CN1233481C - 一种中空钎钢轧制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中空钎钢的轧制工艺。一种中空钎钢轧制工艺，其工序有中频感应加热工序，二辊斜轧穿孔工序，三辊带芯斜轧减径工序，三辊纵轧定径成型工序，控制冷却工序，其特征是：在中频感应加热工序后还有工频均热工序，所采用的设备是工频均热炉；三辊纵轧定径成型工序带圆芯棒轧制。本发明是在轧钢工艺中加热工序后加入了工频均热工序，保证轧制后的中空钎钢成品内部金相组织均匀；在减径及纵轧成型工序中全部采用采用中心孔带芯棒轧制工艺，改善了中空钎钢轧材金相组织，消除了中心孔内表面螺旋纹及其它轧制缺陷，延长了钎钢的使用寿命。本发明用于轧制圆形、正六边形、正七边形、正八边形、正九边形中空钎钢。
Description
技术领域
本发明属于钎钢生产领域，特别是中空钎钢的轧制工艺。
背景技术
钎钢轧制质量是影响钎钢寿命的重要因素之一，特别是钎钢的外表面及内孔的轧制质量对疲劳极限的影响最大。
目前，国外以瑞典Sandvik公司为代表，采用的是“钢坯钻孔带芯热轧法”，简称“钻孔法”。该法将精炼钢圆坯扒皮、钻通孔后，***高锰钢芯棒，然后用燃油或燃气加热，在专用的多台短应力线轧机上，经过19～21道次轧成内切圆直径φ19～φ51mm的六角或圆形中空钎钢，其生产过程和工艺流程为：50吨电炉初炼、钢包炉外精炼、真空炉脱气、连铸方坯、开坯轧制(圆坯尺寸：φ122×1340、φ132×1380、φ146×1340mm)、圆坯扒皮、圆坯钻中心通孔、装高锰钢芯、油气加热、可逆式二辊轧机粗轧(9道次)、三辊轧机中间轧制、七架平立辊短应力轧机精轧成材、在线检测、冷床控冷、剪头抽芯、校直、定尺寸、精整、终检、包装入库。此法工艺成熟，圆坯扒皮、钻孔使坏料钢质更好，多道次无张力纵轧，使成材组织和应力状态良好，产品几何尺寸精度高，内外表面质量好。加上其在钢种、冶炼和制钎工艺方面的经验积累，故其整钎、钎杆的成品实物质量长期居于世界领先水平，迄今没有遇到大的挑战。但正因为如此，其百年不变的工艺流程也有不足之处：①此法工艺复杂，要求很高的管理水平；②明火加热，对钢质和环境有不利影响；③现代技术提高钢质并非必须扒皮、钻孔不可，采用钻孔、扒皮工艺使钎钢成材率降低了约12～15％；④需要配备大量的钻孔、扒皮专用设备，钻孔所用的φ30～φ48mm喷吸式钻头耗量很大(每支仅能钻孔18～25m)；⑤需要增加制备和回收80Mn14等高锰钢芯材的冶轧工艺和设备；⑥需要增加抽芯工艺和设备，又进一步降低了钎钢的成材率。因此，该工艺生产流程长，设备投资多，钢材浪费大，产品成本高，还有一定的环境污染。
鉴于以上因素，在90年初，国内由各方面专家根据中国当时国情和企业现有条件，于1993年研制成功的一种中空钎钢生产新工艺：“热穿—热轧法”。“热穿—热轧法”中空钎钢主要生产工序：进料、中频感应加热、二辊斜轧穿孔、三辊斜轧减径、六辊纵轧成型、冷床控制冷却、成品出料。“热穿—热轧法”的优点是采用了电加热，减径后无张力一次纵轧成材，不需准备芯材和抽芯，中心孔比较圆正，成材率高，可生产φ19～φ51mm全系列钎钢产品，且一次投资省，产品成本低，无环境污染，自动化程度高。此法的缺点之一是坯料经中频加热后，内外温差较大，经轧制后的成品内部金相组织不均匀；缺点之二是坯料经二辊斜轧穿孔工序后，在三辊空心斜轧减径、六辊空心纵轧成型工序中，坯料被强制拉伸及扭转下变形，中心孔尺寸得不到控制(无芯棒轧制)，会产生较深的螺旋纹和褶皱，加剧了中心孔内表面的抗疲劳应力缺陷，所生产的中空钎钢质量问题仍较突出，使用寿命较短，距离国际先进水平仍有较大差距。
国内为此做了一些有益的探索，其要点是在三辊减径工序增加了对中心孔起支承作用的芯棒进行轧制。在轧制过程中，由于芯棒与中心孔内表面间摩擦力的作用，中心孔在径向压力及摩擦力的作用下限制了内表面金属的扭转，部分地清除了穿孔工序产生的螺旋线及毛刺等缺陷，改善了中空钎钢的金相组织，提高了中心孔内表面质量。其生产工艺为：坯料明火加热、二辊斜轧穿孔、三辊带芯斜轧减径、轧头、六辊热拔成型。这种轧制工艺的缺点是：①明火加热有环境污染，加热时间较长，自动化程度较低，坯料氧化脱碳较难控制；②热拔成型工序仍为无芯棒轧制，且在张力状态下成型，成品钎钢材料金相组织、中心孔尺寸、内表面螺旋纹仍得不到更好控制，寿命没有达到理想状态；③热拔成型工艺因轧头降低了钎钢的成材率，且对大直径和超长重型钎钢的生产受到了限制。
综上所述，造成目前钎钢寿命短的主要原因是轧制生产工艺上的问题：一是圆钢坯料加热内外温差较大，二是减径及成型工序中心孔形状与内表面质量无法保证。
发明内容
本发明的目的就是提供一种能准确控制圆钢坯料温度、减少坯料内外温差、改善中空钎钢轧材金相组织、消除中心孔内表面螺旋纹的中空钎钢轧制工艺。
为达此目的，本发明的发明构思是在圆钢坯料加热工序后，穿孔工序前增加能够控制坯料温度、减少坯料内外温差的工频均热工序，保证轧制后的中空钎钢成品内部金相组织均匀。
轧制圆形中空钎钢是在穿孔工序后，在三辊斜轧减径及三辊纵轧定径成型工序中，全部采用中心孔带芯棒轧制工艺(即：“穿孔—全程带芯钎钢轧制工艺”)。轧制正多边形中空钎钢是在穿孔工序后，在三辊斜轧减径及多辊纵轧成型工序中，全部采用中心孔带芯棒轧制工艺(即：“穿孔—全程带芯钎钢轧制工艺”)。这就改善了中空钎钢轧材金相组织，消除了中心孔内表面螺旋纹及其它轧制缺陷，延长了钎钢的使用寿命。
为实现本发明的目的，本发明的技术方案是在穿孔工序前增加工频均热工序，确保坯料内外温差控制在±30℃以内，其轧制工艺为：进料、中频感应加热、工频均热、二辊斜轧穿孔、三辊带芯斜轧减径、三辊纵轧定径成型、控制冷却、成品出料，工频均热工序所使用的设备是工频均热炉。由于此工艺加入了工频均热工序，保证了轧制后的中空钎钢成品内部金相组织均匀，从而提高了中空钎钢的疲劳极限，延长了使用寿命。此工艺用于轧制圆形中空钎钢。
中空钎钢应用较多的是正多边形中空钎钢。轧制正多边形中空钎钢的工艺为：进料、中频感应加热、工频均热、二辊斜轧穿孔、三辊带芯斜轧减径、多辊纵轧成型、控制冷却、成品出料；多辊纵轧成型指的是：六辊纵轧成型、七辊纵轧成型、八辊纵轧成型、九辊纵轧成型；所使用的设备分别是：六辊纵轧成型机、七辊纵轧成型机、八辊纵轧成型机、九辊纵轧成型机，其纵轧机分别均匀布置轧辊，分别为六辊或七辊或八辊或九辊。正多边形指的是：正六边形、正七边形、正八边形、正九边形；其中：正六边形是目前广泛使用的中空钎钢，正七边形、正八边形、正九边形中空钎钢我们已经申请实用新型专利(申请号：03254996.2)。此工艺用于轧制正六边形、正七边形、正八边形、正九边形中空钎钢。
在轧制中空钎钢时采用“穿孔—全程带芯钎钢轧制工艺”。
对于圆形中空钎钢全程带芯即：减径工序、定径工序全部带圆芯棒轧制。其轧制工艺为：进料、中频感应加热、工频均热、二辊斜轧穿孔、三辊带芯斜轧减径、三辊带芯纵轧定径成型、控制冷却、成品出料。减径工序、定径成型工序全部带圆芯棒轧制(芯棒直径大小，依据不同规格，按照中空钎钢标准确定)。此工艺用于轧制圆形中空钎钢。
对于正多边形中空钎钢全程带芯指的是：减径工序、纵轧成型工序全部带圆芯棒轧制。其轧制工艺为：进料、中频感应加热、工频均热、二辊斜轧穿孔、三辊带芯斜轧减径、多辊带芯纵轧成型、控制冷却、成品出料；其中多辊纵轧成型指的是：六辊纵轧成型、七辊纵轧成型、八辊纵轧成型、九辊纵轧成型；所使用的设备分别是：六辊纵轧成型机、七辊纵轧成型机、八辊纵轧成型机、九辊纵轧成型机，其纵轧机分别均匀布置轧辊，分别为六辊或七辊或八辊或九辊。减径工序、纵轧成型工序全部带圆芯棒轧制(芯棒直径大小，依据不同规格，按照中空钎钢标准确定)。此工艺用于轧制正六边形、正七边形、正八边形、正九边形中空钎钢。
由于采用了“穿孔—全程带芯钎钢轧制工艺”，确保了中空钎钢中心孔的同轴度、圆柱度及表面粗糙度要求，改善了中空钎钢轧材金相组织，消除了中心孔内表面螺旋纹及其它轧制缺陷，达到了进一步提高中空钎钢使用寿命的目的。
本发明是在轧钢工艺中加热工序后加入了均热工序，保证轧制后的中空钎钢成品内部金相组织均匀；在减径及纵轧成型工序中全部采用采用中心孔带芯棒轧制工艺，改善了中空钎钢轧材金相组织，消除了中心孔内表面螺旋纹及其它轧制缺陷，延长了中空钎钢的使用寿命。本发明用于轧制圆形、正六边形、正七边形、正八边形、正九边形中空钎钢。
具体实施方式
实施例1
带由工频均热工序的圆形中空钎钢轧制工艺流程及设备：
| 工序 | 设备 | |
| 1 | 进料 | |
| 2 | 中频感应加热(1150～1180℃) | 中频感应加热炉 |
| 3 | 工频均热(内外温差±30℃) | 多工位工频均热炉 |
| 4 | 二辊斜轧穿孔 | 二辊斜轧机 |
| 5 | 三辊带芯斜轧减径 | 三辊斜轧机 |
| 6 | 三辊纵轧定径成型 | 三辊纵轧定径机 |
| 7 | (轧后温度＞850℃)控制冷却 | 冷床 |
| 8 | 成品出料 | |
实施例2
带由工频均热工序的圆形中空钎钢全程带芯轧制工艺流程及设备：
| 工序 | 设备 | |
| 1 | 进料 | |
| 2 | 中频感应加热(1150～1180℃) | 中频感应加热炉 |
| 3 | 工频均热(内外温差±30℃) | 多工位工频均热炉 |
| 4 | 二辊斜轧穿孔 | 二辊斜轧机 |
| 5 | 三辊带芯斜轧减径 | 三辊斜轧机 |
| 6 | 三辊带芯纵轧定径成型 | 三辊纵轧定径机 |
| 7 | (轧后温度＞850℃)控制冷却 | 冷床 |
| 8 | 成品出料 |
实施例3
带由工频均热工序的正六边形中空钎钢轧制工艺流程及设备：
| 工序 | 设备 | |
| 1 | 进料 | |
| 2 | 中频感应加热(1150～1180℃) | 中频感应加热炉 |
| 3 | 工频均热(内外温差±30℃) | 多工位工频均热炉 |
| 4 | 二辊斜轧穿孔 | 二辊斜轧机 |
| 5 | 三辊带芯斜轧减径 | 三辊斜轧机 |
| 6 | 六辊纵轧成型 | 六辊纵轧成型机 |
| 7 | (轧后温度＞850℃)控制冷却 | 冷床 |
| 8 | 成品出料 | |
实施例4
带由工频均热工序的正七边形、正八边形、正九边形中空钎钢轧制工艺流程及设备：
| 工序 | 设备 | |
| 1 | 进料 | |
| 2 | 中频感应加热(1150～1180℃) | 中频感应加热炉 |
| 3 | 工频均热(内外温差±30℃) | 多工位工频均热炉 |
| 4 | 二辊斜轧穿孔 | 二辊斜轧机 |
| 5 | 三辊带芯斜轧减径 | 三辊斜轧机 |
| 6 | 七辊或八辊或九辊纵轧成型 | 七辊或八辊或九辊纵轧成型机 |
| 7 | (轧后温度＞850℃)控制冷却 | 冷床 |
| 8 | 成品出料 |
实施例5
带由工频均热工序的正六边形、正七边形、正八边形、正九边形全程带芯轧制中空钎钢工艺流程及设备：
| 工序 | 设备 | |
| 1 | 进料 | |
| 2 | 中频感应加热(1150～1180℃) | 中频感应加热炉 |
| 3 | 工频均热(内外温差±30℃) | 多工位工频均热炉 |
| 4 | 二辊斜轧穿孔 | 二辊斜轧机 |
| 5 | 三辊带芯斜轧减径 | 三辊斜轧机 |
| 6 | 六辊或七辊或八辊或九辊带芯纵轧成型 | 六辊或七辊或八辊或九辊纵轧成型机 |
| 7 | (轧后温度＞850℃)控制冷却 | 冷床 |
| 8 | 成品出料 | |
Claims (3)
1.一种中空钎钢轧制工艺，其工序有中频感应加热工序，二辊斜轧穿孔工序，三辊带芯斜轧减径工序，三辊纵轧定径成型工序，控制冷却工序，其特征是：在中频感应加热工序后还有工频均热工序，所采用的设备是工频均热炉；三辊纵轧定径成型工序带圆芯棒轧制。
2.一种中空钎钢轧制工艺，其工序有中频感应加热工序，二辊斜轧穿孔工序，三辊带芯斜轧减径工序，六辊纵轧成型工序，控制冷却工序，其特征是：在中频感应加热工序后还有工频均热工序，所采用的设备是工频均热炉；六辊纵轧成型工序带圆芯棒轧制。
3.一种中空钎钢轧制工艺，其工序有中频感应加热工序，二辊斜轧穿孔工序，三辊带芯斜轧减径工序，控制冷却工序，其特征是：在中频感应加热工序后还有工频均热工序，所采用的设备是工频均热炉，在三辊带芯斜轧减径工序后还有七辊纵轧成型工序或八辊纵轧成型工序或九辊纵轧成型工序，其纵轧机分别均匀布置轧辊，轧辊数为七辊或八辊或九辊；七辊纵轧成型工序或八辊纵轧成型工序或九辊纵轧成型工序带圆芯棒轧制。
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