢管,外径4点实测尺寸精度(mm)。
表1
表2是57*5、76*5、89*6、108*10、114*8 GCr15钢管,钢管壁厚8点实测尺寸精度。
表2
表3是57*5、76*5、89*6、108*10、114*8 GCr15钢管,实测钢管球化退火硬度。
表3
规格 1 2 3 平均 标准
57*5 200 205 208 204 179-217
76*5 195 200 205 200 179-217
89*6 198 206 192 199 179-217
108*10 190 205 202 199 179-217
114*8 201 205 195 200 179-217
本发明与原生产方式加热方式对比例
注:Y:需要;N:不需要
经测算再加热炉吨钢成本是300元/吨,钢管一次软化退火需250元/吨,所以,采用本发明技术,吨钢能耗成本可降低550元/吨。
图3a和图3b分别为现有工艺的球化组织图和本发明工艺的球化组织图。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明的实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种生产小口径轴承钢管的方法,其特征在于,依次包括以下步骤:
对实心圆管坯加热穿孔形成第一坯管;
在所述第一坯管的内表面喷涂抗氧化剂和抗氧化气体,形成第二坯管;
将表面喷涂有润滑剂的芯棒***第二坯管内通过三辊轧机多机架轧制,形成第三坯管;
轧制完成后,将芯棒和第三坯管分离,将满足第一预设温度的第三坯管在减径机或定径机进行减径或定径以及减壁形成第四坯管,并控制第四坯管的终扎温度为第二预设温度;
将第四坯管冷却至第三预设温度,对冷却后的第四坯管进行后期处理,形成小口径轴承钢管。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,芯棒表面喷涂的润滑剂为含量不少于30g/m2的石墨水基或油基润滑剂。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一预设温度为920℃-1000℃。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二预设温度为820℃-930℃。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将第四坯管冷却至第三预设温度,包括:
将第四坯管以大于6℃/s的冷却速度通过快速冷却装置,在冷却至600-700℃时进入冷床进行空冷,冷却到550℃-650℃时再空冷至室温。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,采用水,或水和空气做为冷却介质,三套以上带有环状或环状带有椭圆喷嘴的水环,保持水压大于0.1MPa在快速冷却装置进行冷却。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述抗氧化剂为硼砂,所述抗氧化气体为氮气。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述第一坯管的内表面喷涂抗氧化剂和抗氧化气体,包括:
按照抗氧化气体的压力不小于0.2MPa,抗氧化剂在第一坯管内表面的喷涂量不小于40g/m2,时间大于4s的条件在所述第一坯管的内表面进行喷涂。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对实心圆管坯加热,包括:
对实心圆管坯加热到1100-1180℃。
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