專利名稱：連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種棒體生產(chǎn)工藝，尤其是涉及一種連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn) 工藝。
背景技術(shù)：
目前，無縫鋼管在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有十分重要的地位，無縫鋼管廣泛應(yīng)用于 石油、軍工、造船、機(jī)械、汽車、氣流體運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)。而限動(dòng)芯棒是無縫鋼管軋制的重要工具 之一，在軋制鋼管過程中將限動(dòng)芯棒穿入延伸坯內(nèi)，送入軋機(jī)進(jìn)行軋制，在軋制過程中芯棒 一方面在擠壓力、推力作用軋制鋼管，另一方面受限動(dòng)力作用，在鋼管軋制中保持芯棒限 動(dòng)。軋制完畢后，芯棒從管坯中抽出，輸送到冷卻臺噴水冷卻。在軋制過程中，芯棒承受很大 擠壓力和限動(dòng)力。芯棒表面在很短時(shí)間內(nèi)(20-40s)溫度達(dá)650°C左右，隨后進(jìn)行噴水激冷， 因此，芯棒使用條件惡劣，芯棒制造要求高才會具有較高的使用壽命。而現(xiàn)有芯棒的制造工 藝包括選擇鋼材原料、冶煉鋼錠、鍛制芯棒坯料、去應(yīng)力退火坯料、第一次校直、球化退火、 表面粗車、調(diào)質(zhì)處理、第二次校直、精車等工序，該工藝過程在生產(chǎn)小直徑芯棒時(shí)，可以得到 較高質(zhì)量的芯棒(因小直徑芯棒可以留有較大的加工余量)。但若采用該生產(chǎn)工藝生產(chǎn)大 直徑的限動(dòng)芯棒(如直徑達(dá)到358. Imm的限動(dòng)芯棒)時(shí)，在芯棒鍛制完成后，若大直徑芯棒 如小直徑芯棒一樣留有較大的加工余量，則使得調(diào)質(zhì)處理時(shí)效果不佳(因直徑過大，淬火 時(shí)不能淬透)，導(dǎo)致成品質(zhì)量較差；若留有較小的加工余量，雖然在調(diào)質(zhì)處理時(shí)容易淬透到 芯棒的芯部，但是，在粗車以及精車加工中，其車削余量不易控制，尤其是在粗車過程中容 易車削過量導(dǎo)致最后形成的成品直徑小于所需要求的尺寸，就只能改為小規(guī)格的芯棒或直 接報(bào)廢；若粗車過程中車削較少來保證成品尺寸，由于芯棒具有一定彎曲，則會造成在芯棒 表面在粗車完成后還有很多凹陷部分車削不到，而在該凹陷部分具有氧化黑皮，影響后面 的調(diào)質(zhì)處理質(zhì)量(①氧化黑皮的存在，掩蓋了黑皮下裂紋，易造成芯棒淬火時(shí)裂紋擴(kuò)展而 致使整支芯棒報(bào)廢；②氧化黑皮的存在，降低了淬火時(shí)淬火液對工件淬火冷卻速度，致使局 部組織達(dá)不到要求)，也會影響產(chǎn)品質(zhì)量，影響芯棒的使用壽命。芯棒在加工過程中容易引 起裂紋，若該裂紋延伸到芯棒成品直徑以內(nèi)，則同樣會影響成品芯棒的使用壽命，若為了消 除該裂紋，就需要繼續(xù)車削(造成直徑小于所需的成品直徑)，也會造成后續(xù)精車完成后芯 棒報(bào)廢或改為小規(guī)格芯棒，造成成品率下降。另外，在現(xiàn)有芯棒加工的調(diào)質(zhì)處理中，芯棒一 般是放置在熱處理爐內(nèi)的支撐平臺上進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，而芯棒的放置方式是直接平放在該支 撐平臺上(即芯棒線接觸該支撐平臺)，而調(diào)質(zhì)處理時(shí)，由于芯棒受熱發(fā)生膨脹，使得芯棒 與支撐平臺之間具有較大摩擦力，容易引起芯棒較大的彎曲變形，同樣會影響產(chǎn)品的質(zhì)量， 降低芯棒的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可提高大直徑芯棒使用壽命的連軋管機(jī) 軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工 藝，包括順序進(jìn)行的選擇鋼材原料_冶煉鋼錠_鍛制芯棒坯料_第一次校直_表面粗車_調(diào) 質(zhì)處理_第二次校直_精車，在表面粗車完成后，調(diào)質(zhì)處理之前去除芯棒表面凹陷位置的氧 化黑皮。進(jìn)一步的是，芯棒外圓表面凹陷位置的氧化黑皮去除后，對進(jìn)入到芯棒成品尺寸 以內(nèi)的裂紋進(jìn)行補(bǔ)焊。進(jìn)一步的是，精車完成后，拋光芯棒外圓表面。進(jìn)一步的是，拋光完成后，對芯棒表面進(jìn)行鍍鉻處理。進(jìn)一步的是，芯棒坯料鍛制完成后，第一次校直之前進(jìn)行去應(yīng)力退火處理；并在表 面粗車之前，對芯棒坯料進(jìn)行球化退火處理。進(jìn)一步的是，調(diào)質(zhì)處理過程包括依次對芯棒進(jìn)行的淬火、二次硬化處理以及兩次 回火處理。進(jìn)一步的是，在調(diào)質(zhì)處理過程中，將芯棒橫向放置在由至少兩個(gè)圓柱形滾動(dòng)體形 成的支撐裝置上進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。進(jìn)一步的是，冶煉完成后，將鋼水放入真空設(shè)備中進(jìn)行真空處理。進(jìn)一步的是，對真空處理后形成的鋼錠進(jìn)行電渣重熔處理。進(jìn)一步的是，在精車之前對芯棒進(jìn)行去應(yīng)力退火處理。本發(fā)明的有益效果是由于消除了氧化黑皮，可保證后續(xù)調(diào)質(zhì)處理的質(zhì)量，防止氧 化黑皮對芯棒質(zhì)量的影響，從而可使生產(chǎn)得到的芯棒壽命大大提高；而通過補(bǔ)焊修復(fù)芯棒 表面的裂紋，提高了芯棒成材率；由于調(diào)質(zhì)處理工藝中采用了二次硬化處理，增強(qiáng)了芯棒回 火穩(wěn)定性；由于精車后芯棒表面的拋光處理可使粗糙度降低至0. 2-0. 3，鍍鉻后芯棒表面 呈鏡面，降低了鋼管軋制時(shí)的摩擦阻力，尤其適合在生產(chǎn)大直徑的芯棒上推廣使用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。本發(fā)明的連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn) 工藝，包括順序進(jìn)行的選擇鋼材原料_冶煉鋼錠_鍛制芯棒坯料_第一次校直_表面粗 車_調(diào)質(zhì)處理_第二次校直_精車，其特征是在表面粗車完成后，調(diào)質(zhì)處理之前去除芯棒 表面凹陷位置的氧化黑皮。在該大直徑芯棒的加工過程中，為保證芯棒的調(diào)質(zhì)處理質(zhì)量，只 能允許有少許的加工余量(一般在粗車之前的芯棒直徑只能大于成品直徑20 30多個(gè)毫 米)。而在只有少量加工余量的情況下，為了保證該大直徑芯棒最后的成品尺寸，則在粗車 加工中，只能少許車削芯棒的外圓表面，這時(shí)，在粗車完成后的芯棒外圓會有很多具有氧化 黑皮的凹陷。而通過去除芯棒表面凹陷位置的氧化黑皮，可保證后續(xù)調(diào)質(zhì)處理的質(zhì)量，提高 芯棒的使用壽命。去除該氧化黑皮可采用酸洗或人工打磨拋光的方法，最好采用人工打磨 拋光。而為了消除芯棒表面的裂紋，芯棒外圓表面凹陷位置的氧化黑皮去除后，對進(jìn)入 到芯棒成品尺寸以內(nèi)的裂紋進(jìn)行補(bǔ)焊。即在粗車完成并打磨拋光凹陷位置后，若發(fā)現(xiàn)芯棒 外圓具有伸入到所要求成品直徑以內(nèi)的裂紋，對該裂紋進(jìn)行補(bǔ)焊，消除該裂紋，然后再進(jìn)入 后面的調(diào)質(zhì)處理，使得精車完成后，其表面光潔，無裂紋。
為提高芯棒的外圓表面質(zhì)量，精車完成后，拋光芯棒外圓表面。該步驟可采用砂帶 進(jìn)行磨削，磨削后使得芯棒的表面粗糙度達(dá)到0. 2 0. 3。該拋光完成后，對芯棒表面進(jìn)行 鍍鉻處理，使芯棒表面呈鏡面，降低芯棒的摩擦阻力。為便于芯棒的第一次校直，芯棒坯料鍛制完成后，第一次校直之前進(jìn)行去應(yīng)力退 火處理，通過去應(yīng)力退火處理，可消除鍛制完成后芯棒內(nèi)部的殘余應(yīng)力，利于后面的第一次 校直處理(可防止第一次校直時(shí)出現(xiàn)裂紋)。同樣地，在第一次校直完成后，為便于粗車加 工，在表面粗車之前，對芯棒坯料進(jìn)行球化退火處理。芯棒在球化退火以后，其切削加工性 能得到大大改善，因此利于粗車加工。同樣地，在精車之前對芯棒進(jìn)行去應(yīng)力退火處理。防 止精車過程中裂紋的產(chǎn)生。為提高芯棒的性能，需對芯棒進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)處理過程包括依次對芯棒進(jìn)行 的淬火、二次硬化處理以及兩次回火處理。淬火完成后，芯棒硬度增加；二次硬化處理后，芯 棒內(nèi)的Mo、V等合金碳化物二次硬化時(shí)的彌散析出，彌散合金C對位錯(cuò)釘扎作用，芯棒的強(qiáng) 度、抗回火性有所提高，從而使得芯棒壽命提高。為避免芯棒在熱處理爐內(nèi)的支撐平臺上進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時(shí)發(fā)生較大的彎曲變形，在 調(diào)質(zhì)處理過程中，將芯棒橫向放置在由至少兩個(gè)圓柱形滾動(dòng)體形成的支撐裝置上進(jìn)行調(diào)質(zhì) 處理。當(dāng)芯棒橫向放置在該至少兩個(gè)圓柱形滾動(dòng)體形成的支撐裝置上進(jìn)行熱處理時(shí)，芯棒 受熱發(fā)生膨脹，圓柱形滾動(dòng)體隨著芯棒的膨脹而發(fā)生滾動(dòng)，芯棒膨脹時(shí)受到圓柱形滾動(dòng)體 的摩擦阻力很小，使得芯棒可以自由膨脹，從而在熱處理完成后芯棒彎曲減小，提高了芯棒 熱處理后的質(zhì)量。為更好地提高芯棒的質(zhì)量，需在芯棒加工之前對成型芯棒的鋼水進(jìn)行控制，即在 冶煉完成后，將鋼水放入真空設(shè)備中進(jìn)行真空處理。真空處理可將鋼水置于VD、RH真空處 理設(shè)備中進(jìn)行，以降低鋼中氧、氫的含量，提高鋼水的純凈度。然后，對真空處理后形成的鋼 錠進(jìn)行電渣重熔處理。去除雜質(zhì)得到純凈鋼質(zhì)，使合金元素在鋼中均勻分布，減少合金元素 在心部偏析，杜絕合金碳化物液態(tài)相析出，獲得鋼錠。因此，本發(fā)明大直徑芯棒的生產(chǎn)工藝過程包括(以生產(chǎn)直徑為358. Imm的芯棒為 例)第一步為使冶煉時(shí)獲得純凈鋼水，對冶煉前的原材料進(jìn)行了精選，采用優(yōu)質(zhì)料 頭，不用銹跡嚴(yán)重的鋼材等。對冶煉前廢鋼分類放置，以保障冶煉時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)鋼水。第二步對冶煉鋼水進(jìn)行真空處理，通過真空處理降低鋼中氧、氫等有害氣體含 量，提高鋼水純凈度。第三步對鋼錠進(jìn)行電渣重熔，去除雜質(zhì)得到純凈鋼質(zhì)，使合金元素在鋼中均勻分 布，減少合金元素在心部偏析，杜絕合金碳化物液態(tài)相析出，獲得鋼錠。第四步通過油壓快鍛機(jī)鍛制芯棒毛坯，加熱溫度為1200°C，鍛造溫度為 1150-1180°C。第五步去應(yīng)力退火芯棒，消除鍛造后的殘余應(yīng)力。第六步第一次校直芯棒，為后面的表面粗車做準(zhǔn)備。第七步球化退火，升溫速度小于80°C /h,升溫至890°C保溫12小時(shí)，爐冷至 770°C保溫16小時(shí)，進(jìn)行球化退火；以利于后續(xù)的表面粗車。第八步坯料第一次校直后對芯棒表面進(jìn)行粗車，粗車之前芯棒的直徑應(yīng)控制在380mm 390mm之間，粗車加工后大約車削掉IOmm左右以保證后續(xù)的精加工，保證芯棒達(dá)到 標(biāo)準(zhǔn)尺寸，粗車完成后，對芯棒表面沒有粗車到的凹陷位進(jìn)行打磨拋光，并對進(jìn)入到成品直 徑358. Imm以內(nèi)的裂紋進(jìn)行補(bǔ)焊。第九步對芯棒進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，粗車后的芯棒整體淬火，淬火溫度控制在 9000C -1050°C ；然后進(jìn)行二次硬化處理，二次硬化處理的溫度最好控制在540°C 580°C ；再 進(jìn)行第一次回火處理，第一次回火的溫度最好控制在600°C 650°C，最后進(jìn)行第二次回火 處理，第二次回火的溫度最好控制在580°C 620°C。該調(diào)質(zhì)處理在對開式罩式爐中完成。第十步芯棒整體淬火后彎曲變形，需進(jìn)行第二次校直處理，由于采用了圓柱形滾 動(dòng)支撐裝置，較常規(guī)支撐裝置可減小熱處理變形，因此在第二次校直時(shí)采用冷校，在冷校過 程中，可同時(shí)測量芯棒的同軸度，從而提高校直的效率，提高校直的準(zhǔn)確度。第十一步去應(yīng)力退火消除第二次校直產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，退火溫度為550°C，時(shí)間 不少于12小時(shí)。第十二步精車加工，利用15米車床完成，去掉氧化脫炭層，加工到大致接近成品 尺寸，留一定的磨削余量。第十三步砂帶磨削，利用15米車床加裝砂帶的辦法來實(shí)現(xiàn)，要求磨削后表面粗 糙度達(dá)0. 2-0. 3。第十四步鍍鉻，采用意大利進(jìn)口專用電鍍設(shè)備移動(dòng)式完成或槽鍍完成，工件表面 須呈鏡面。第十五步自然放置2星期脫氧后投入使用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1、成功生產(chǎn)出<2 358. Imm芯棒并投入使用，解決了由于直徑增大而導(dǎo)致的生產(chǎn)技 術(shù)難點(diǎn)；2、由于表面打磨、補(bǔ)焊修復(fù)技術(shù)應(yīng)用，提高了芯棒成材率；3、由于采用了圓柱形的滾動(dòng)支撐裝置，降低了芯棒彎曲，因此可采用冷校直，提高 校直精度；4、由于調(diào)質(zhì)處理工藝中采用了二次硬化處理，增強(qiáng)了芯棒回火穩(wěn)定性；5、由于芯棒表面拋光粗糙度降低至0. 2-0. 3，鍍鉻后芯棒表面呈鏡面，降低了鋼管 軋制時(shí)的摩擦阻力。
權(quán)利要求
連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，包括順序進(jìn)行的選擇鋼材原料 冶煉鋼錠 鍛制芯棒坯料 第一次校直 表面粗車 調(diào)質(zhì)處理 第二次校直 精車，其特征是在表面粗車完成后，調(diào)質(zhì)處理之前去除芯棒表面凹陷位置的氧化黑皮。
2.如權(quán)利要求1所述的連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，其特征是芯棒外圓表 面凹陷位置氧化黑皮去除后，對進(jìn)入到芯棒成品尺寸以內(nèi)的裂紋進(jìn)行補(bǔ)焊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，其特征是精車完 成后，拋光芯棒外圓表面。
4.如權(quán)利要求3所述的連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，其特征是拋光完成后， 對芯棒表面進(jìn)行鍍鉻處理。
5.如權(quán)利要求1或2所述的連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，其特征是芯棒坯 料鍛制完成后，第一次校直之前進(jìn)行去應(yīng)力退火處理；并在表面粗車之前，對芯棒坯料進(jìn)行 球化退火處理。
6.如權(quán)利要求1或2所述的連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，其特征是調(diào)質(zhì)處 理過程包括依次對芯棒進(jìn)行的淬火、二次硬化處理以及兩次回火處理。
7.如權(quán)利要求6所述的連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，其特征是在調(diào)質(zhì)處理 過程中，將芯棒橫向放置在由至少兩個(gè)圓柱形滾動(dòng)體形成的支撐裝置上進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。
8.如權(quán)利要求1或2所述的連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，其特征是冶煉完 成后，將鋼水放入真空設(shè)備中進(jìn)行真空處理。
9.如權(quán)利要求8所述的連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，其特征是對真空處理 后形成的鋼錠進(jìn)行電渣重熔處理。
10.如權(quán)利要求1或2所述的連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，其特征是在精車 之前對芯棒進(jìn)行去應(yīng)力退火處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，具有可提高芯棒使用壽命的特點(diǎn)。該連軋管機(jī)軋制用大直徑芯棒生產(chǎn)工藝，包括順序進(jìn)行的選擇鋼材原料-冶煉鋼錠-鍛制芯棒坯料-第一次校直-表面粗車-調(diào)質(zhì)處理-第二次校直-精車，在表面粗車完成后，調(diào)質(zhì)處理之前去除芯棒表面凹陷位置的氧化黑皮。由于消除了氧化黑皮，可保證后續(xù)調(diào)質(zhì)處理的質(zhì)量，防止氧化黑皮對芯棒質(zhì)量的影響，從而可使生產(chǎn)得到的芯棒壽命大大提高；而通過補(bǔ)焊修復(fù)芯棒表面的裂紋，提高了芯棒成材率；由于調(diào)質(zhì)處理工藝中采用了二次硬化處理，增強(qiáng)了芯棒回火穩(wěn)定性，降低了鋼管軋制時(shí)的摩擦阻力，尤其適合在生產(chǎn)大直徑的芯棒上推廣使用。
文檔編號C21D1/30GK101905407SQ200910059500
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者盧慶, 吳曉春, 康強(qiáng), 成海濤, 柳國民, 滕建明, 許珞萍 申請人:攀鋼集團(tuán)成都鋼鐵有限責(zé)任公司;上海大學(xué)