一種限動(dòng)芯棒的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于芯棒生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種限動(dòng)芯棒的制備方法，經(jīng)選料-精煉-鍛造-粗加工-熱處理-精加工而成，所述精煉時(shí)選用H13鋼和Ni鋼作為原料，采用電弧爐冶煉+鋼包精煉/真空脫氣方式精煉，所加Ni的重量百分比為0.30~0.40%，精煉后澆注成鋼錠，鋼錠脫模后熱送鍛造。本發(fā)明公開了一種在保證材料具有高強(qiáng)度的同時(shí)、大幅提升限動(dòng)芯棒的沖擊韌性進(jìn)而提高限動(dòng)芯棒的使用壽命的限動(dòng)芯棒的制備方法。
【專利說(shuō)明】-種限動(dòng)芯棒的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于芯棒生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種限動(dòng)芯棒的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 限動(dòng)芯棒是生產(chǎn)熱軋無(wú)縫鋼管所必需的最重要的工模具，該產(chǎn)品在無(wú)縫鋼管軋制 過(guò)程中表面溫度在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)600°C?800°C，用后在冷卻平臺(tái)噴水激冷至100±20°C， 并迅速再次上線循環(huán)使用。軋制過(guò)程中限動(dòng)芯棒受限動(dòng)力作用，始終以設(shè)定速度前進(jìn)，承 受較大而復(fù)雜的交變載荷，主要失效特征為表面龜裂、環(huán)裂及沿軸線劃傷。隨著對(duì)限動(dòng)芯棒 產(chǎn)品研究的持續(xù)深入，結(jié)合各熱軋無(wú)縫管廠使用情況，發(fā)現(xiàn)通過(guò)提高材料的強(qiáng)度和沖擊韌 性可有效提高限動(dòng)芯棒使用壽命，其核心是合金元素的優(yōu)化配比、鍛造及熱處理技術(shù)?，F(xiàn)國(guó) 內(nèi)外最常用的一種芯棒材料是H13(4Cr5M 〇SiVl)鋼，因限動(dòng)芯棒長(zhǎng)徑比多在40以上，鍛造 時(shí)軸向變型量大增加了材料的各項(xiàng)異性，再加上材料合金元素設(shè)計(jì)等原因?qū)е缕錂M向沖擊 功不易保證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足提供一種在保證材料具有高 強(qiáng)度的同時(shí)、大幅提升限動(dòng)芯棒的沖擊韌性進(jìn)而提高限動(dòng)芯棒的使用壽命的限動(dòng)芯棒的制 備方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種限動(dòng)芯棒的制備方法，經(jīng)選料-精煉-鍛 造-粗加工-熱處理-精加工而成，其特征在于：所述精煉時(shí)選用H13鋼和Ni鋼作為原料， 采用EAF+LF/VD方式精煉，所加 Ni的重量百分比為0. 30?0. 40%，精煉后澆注成鋼錠，鋼 錠脫模后熱送鍛造。
[0005] 所述精煉過(guò)程控制鋼錠中部分化學(xué)成分的重量百分比如下：C為0. 30?0. 36%， Si 為 L 05 ?L 20%，Mn 為 0· 35 ?0· 45%，Cr 為 5. 10 ?5. 50%，Mo 為 L 30 ?L 45%，V 為 0· 85 ?1. 00%，Ni 為 0· 30 ?0· 40%，S 彡 0· 005%，P 彡 0· 008%。
[0006] 所述鍛造前控制加熱溫度為1230?1240°C，終鍛溫度為900°C，鍛造時(shí)采用油壓 機(jī)進(jìn)行鐓粗，變形量為28?30%。
[0007] 所述熱處理時(shí)采用正火+調(diào)質(zhì)工藝方式，正火溫度為970?980°C，保溫時(shí)間 為0.8?lh/100mm，正火霧冷至室溫，然后淬火，淬火溫度為1010?1020°C，保溫時(shí)間為 0. 8?lh/100mm，淬火后放入28?32°C的水基液中冷卻，冷卻系數(shù)15s/mm，而后回火。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的積極效果如下：本發(fā)明選用H13加 Ni鋼作為原料，適量 Ni的加入可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性；采用電弧爐冶煉+鋼包精煉/真空脫氣方式精煉，用 精煉鋼錠代替電渣錠，精煉后澆注成鋼錠，鋼錠脫模后熱送鍛造，可降低生產(chǎn)成本，同時(shí)避 免電渣時(shí)氣體含量增加和渣料中P的帶入，利于控制氮化物水平，降低回火脆性，從而提高 材料沖擊韌性；鍛造時(shí)采用油壓機(jī)進(jìn)行鐓粗，變形量28?30%，精鍛機(jī)成型，較大變形量 可增加壓實(shí)效果，使組織更加致密，提高橫向沖擊韌性；熱處理工藝采用正火+調(diào)質(zhì)方式進(jìn) 行，通過(guò)高溫正火可細(xì)化晶粒及均勻組織和成分，為淬火做好準(zhǔn)備；同時(shí)淬火時(shí)采用水基液 冷卻，提高了冷卻速度和淬透深度，使得奧氏體組織充分轉(zhuǎn)變成馬氏體組織，從而獲得較高 的橫向沖擊性能。
[0009] 本發(fā)明在保證材料具有高強(qiáng)度的同時(shí)，大幅提升限動(dòng)芯棒的沖擊韌性進(jìn)而提高限 動(dòng)芯棒的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為本發(fā)明生產(chǎn)限動(dòng)芯棒的熱處理工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)限動(dòng)芯棒的工藝得到的產(chǎn)品的性能進(jìn) 行對(duì)比來(lái)進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。
[0012] 本發(fā)明的實(shí)施例
[0013] 一種限動(dòng)芯棒的制備方法，選用芯棒鋼種H13加 Ni鋼，經(jīng)選料-精煉-鍛造-粗 加工-熱處理-精加工-鍍鉻而成，選料后采用EAF+LF/VD精煉方式，爐料由二級(jí)或二級(jí)以 上廢鋼、返回料頭、海綿鐵等組成，EAF氧化后出鋼，包中預(yù)脫氧及部分合金化，進(jìn)行LF/VD 吹氬精煉，出鋼前弱攪拌時(shí)間> 20min，出鋼鎮(zhèn)靜后采用氬氣保護(hù)澆注成鋼錠，鋼錠脫模后 熱送鍛造。
[0014] 精煉過(guò)程中控制鋼錠中部分化學(xué)成分的重量百分比為：C為0. 30?0. 36%，Si為 L 05 ?L 20 %，Mn 為 0· 35 ?0· 45 %，Cr 為 5. 10 ?5. 50 %，Mo 為 L 30 ?L 45 %，V 為 0· 85 ?1. 00%，Ni 為 0· 30 ?0· 40%，S 彡 0· 005%，P 彡 0· 008%。
[0015] 在車底式燃?xì)鉅t中加熱，加熱爐溫度為1230?1240°C，坯料溫度允許比爐溫低 30°C，終鍛溫度為900°C，在鍛造時(shí)采用油壓機(jī)進(jìn)行鐓粗，變形量28?30%，精鍛機(jī)成型。
[0016] 粗加工后進(jìn)行熱處理，采用高溫正火+調(diào)質(zhì)工藝方式進(jìn)行，如圖1所示，先進(jìn)行正 火，正火溫度970?980°C，保溫時(shí)間為0. 9h/100mm，霧冷至室溫，正火后采用調(diào)質(zhì)處理工 藝，淬火溫度為1010?1020°C，保溫時(shí)間為lh/100mm，使工件心部達(dá)到規(guī)定溫度、完成奧氏 體轉(zhuǎn)變并使其均勻化，然后放入28?32°C的水基液中連續(xù)冷卻，冷卻系數(shù)15s/mm，獲得馬 氏體組織，再進(jìn)行回火進(jìn)行馬氏體分解及殘余奧氏體的繼續(xù)轉(zhuǎn)變，獲得細(xì)小均勻的回火索 氏體組織，出爐空冷至KKTC以下，力學(xué)性能滿足使用的高沖擊韌性要求，然后進(jìn)行精加工 和鍍鉻。
[0017] 對(duì)照組實(shí)施例
[0018] 該對(duì)照例是現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)限動(dòng)芯棒的工藝，該工藝如下：選用芯棒鋼種為H13， 經(jīng)選料-精煉-鍛造-粗加工-熱處理-精加工-鍍鉻而成，選料后采用EAF+LF/VD精 煉方式，爐料由二級(jí)或二級(jí)以上廢鋼、返回料頭、海綿鐵等組成，出鋼前弱攪拌，攪拌時(shí)間 > 15min，出鋼鎮(zhèn)靜后采用氬氣保護(hù)澆注成鋼錠，鋼錠脫模后熱送鍛造，精煉過(guò)程控制鋼錠 化學(xué)成分為：C 為 0· 32 ?0· 42 %，Si 為 0· 70 ?L 20 %，Mn 彡 0· 60 %，Cr 為 4. 50 ?5. 50 %， Mo為1. 00?1. 50%，V為0. 78?1. 20%，P+S彡0. 020% ;在車底式燃?xì)鉅t中加熱，坯料 溫度允許比爐溫低40°C，鍛造時(shí)采用油壓機(jī)進(jìn)行鐓粗，精鍛機(jī)成型；粗加工后進(jìn)行熱處理， 采用溫正火+調(diào)質(zhì)工藝方式進(jìn)行，然后進(jìn)行精加工和鍍鉻。
[0019] 將以上本發(fā)明的實(shí)施例及對(duì)照例的產(chǎn)品按GB/T228和GB/T229現(xiàn)有測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 測(cè)試，為更好地說(shuō)明對(duì)比結(jié)果，本發(fā)明的實(shí)施例與對(duì)照例各取4個(gè)工件進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下 表1所示。對(duì)照例采用常規(guī)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，晶粒較為粗大，造成沖擊功偏低；而本發(fā)明工 藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，晶粒能夠很好地細(xì)化，同時(shí)淬火時(shí)采用水基液冷卻，提高了冷卻系數(shù)，使得 奧氏體組織充分轉(zhuǎn)變成馬氏體組織，從而獲得較高的橫向沖擊性能。
[0020] 表1本發(fā)明實(shí)施例與對(duì)照例產(chǎn)品的測(cè)試數(shù)據(jù)
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 一種限動(dòng)芯棒的制備方法，經(jīng)選料-精煉-鍛造-粗加工 -熱處理-精加工而成，其 特征在于：所述精煉時(shí)選用H13鋼和Ni鋼作為原料，，采用電弧爐冶煉+鋼包精煉/真空脫 氣方式精煉，所加 Ni的重量百分比為0. 3(Γ〇. 40%，精煉后澆注成鋼錠，鋼錠脫模后熱送鍛 造。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種限動(dòng)芯棒的制備方法，其特征在于：所述精煉過(guò)程控 制鋼錠中部分化學(xué)成分的重量百分比如下：C為0.3(H). 36%，Si為1.05?1.20%，Μη為 0· 35?0· 45%，Cr 為 5. 10?5· 50%，Mo 為 1. 30?1· 45%，V 為 0· 85?1. 00%，Ni 為 0· 30?0· 40%， S 彡 0· 005%，P 彡 0· 008%。
3. 如權(quán)利要求1至2任一項(xiàng)所述的一種限動(dòng)芯棒的制備方法，其特征在于：所述鍛造 前控制加熱溫度為123(T1240°C，終鍛溫度為900°C，鍛造時(shí)采用油壓機(jī)進(jìn)行鐓粗，變形量 為28?30%。
4. 如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種限動(dòng)芯棒的制備方法，其特征在于：所述熱處 理時(shí)采用正火+調(diào)質(zhì)工藝方式，正火溫度為97(T980°C，保溫時(shí)間為0. 8?lh/100mm，正火 霧冷至室溫，然后淬火，淬火溫度為l〇KTl〇2(TC，保溫時(shí)間為0. 8?lh/100mm，淬火后放入 28~32°C的水基液中冷卻，冷卻系數(shù)15s/mm，而后回火。
【文檔編號(hào)】C21D8/06GK104227350SQ201410441490
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】孟令賢, 徐寧, 高全德, 王子君 申請(qǐng)人:中原特鋼股份有限公司