專利名稱：高強(qiáng)度低成本連軋管機(jī)芯棒用鋼及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型高強(qiáng)度低成本連軋管機(jī)芯棒材料。目前市場(chǎng)上的用鋼為H13和Hll等高合金熱作模具鋼，而本發(fā)明涉及的鋼種為一種中低合金鋼。
背景技術(shù)：
世界上第一套大口徑MPM連軋管機(jī)于1978年在意大利達(dá)爾明鋼管廠建成投產(chǎn)。 MPM的出現(xiàn)將連軋管工藝技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)全新的水平，由于MPM在技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率等方面的諸多優(yōu)勢(shì)，一經(jīng)問世便在全世界得到迅速推廣和應(yīng)用。尤其是上世紀(jì)八十年代以來，受石油產(chǎn)業(yè)對(duì)油井管需求旺盛的影響，促使了 MPM技術(shù)的飛速發(fā)展。近年來我國引進(jìn)多條MPM生產(chǎn)線，其主要耗材芯棒基本依賴進(jìn)口，大直徑芯棒技術(shù)含量高、制造難度大，目前只有法國、意大利、德國等少數(shù)幾個(gè)國家具有生產(chǎn)能力。我國目前的芯棒制造能力與國外差距很大，尤其是大直徑芯棒，尺寸在O^SOmm規(guī)格以上的芯棒制造還是空白，全部依賴進(jìn)口，進(jìn)口芯棒不僅價(jià)格昂貴，而且供貨周期長，供需矛盾十分突出ο大口徑連軋管機(jī)芯棒制造技術(shù)難點(diǎn)存在兩個(gè)方面一是缺乏高質(zhì)量大直徑芯棒坯的制造技術(shù)和設(shè)備；二是缺乏芯棒熱處理的組織控制、長桿件機(jī)械加工的精度控制以及表面鍍硬鉻的相關(guān)技術(shù)和裝備。首先，大直徑芯棒坯的制造需要高質(zhì)量的大型熱作模具鋼鋼錠，由于尺寸效應(yīng)，鋼錠越大，其冶金質(zhì)量、碳化物、偏析控制難度將大幅度提高。優(yōu)質(zhì)芯棒坯的制造，不僅需要真空精煉、電渣重熔等先進(jìn)的冶金質(zhì)量控制設(shè)備作為基本條件，還需要高溫均質(zhì)、多向鍛造、 組織超細(xì)化等最先進(jìn)的技術(shù)和裝備作保證。其次，根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于芯棒這類細(xì)長類的大型模具鋼產(chǎn)品需要專業(yè)的帶雙操作機(jī)的大噸位快鍛機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，國內(nèi)幾乎沒有這類專業(yè)設(shè)備。而且，只有系統(tǒng)地掌握從大型鋼錠冶金質(zhì)量與組織控制、鍛后組織控制、芯棒坯組織控制，到芯棒的淬火熱處理、回火熱處理系列成套微觀組織控制技術(shù)，才能充分發(fā)揮模具鋼中合金元素的強(qiáng)韌化作用，制造出兼有優(yōu)良高溫強(qiáng)度而且價(jià)格比較低廉的大直徑芯棒，滿足實(shí)際使用的需求。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明針對(duì)芯棒用鋼的成分優(yōu)化、冶金質(zhì)量控制、鍛、軋工藝控制、應(yīng)用性技術(shù)等研究工作，開發(fā)出新型連軋管機(jī)高強(qiáng)度低成本芯棒用鋼材料，以期替代進(jìn)口的昂貴的芯棒。本發(fā)明的特征在于
1、成分設(shè)計(jì)在H13的基礎(chǔ)上降低了合金含量，通過一定的處理，強(qiáng)度能與H13相當(dāng)，但是噸鋼成本價(jià)格大幅下降；
2、合金成分該新型高強(qiáng)度低成本連軋管機(jī)芯棒用鋼的主要合金元素為(質(zhì)量百分
比)CN 102330025 A
說明書
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Cr Mo
0. 04-0. 08%
C
Si
Mn
3. 0-6. 0 % 0. 40-0. 75% V
0. 35-0. 45% 0. 8-1. 5 % 彡 0. 9%
0. 30-0. 80%
Nb
其余為1 和不可避免的雜質(zhì)元素，雜質(zhì)元素中S 彡0. 005% ；P 01% ；0 30ppm。
高強(qiáng)度低成本連軋管機(jī)芯棒用鋼的制備工藝，該制備工藝采用如下步驟進(jìn)行
A.熔煉將合金按權(quán)利要求1的配方配料后放置于電爐中，在1500°C以上的溫度進(jìn)行熔煉，澆注Φ 200mm-Φ 800mm電極棒；
B.電渣重熔電渣重熔的參數(shù)為化渣電壓50-65V，電流3000-5000A、電制度電壓57-59V,電流11000-12000A、封頂電壓57-59V，填充比為0. 8 ；C.D.
于6;E.F.
退火于700°C保溫8小時(shí)后隨爐冷卻；
鍛造鋼錠加熱至1150 1250°C，進(jìn)行多向鍛造，終鍛溫度彡850°C，鍛造比大
鍛后退火于700°C退火8小時(shí)，隨爐冷卻；
熱處理940-960 V淬火，600-630 V回火兩次，每次兩小時(shí)。


圖1為發(fā)明鋼在推薦熱處理?xiàng)l件下與成品H13實(shí)心芯棒的強(qiáng)度，噸鋼成本價(jià)格比較。
-種鋼，其主要成分如下(質(zhì)量百分比) Si1. 3%
Cr 4. 76% V 0. 59%
Fe余量
具體實(shí)施例方式
1.本實(shí)施例生產(chǎn)了-C0. 40%
Mn彡 0. 9%
Mo0. 56%
Nb0.06%
制備工藝及熱處理工藝
A.熔煉合金按上述成分設(shè)計(jì)后，進(jìn)行電爐熔煉，將上述配方中的配合料放置于電爐中，在1500°C以上的溫度進(jìn)行熔煉，澆注Φ 400mm-Φ 450mm電極棒；
B.電渣重熔電渣重熔后可降低氣體和夾雜物的含量，并獲得成份均勻、組織致密、質(zhì)量高的鋼錠，化渣電壓58V，電流3000-5000A、電制度電壓57V，電流11500A、封頂電壓 58V，填充比為0.8 ；
C.退火于700°C以上保溫8小時(shí)后隨爐冷卻；
D.鍛造鋼錠加熱至1150 1250°C，進(jìn)行多向鍛造，終鍛溫度彡850°C，鍛造比大于6;E.鍛后退火于700°C退火8小時(shí)，隨爐冷卻；
F.熱處理950°C淬火，620°C回火兩次，每次兩小時(shí)；
G.硬度及抗拉強(qiáng)度在推薦的熱處理工藝條件下，硬度值為344-377HB，σ b達(dá)到 1200MPa 左右。 優(yōu)點(diǎn)及效果
經(jīng)合金優(yōu)化設(shè)計(jì)以及推薦熱處理工藝，該新型高強(qiáng)度低成本連軋管機(jī)芯棒用鋼的強(qiáng)度能與H13相當(dāng)，353HB時(shí)達(dá)到1200ΜΙ^左右，但是噸鋼成本價(jià)格較H13大幅下降，為Η13 的60%左右。
權(quán)利要求
1.高強(qiáng)度低成本連軋管機(jī)芯棒用鋼，其特征在于該鋼的成分以質(zhì)量百分含量計(jì)為C: 0. 35-0. 45% ；Si :0. 8-1. 5% ；Mn 彡 0. 9% ；Cr :3. 0-6. 0% ；Mo :0. 40-0. 75% ；V :0. 30-0. 80% ； Nb 0. 04-0. 08% ；其余為 Fe。
2.高強(qiáng)度低成本連軋管機(jī)芯棒用鋼的制備工藝，其特征在于該制備工藝采用如下步驟進(jìn)行A.熔煉將合金按權(quán)利要求1的配方配料后放置于電爐中，在1500°C以上的溫度進(jìn)行熔煉，澆注Φ 200mm-Φ 800mm電極棒；B.電渣重熔電渣重熔的參數(shù)為化渣電壓50-65V，電流3000-5000A、電制度電壓 57-59V,電流 11000-12000A、封頂電壓 57-59V，填充比為 0. 8 ；C.退火于700°C保溫8小時(shí)后隨爐冷卻；D.鍛造鋼錠加熱至1150 1250°C，進(jìn)行多向鍛造，終鍛溫度彡850°C，鍛造比大于6；E.鍛后退火于700°C退火8小時(shí)，隨爐冷卻；F.熱處理940-960°C淬火，600-630°C回火兩次，每次兩小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度低成本連軋管機(jī)芯棒用鋼材料。該材料的成分以質(zhì)量百分含量計(jì)為C0.35-0.45%；Si:0.8-1.5%；Mn≤0.9%；Cr3.0-6.0%；Mo0.40-0.75%；V0.30-0.80%；Nb0.04-0.08%；其余為Fe。該材料的制備工藝是電爐熔煉→電渣重熔→退火→鍛造→退火后，具有良好的機(jī)加工性能；再經(jīng)過熱處理(淬火→高溫回火)。該鋼種含有較低含量的合金元素，在推薦熱處理工藝條件下，硬度為353HB左右時(shí)，強(qiáng)度能達(dá)到1200MPa左右，與傳統(tǒng)的芯棒用鋼H13性能相當(dāng)，但是噸鋼的成本價(jià)格為H13的60%左右，生產(chǎn)成本大幅降低。
文檔編號(hào)C21D1/18GK102330025SQ201110257299
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者吳曉春, 李豐, 許珞萍, 閔永安 申請(qǐng)人:上海大學(xué)