用于連軋機(jī)組的空心芯棒的熱處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于連軋機(jī)組的空心芯棒的熱處理方法，該熱處理方法包括：加熱步驟，將待熱處理的空心芯棒在燃?xì)鉅t內(nèi)均勻升溫至900℃，保證加熱時(shí)間為5～6小時(shí)；淬火步驟，空心芯棒出燃?xì)鉅t之后，對加熱后的空心芯棒進(jìn)行淬火，在淬火時(shí)提高水對空心芯棒的冷卻能力和內(nèi)部、外部同時(shí)均勻冷卻；回火步驟，在600～640℃回火18～26小時(shí)，然后使空心芯棒出爐。通過該方法解決低成本合金鋼空心芯棒采用傳統(tǒng)淬火工藝由于冷卻不足、不均勻造成空心芯棒頭部、中部、尾部硬度不均勻及抗回火穩(wěn)定性與連軋機(jī)組芯棒普遍選用的4Cr5MoV1Si號鋼相比偏低現(xiàn)象。得到的空心芯棒硬度均勻并與4Cr5MoV1Si號鋼芯棒相比具有較高抗回火穩(wěn)定性；使低合金鋼（30Cr2MoV）成為制造芯棒材質(zhì)之一。降低芯棒的生產(chǎn)成本。
【專利說明】用于連軋機(jī)組的空心芯棒的熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空心芯棒的熱處理方法，具體地，涉及一種用于連軋機(jī)組的空心芯棒的熱處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]芯棒是生產(chǎn)無縫鋼管的連軋機(jī)組中所使用的最重要的變形工具之一。其消耗量較大，并且它的質(zhì)量和成本直接關(guān)系到無縫鋼管生產(chǎn)的質(zhì)量和效益。而無縫鋼管軋制在過程中芯棒的工作條件十分惡劣，其表面承受著壓應(yīng)力、摩擦力和冷熱交變應(yīng)力等。長時(shí)間工作的芯棒會(huì)出現(xiàn)表面熱疲勞龜裂、機(jī)械劃傷、剝落掉塊、鍍鉻層損壞等缺陷。然而，芯棒質(zhì)量的好壞，直接影響到軋制過程中能否順利進(jìn)行并且所軋制鋼管質(zhì)量能否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，以及鋼管制造成本的高低。
[0003]多年來，國內(nèi)各無縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)的芯棒多數(shù)依靠進(jìn)口，進(jìn)口芯棒不僅價(jià)格十分昂貴，并且交貨時(shí)間難以控制，對生產(chǎn)造成一定的影響，這嚴(yán)重制約著我國無縫鋼管產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此，迫切需要研制開發(fā)一種大規(guī)模芯棒的制造方法，以滿足國內(nèi)市場的需求。據(jù)相關(guān)資料分析，我國已投產(chǎn)和即將投產(chǎn)的連軋管機(jī)組共有26套，連軋管機(jī)組年產(chǎn)量能在1000萬噸以上，按照連軋管機(jī)組平均消耗1.0kg/t管計(jì)算，年消耗芯棒近I萬噸。由此可見，隨著鋼管業(yè)競爭的日益加劇，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，而影響鋼管生產(chǎn)成本的重要因素之一則是芯棒的成本。如何提高芯棒的質(zhì)量，降低芯棒生產(chǎn)成本是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于連軋機(jī)組的空心芯棒的熱處理方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于連軋機(jī)組的空心芯棒的熱處理方法，所述熱處理方法包括如下步驟:加熱步驟，將待熱處理的空心芯棒在燃?xì)鉅t內(nèi)均勻升溫至900°C，保證加熱時(shí)間為5~6小時(shí)；淬火步驟，空心芯棒出燃?xì)鉅t之后，對加熱后的空心芯棒進(jìn)行淬火，在淬火時(shí)空心芯棒的內(nèi)部和外部同時(shí)冷卻，以提高淬火介質(zhì)對空心芯棒的冷卻能力以及均勻性；回火步驟，在燃?xì)鉅t內(nèi)將淬火后的空心芯棒加熱升溫至600~640°C保證回火18~26小時(shí)，然后使空心芯棒出爐。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,在淬火步驟中，淬火介質(zhì)為水。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，空心芯棒的材質(zhì)是30Cr2MoV號鋼。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，淬火時(shí)間為300s~3600s。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，30Cr2MoV號鋼的化學(xué)成分按重量百分比計(jì):C0.31%~0.34%、Mn0.4% ~0.7%、Si0.17% ~0.40%、P ≤ 0.008%、S ≤ 0.003%、Cr2.30% ~2.70%、Mo0.60% ~0.65%、V0.20% ~0.25%、Cu ≤ 0.20%、Sn ≤ 0.064%、As ≤ 0.03%，其余為鐵和不
可避免的雜質(zhì)。[0010]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，空心芯棒的尺寸為φ 404.7mmX140mmX 13500mm。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的用于連軋機(jī)組的空心芯棒((R 404.7mmX 140mmX 13500mm)的熱處理方法，得到的空心芯棒硬度均勻并具有較高抗回火穩(wěn)定性；使低合金鋼(30Cr2MoV)成為制造空心芯棒(少404.7mmX 140mmX 13500mm)材質(zhì)之一。另外，降低了芯棒的生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的對實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述和/或其它目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中:
[0013]圖1示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例的空心芯棒內(nèi)部冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的用于連軋機(jī)組的空心芯棒的熱處理方法進(jìn)行詳細(xì)的描述。 [0015]本發(fā)明提供一種用于連軋機(jī)組的空心芯棒的熱處理方法，該熱處理方法包括:加熱工藝、淬火工藝、回火工藝以及冷卻工藝。
[0016]具體地講，在加熱工藝的步驟中，需要將待熱處理的空心芯棒104放入到加熱爐(例如，可以是燃?xì)鉅t)中進(jìn)行加熱，加熱溫度為900°C _1020°C，加熱保溫時(shí)間為5~6h。
[0017]在淬火工藝的步驟中，需要對加熱后的空心芯棒104進(jìn)行淬火。具體地講，以水作為淬火介質(zhì)，對空心芯棒104的內(nèi)部和外部同時(shí)進(jìn)行冷卻從而提高水對空心芯棒104冷卻能力以及均勻性，其中，對于空心芯棒104的外部冷卻采用現(xiàn)在技術(shù)中常用的淬火冷卻裝置并且采用本領(lǐng)域?qū)Υ慊鸪Ｓ玫默F(xiàn)有工藝來執(zhí)行，而對于空心芯棒104的內(nèi)部冷卻可通過如圖1中所示的空心芯棒內(nèi)部冷卻裝置來執(zhí)行，該空心芯棒內(nèi)部冷卻裝置100包括用于輸送淬火介質(zhì)的泵102、用于將淬火介質(zhì)輸送至空心芯棒104內(nèi)部的管道101以及控制管道中淬火介質(zhì)的壓力的壓力表103，但本發(fā)明并不限于此。另外，在本發(fā)明中，可通過控制空心芯棒內(nèi)部冷卻裝置100的管道101直徑和壓力表103的壓力使得空心芯棒的內(nèi)部的冷卻更加均勻，優(yōu)選地，管道的直徑可為80~200mm，壓力可控制在0.05~2MPa。此外，在對空心芯棒的內(nèi)部進(jìn)行冷卻時(shí)，優(yōu)選地，淬火介質(zhì)水的溫度可以控制在20°C左右。在本發(fā)明中，優(yōu)選地，淬火時(shí)間可為300s~3600s。
[0018]在回火工藝的步驟中，加熱升溫至600~640°C保溫18~26h。采用空冷的方式對回火后的空心芯棒104進(jìn)行冷卻。
[0019]另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，30Cr2MoV號鋼(GB)標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)成分按重量百分比計(jì):C0.26% ~0.34%、ΜηΟ.4% ~0.7%, Si0.17% ~0.40%,P ( 0.035%, S ^ 0.035%、Cr2.30% ~
2.70%、Μο0.15% ~0.25%,V0.10% ~0.20%,Cu ( 0.20%,Sn ( 0.064%。但是在本發(fā)明中，為提高空心芯棒材質(zhì)的淬透性以及抗回火穩(wěn)定性，優(yōu)選地，空心芯棒104的材質(zhì)為30Cr2MoV號鋼，即為:C0.31% ~0.34%,Mn0.4% ~0.7%, Si0.17% ~0.40%,P ( 0.008%、S ( 0.003%、Cr2.30% ~2.70%、Mo0.60% ~0.65%、V0.20% ~0.25%、Cu ( 0.20%、Sn ( 0.064%、As ( 0.03%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過30Cr2MoV材質(zhì)的空心芯棒替代4Cr5MoVlSi材質(zhì)的芯棒，使得Cr含量由4.50%~5.50%降為2.30%~2.70%, Mo含量由1.00% ~1.50% 降為 0.60% ~0.65%, V 含量由 0.80% ~1.20% 降為 0.20% ~0.25%,經(jīng)對比,本發(fā)明節(jié)約了芯棒材質(zhì)中加入的Cr、Mo、V等貴合金元素的含量，節(jié)約成本在50%以上。
[0020]此外，本發(fā)明的空心芯棒104的尺寸可為內(nèi)徑少404.7mmX壁厚140mmX長度13500mm。
[0021]本發(fā)明通過采用對空心芯棒(φ 404.7mmX140mmX 13500mm)內(nèi)孔控制流量冷卻，利用水溫、流速對冷卻能力影響而提高水對空心大芯棒冷卻能力，解決了低成本合金鋼空心芯棒采用傳統(tǒng)淬火由于冷卻不足、不均勻造成空心芯棒頭部、中部、尾部硬度不均勻及抗回火穩(wěn)定性偏低現(xiàn)象，對空冷后的空心芯棒進(jìn)行硬度檢測頭部、中間、尾部硬度波動(dòng)(30HB。
[0022]另外，本發(fā)明得到的空心芯棒硬度均勻并具有較高抗回火穩(wěn)定性；使低合金鋼(30Cr2MoV)成為制造芯棒材質(zhì)之一。
[0023]另外，本發(fā)明的方法降低了芯棒的生產(chǎn)成本。
[0024]示例 1
[0025]對30Cr2MoV 號鋼的空心芯棒 104 ( Φ 404.7mmX 140mmX 13500mm)進(jìn)行熱處理。其中，30Cr2MoV號鋼的化學(xué)成分按重量百分比計(jì):C0.31%~0.34%、Mn0.4%~0.7%、Si0.17% ~0.40%,P ( 0.008%, S ( 0.003%、Cr2.30% ~2.70%、Mo0.60% ~0.65%, V0.20% ~
0.25%、Cu ( 0.20%、Sn ( 0.064%、As ( 0.03%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0026]將該空心芯棒104置于燃?xì)鉅t中加熱至900°C后，保溫6h。對加熱后的空心芯棒104進(jìn)行淬火，淬火時(shí)間為720s，對于空心芯棒104的外部冷卻采用現(xiàn)在技術(shù)中常用的淬火冷卻裝置并且采用本領(lǐng)域?qū)Υ慊鸪Ｓ玫默F(xiàn)有工藝來執(zhí)行，對于空心芯棒104內(nèi)部冷卻采用空心芯棒內(nèi)部冷卻裝置100對空心芯棒的內(nèi)部進(jìn)行冷卻，該空心芯棒104內(nèi)部冷卻裝置100包括用于將水(溫度為20°C)輸送至空心芯棒內(nèi)部的管道101、用于輸送淬火介質(zhì)的泵102以及控制管道I中淬火介質(zhì)的壓力的壓力表103，同時(shí)空心芯棒內(nèi)部冷卻裝置100中的管道101的直徑為100mm，壓力表103的壓力為0.5MPa。將淬火后的空心芯棒104加熱升溫至610°C，回火26h。對回火后的空心芯棒104進(jìn)行空冷。對熱處理后的空心芯棒進(jìn)行力學(xué)性能測試，其結(jié)果如表1中所示。
[0027]對例1
[0028]對4Cr5MoVlSi號鋼芯棒(內(nèi)徑Φ 380mmX長度13500mm)進(jìn)行熱處理。
[0029]其中，4Cr5MoVlSi (GB)號鋼的化學(xué)成分按重量百分比計(jì):C0.30%~0.38%、Mn ≤0.60%、Si0.70% ~1.40%、P ≤ 0.005%、S≤ 0.003%、Cr4.50% ~5.50%、Mol.00% ~
1.50%、V0.80% ~1.20%、Cu ≤0.20%、Sn ≤ 0.064%、As ≤0.03%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0030]將該芯棒置于加熱爐中加熱至1030°C后，保溫6h。將加熱后的芯棒在油中進(jìn)行淬火，淬火時(shí)間為2.5小時(shí)。將淬火后的芯棒加熱升溫至610°C，回火26h，二次回火。對回火后的芯棒進(jìn)行空冷。對熱處理后的芯棒進(jìn)行力學(xué)性能測試，其結(jié)果如表1中所示。
[0031]表1常溫機(jī)械性能對比表
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種用于連軋機(jī)組的空心芯棒的熱處理方法，所述熱處理方法包括下述步驟: 加熱步驟，將待熱處理的空心芯棒在燃?xì)鉅t內(nèi)均勻升溫至900°c，保證加熱時(shí)間為5~6小時(shí)； 淬火步驟，空心芯棒出燃?xì)鉅t之后，對加熱后的空心芯棒進(jìn)行淬火，在淬火時(shí)空心芯棒的內(nèi)部和外部同時(shí)冷卻，以提高淬火介質(zhì)對空心芯棒的冷卻均勻性； 回火步驟，在燃?xì)鉅t內(nèi)將淬火后的空心芯棒加熱升溫至600~640°C保證回火18~26小時(shí)，然后使空心芯棒出爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其中，在淬火步驟中，淬火介質(zhì)為水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其中，空心芯棒的材質(zhì)是30Cr2MoV鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理方法,其中，淬火時(shí)間為300s~3600s。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱處理方法，其中，30Cr2MoV號鋼的化學(xué)成分按重量百分比計(jì):C0.31% ~0.34%、ΜηΟ.4% ~0.7%, Si0.17% ~0.40%、Ρ ≤ 0.008%、S ≤ 0.003%、Cr2.30% ~2.70%,Mo0.60% ~0.65%、V0.20% ~0.25%, Cu ≤0.20%、Sn ≤ 0.064%, As ≤ 0.03%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其中，空心芯棒的尺寸為404.7mmX 140mmX 13500mm。
【文檔編號】C21D9/00GK103740918SQ201310687454
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】康強(qiáng) 申請人:攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司