專利名稱：連軋管機(jī)用直徑為330mm以上的限動芯棒的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無縫鋼管連軋機(jī)組中使用的軋制工具的制造方法，尤其是 涉及一種在連軋機(jī)組中使用的直徑為330mm以上的大規(guī)格限動芯棒的制造方 法。
背景技術(shù)：
限動芯棒是生產(chǎn)無縫鋼管的連軋機(jī)組中所使用的重要軋制工具，消耗量較 大，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；多年來，國內(nèi)各 無縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)的限動芯棒多數(shù)依靠進(jìn)口，尤其是直徑330mm以上的大規(guī)格 限動芯棒幾乎全部為進(jìn)口產(chǎn)品，這種限動芯棒不僅進(jìn)口周期長，而且價格昂貴， 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)格限 動芯棒的制造方法，以滿足國內(nèi)市場的需求。
現(xiàn)有的限動芯棒的制造方法大致有二種，第一種方法為鍛造坯料一完 全退火一整體油淬火一二次高溫回火一加溫矯直一去應(yīng)力退火一粗 加工一精加工一砂帶磨削一鍍鉻一脫氫。第二種為中國發(fā)明專利，專 利號為200510024757. 5，名稱為鋼管連軋限動芯棒的制造新工藝中披露了一種 制造方法，其制造工藝如下鍛造/軋制坯料一完全退火一熱矯直一粗/ 半精加工一淬火一二次高溫回火一砂帶磨削一鍍鉻一脫氫；這種制 造方法解決了第一種方法中芯棒加工困難、制造周期較長、芯棒毛坯收得率低 的問題，但這種方法也存在以下幾個方面的不足首先，其鍛造/軋制所使用的 坯料為國標(biāo)GB1299—85中的4Cr5MoSiVl鋼錠，這種鋼雖具有高淬透性和淬硬 性、 一定的熱強(qiáng)性和抗冷熱疲勞性能，但其易產(chǎn)生回火脆性且高溫強(qiáng)度偏低， 在60(TC強(qiáng)度僅為630 MPa，只能在500 55(TC溫度范圍內(nèi)使用。而在軋制鋼 管時，限動芯棒表面溫度可達(dá)70(TC，高溫強(qiáng)度偏低易導(dǎo)致芯棒使用初期損壞， 同時，這種鋼含有相當(dāng)數(shù)量的碳和碳化物形成元素，固相線及液相線之間溫度 區(qū)間較寬，加上金屬導(dǎo)熱性能較差，凝固速度較慢，促使凝固過程中碳化物帶 狀偏析嚴(yán)重，此帶狀偏析在常規(guī)退火、正火、淬火加熱條件下難分難以消除， 造成鋼的各向異性，降低了沖擊性能和冷熱疲勞性能。因此，用這種鋼制成的 芯棒使用壽命短，從而影響無縫鋼管的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本。其次，該方法 采用鍛造/軋制坯料，而采用鍛造坯料時，由于目前國內(nèi)只有生產(chǎn)直徑330mm 以下的中小規(guī)格坯料的鍛造設(shè)備，而沒有生產(chǎn)直纟5 330mm以上的大規(guī)格坯料鍛造設(shè)備，因而大規(guī)格坯料在國內(nèi)無法生產(chǎn)，只能通過進(jìn)口，這樣制約大規(guī)格芯
棒的產(chǎn)出；另外，當(dāng)采用軋制坯料時，由于對鋼錠僅進(jìn)行一次粗軋開坯，軋制 出的坯料的外圓精度及直線度都較差，這樣一方面需為后續(xù)加工保留較多的加 工余量，通常需留10mm以上，從而損耗了大量的鋼材；另一方面，由于坯料的 直線度較差，因而該方法增加了第二步驟完全退火及第三步驟熱矯直，由于該 兩步驟需采用相應(yīng)的設(shè)備，即大型輥式爐及矯直機(jī)，并消耗較多的能源和生產(chǎn) 時間，因而大大地增加了設(shè)備的投資和生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率。再次，由 于淬火步驟安排在粗/半精加工步驟之后，且在淬火之后不再對坯料作切削加 工，而坯料在淬火時，由于冷卻液及冷卻速度等工藝條件的不適當(dāng)?shù)仍?，?往發(fā)生超出加工精度要求的變形，從而常常引起限動芯棒在無縫鋼管生產(chǎn)中無 法使用，造成了大量的廢品；再有，由于砂帶磨削步驟是采用普通超長車床， 使用砂帶完成芯棒表面的加工，而這種磨削方式不僅生產(chǎn)效率低下，而且生產(chǎn) 出的芯棒表面具有螺旋印痕和振痕，芯棒表面粗糙度較差，難以達(dá)到Ra0.8um 的最低要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種連軋管機(jī)用直徑為330mra以上的限動 芯棒的制造方法，該方法不僅能提高芯棒的生產(chǎn)效率、降低原材料的損耗量及 生產(chǎn)成本，而且工藝簡單、生產(chǎn)出的限動芯棒使用壽命長。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用這樣的一種連軋管機(jī)用直徑為330mm以 上的限動芯棒的制造方法，該方法按照以下步驟進(jìn)行粗、精軋制坯料一粗 加工一淬火一兩次高溫回火一精加工一拋光一鍍鉻一脫氫一螺紋磷化。
采用這樣的方法后，由于在軋制坯料步驟中增加了精軋，使得軋制后的坯 料的外圓精度及直線度都較好，這樣一方面只需為后續(xù)加工保留較小的加工余 量，通常只需留4mm以下，從而節(jié)省了大量的鋼材；另一方面，由于坯料的直 線度較好，因而該方法無需對坯料進(jìn)行完全退火及熱矯直，因而大大地減少了 設(shè)備的投資和生產(chǎn)成本，簡化了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率。又由于精加工步 驟安排在高溫回火之后，因而在淬火之后對坯料又作了切削加工，使一些變形 的坯料滿足加工精度要求，從而避免了廢品的發(fā)生，降低了廢品率；再由于芯 棒表面的加工是通過采用拋光機(jī)的拋光步驟完成的，通過該步驟加工出來的芯 棒表面粗糙度低，因而改善了芯棒的表面質(zhì)量，減少了芯棒工作時和管坯的摩 擦力，從而提高了芯棒的使用壽命。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的粗、精軋制坯料步驟中所選用的坯料，其 組份按重量百分含量計，由C 0. 30 0. 38%、 Si 0. 70 1. 10%、 Mn《0. 60%、 Cr 4.5 5.5%、 S《0.005%、 P《0. 015%、 Mo 1. 00 1. 50%、 V 0. 80 1. 20%以及余量Fe組成，所述粗、精軋制坯料采用軋機(jī)完成，并將坯料硬度控制在布氏硬度 《229HB。采用這樣的坯料后，由于調(diào)低了鋼中的釩及硅的成分含量，又由于坯 料中鋁的含量極低，可忽略不計，這樣，減少了鋼的回火脆性，提高了鋼的蠕 變強(qiáng)度、斷裂韌性和高溫強(qiáng)度，使得制成的芯棒使用壽命更長。將坯料硬度控 制在布氏硬度《229HB，這樣有利于改善坯料的切削加工性能。在本發(fā)明中，坯 料的組份優(yōu)選為由C 0. 35%、 Si 0. 7%、 Mn 0. 30%、 Cr 5. 0%、 S 0. 003 %、 P 0. 005%、 Mo 1.3%、 V L00。/。以及余量Fe組成。
作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述的粗加工步驟采用長度18米的超長車床完 成；通過該車床對所述坯料的外圓進(jìn)行切削加工，使其圓度達(dá)到0.2mm，直線 度小于5mm，粗糙度達(dá)到Ra 6. 3um。采用這樣的方法， 一方面設(shè)備投資小，而 且該設(shè)備加工速度快，有利于提高生產(chǎn)效率，另一方面能保證后續(xù)加工精度需 要，保證芯棒的成品率。
作為本發(fā)明的又一種改進(jìn)，所述的淬火步驟采用水基淬火液作為冷卻介質(zhì) 的整體坯料浸淬，淬火溫度控制在1020 105(TC之間。這樣的方法，由于采用 水基淬火液作為冷卻介質(zhì)并配合合理的淬火溫度，使得淬火后的芯棒的淬火質(zhì) 量相比于現(xiàn)有的熱處理工藝更為優(yōu)良，并且大大提高了生產(chǎn)安全性，減少了污 染，而且不會出現(xiàn)現(xiàn)有的使用油作為冷卻介質(zhì)的淬火工藝，其容易發(fā)生的在淬 火時油液起火、產(chǎn)生大量煙霧并嚴(yán)重污染環(huán)境，可能傷害操作人員身體健康的 事件發(fā)生。本發(fā)明中淬火溫度優(yōu)選為1030。C。在本發(fā)明中，所述的兩次高溫回 火步驟在通常的回火爐中進(jìn)行，第一次回火溫度為575 635°C，優(yōu)選為615°C; 第二次回火溫度為545 615'C，優(yōu)選為585"C，采用空氣冷卻。采用這樣的方 法后，使得回火后芯棒具有很高的韌性和足夠的強(qiáng)度，具備綜合的優(yōu)良機(jī)械性 能，從而大大提高了芯棒的使用壽命，保證了無縫鋼管的生產(chǎn)效率。
作為本發(fā)明的再一種改進(jìn)，所述的精加工步驟采用長度18米的超長車床完
成；通過該車床對所述兩次高溫回火后的坯料外圓進(jìn)行切削加工后留0.2 mm 拋光余量，并同時加工偏梯形螺紋，使該偏梯形螺紋與坯料外圓的同軸度《0. 1 mm，螺紋粗糙度達(dá)到Ra 0. 4um。采用這樣的方法后，由于粗、精車采用同一設(shè) 備加工，因而減少了設(shè)備投資，更節(jié)省了生產(chǎn)成本。
作為本發(fā)明的再又一種改進(jìn)，所述的拋光步驟采用拋光機(jī)完成；通過拋光
機(jī)對精車后的坯料進(jìn)行粗拋、半精拋、精拋三工序并采用砂圈輪進(jìn)行拋光，所 述砂圈對應(yīng)于粗拋、半精拋、精拋三工序的砂粒度分別為120號、240號以及 360號。采用這樣的方法后，能使加工出來的芯棒表面粗糙度達(dá)到Ra 0.4um， 甚至更低，而且沒有螺旋印痕和振痕，從而大大地減少了芯棒工作時和管坯的 摩擦力，極大地提高了芯棒的使用壽命。操作時，本發(fā)明的芯棒分五段同時進(jìn)行拋光，使加工效率提高了 300%，這樣更有利于縮短芯棒的生產(chǎn)周期，從而更
好地滿足無縫鋼管的生產(chǎn)需要。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明連軋管機(jī)用直徑為330mm以上的限動芯棒的制造方法的流程圖。
具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明的一種連軋管機(jī)用直徑為330mm以上的限動芯棒的制造 方法，該方法按照以下步驟進(jìn)行粗、精軋制坯料一粗加工一淬火一兩 次高溫回火一精加工一拋光一鍍鉻一脫氫一螺紋磷化。
所述的粗、精軋制坯料步驟中所選用的坯料，其組份按重量百分含量計， 由C 0. 30 0. 38%、 Si 0. 70 1. 10%、 Mn《0. 60%、 Cr 4. 5 5. 5%、 S《0. 005 %、 P《0.015%、 Mol.OO L 50%、 V 0. 80 1. 20%以及余量Fe組成，所述粗、精軋 制坯料采用軋機(jī)完成，并將坯料硬度控制在布氏硬度《229HB。在本發(fā)明中，坯 料的組份優(yōu)選為由C 0. 35%、 Si 0. 7%、 Mn 0. 30%、 Cr 5. 0%、 S 0. 003 %、 P 0. 005%、 Mo 1.3%、 V 1.00。/。以及余量Fe組成。
所述的粗加工步驟采用長度18米的超長車床完成;通過該車床對所述坯料 的外圓進(jìn)行切削加工，使其圓度達(dá)到0. 2mm，直線度小于5mm，粗糙度達(dá)到Ra 6. 3um。
所述的淬火步驟采用水基淬火液作為冷卻介質(zhì)的整體坯料浸淬，淬火溫度 控制在1020 1050。C之間。本發(fā)明淬火溫度優(yōu)選為1030°C。
所述的兩次高溫回火步驟在通常的回火爐中進(jìn)行，第一次回火溫度為575 635°C，優(yōu)選為615'C;第二次回火溫度為545 615。C，優(yōu)選為585°C，采用 空氣冷卻。
所述的精加工步驟采用長度18米的超長車床完成；通過該車床對所述兩 次高溫回火后的坯料外圓進(jìn)行切削加工后留0. 2 mra拋光余量，并同時加工偏 梯形螺紋，使該偏梯形螺紋與坯料外圓的同軸度《0.1 mm，螺紋粗糙度達(dá)到 Ra 0.4um。當(dāng)然也可采用18米長的數(shù)控車床進(jìn)行車削，這樣更有利于保證加 工精度。
所述的拋光步驟采用拋光機(jī)完成；通過拋光機(jī)對精車后的坯料進(jìn)行粗拋、 半精拋、精拋三工序并采用砂圈輪進(jìn)行拋光，所述砂圈對應(yīng)于粗拋、半精拋、 精拋三工序的砂粒度分別為120號、240號以及360號。本發(fā)明的芯棒分五段 同時進(jìn)行拋光，從而使加工效率提高了 300%。
所述的鍍鉻步驟采用機(jī)床行進(jìn)式電鍍，鍍鉻厚度為0. 045-0. 08 mm，鍍鉻
6后的芯棒直徑達(dá)到圖紙要求。
所述的脫氫步驟采用上述的回火爐中進(jìn)行，脫氫溫度控制在20(TC以內(nèi) ，時間為2小時。
所述的螺紋磷化步驟采用磷化液浸漬，從而使偏梯形螺紋表面形成一層 磷化膜。
以下以生產(chǎn)直徑為358 mm，長度為13. 3m規(guī)格的限動芯棒為例，進(jìn)行 具體說明。
第一步，采用11噸的鋼錠，經(jīng)粗軋、精軋開坯后得到直徑366 mm，長1 3. 3m的芯棒坯料。
第二步，采用長度18米的超長車床對坯料進(jìn)行粗加工，加工后，使其圓 度達(dá)到0. 2mm，直線度小于5mm，粗糙度達(dá)到Ra 6. 3um。
第三步，對粗加工后的坯料，采用水基淬火液作為冷卻介質(zhì)的整體浸淬， 淬火溫度為1030°C。所述的水基淬火液選用有機(jī)物淬火液，使用濃度為10%， 溶液溫度控制在2(TC內(nèi)，并通過攪拌系統(tǒng)對溶液進(jìn)行攪拌，使溶液均勻，從 而保證淬火的均勻度和液溫的均勻度。
第四步，對淬火后的坯料進(jìn)行兩次高溫回火，采用的設(shè)備為臥式回火爐
，爐溫從室溫至70(tc可控，溫度精度為正負(fù)rc，爐溫均勻性為正負(fù)3"c，
坯料的實際加熱溫度控制在575 635'C之間；第一次回火溫度為615X:;第 二次回火溫度為585r,采用空冷。
第五步,采用長度18米的超長車床對兩次高溫回火后的坯料進(jìn)行精加工 且留0.2 mm拋光余量，并同時加工偏梯形螺紋，使該偏梯形螺紋與坯料外圓 的同軸度《0.1咖，螺紋粗糙度達(dá)到Ra 0.4um。
第六步，采用拋光機(jī)，對精車后的坯料進(jìn)行粗拋、半精拋、精拋三工序 并采用砂圈輪進(jìn)行拋光，所述砂圈對應(yīng)于粗拋、半精拋、精拋三工序的砂粒 度分別為120號、240號以及360號。本發(fā)明的芯棒分五段同時進(jìn)行拋光， 這樣可使加工效率提高了 300%。
第七步，采用機(jī)床行進(jìn)式對拋光后的芯棒進(jìn)行電鍍，鍍鉻厚度為0. 045-0.08 mm，鍍鉻后的芯棒直纟5達(dá)到圖紙要求358 mm。
第八步，采用臥式回火爐對鍍鉻后的脫氫，脫氫溫度控制在20(TC以內(nèi) ，時間為2小時。
第九步，對芯棒上的偏梯形螺紋采用磷化液浸漬，使偏梯形螺紋表面形 成一層磷化膜。
本發(fā)明經(jīng)過試用，所生產(chǎn)的大規(guī)格限動芯棒的各項質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到了國 外圖紙的要求，與進(jìn)口芯棒同時上機(jī)軋制無縫鋼管，使用性能相當(dāng)，取得了 良好的效果。
權(quán)利要求
1、一種連軋管機(jī)用直徑為330mm以上的限動芯棒的制造方法，其特征在于，該方法按照以下步驟進(jìn)行粗、精軋制坯料→粗加工→淬火→兩次高溫回火→精加工→拋光→鍍鉻→脫氫→螺紋磷化。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的粗、精軋制坯料 步驟中所選用的坯料，其組份按重量百分含量計，由C 0.30 0.38%、 Si 0.70 1. 10%、 Mn《0.60q/。、 Cr 4. 5 5. 5%、 S《0. 005 %、 P《0. 015%、 Mo 1. 00 1. 50%、 V 0.80 1.2(F。以及余量Fe組成，所述粗、精軋制坯料采用軋機(jī)完成，并 將坯料硬度控制在布氏硬度《229HB。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于所述的坯料，其由C 0.35%、 SiO. 7%、 MnO. 30%、 Cr 5. 0%、 S 0. 003 %、 P 0. 005%、 Mo 1. 3q/q、 V 1. 00% 以及余量Fe組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的制造方法，其特征在于所述的粗 加工步驟采用長度18米的超長車床完成;通過該車床對所述坯料的外圓進(jìn)行切 削加工，使其圓度達(dá)到0. 2mm,直線度小于5mm，粗糙度達(dá)到Ra 6. 3um。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的制造方法，其特征在于所述的淬 火步驟采用水基淬火液作為冷卻介質(zhì)的整體坯料浸淬，淬火溫度控制在1020 1050。c之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于:所述淬火溫度為1030°c。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的制造方法，其特征在于所述的兩 次高溫回火步驟在通常的回火爐中進(jìn)行，第一次回火溫度為575 635'c;第二 次回火溫度為545 615'c，采用空氣冷卻。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于所述的第一次回火溫度 為615'c，第二次回火溫度為585"c。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的制造方法，其特征在于所述的精 加工步驟采用長度18米的超長車床完成;通過該車床對所述兩次高溫回火后的 坯料外圓進(jìn)行切削加工后留0.2mm拋光余量，并同時加工偏梯形螺紋，使該偏 梯形螺紋與坯料外圓的同軸度《(J0.1 mm，螺紋粗糙度達(dá)到Ra 0.4um。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的制造方法，其特征在于所述的 拋光步驟采用拋光機(jī)完成；通過拋光機(jī)對精車后的坯料進(jìn)行粗拋、半精拋、精 拋三工序并采用砂圈輪進(jìn)行拋光，所述砂圈對應(yīng)于粗拋、半精拋、精拋三工序 的砂粒度分別為120號、240號以及360號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種連軋管機(jī)用直徑為330mm以上的限動芯棒的制造方法，按照以下步驟進(jìn)行粗、精軋制坯料→粗加工→淬火→兩次高溫回火→精加工→拋光→鍍鉻→脫氫→螺紋磷化。所述的淬火步驟采用水基淬火液作為冷卻介質(zhì)的整體坯料浸淬，淬火溫度控制在1020～1050℃之間。所述的兩次高溫回火步驟在回火爐中進(jìn)行，第一次回火溫度為575～635℃；第二次回火溫度為545～615℃，采用空氣冷卻；所述的拋光步驟采用拋光機(jī)完成；對坯料進(jìn)行粗拋、半精拋、精拋三工序并采用砂圈輪進(jìn)行拋光；該方法不僅能提高芯棒的生產(chǎn)效率、降低原材料的損耗量及生產(chǎn)成本，而且工藝簡單、生產(chǎn)出的限動芯棒使用壽命長。
文檔編號B21B25/00GK101486044SQ20091002457
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者馮遵偉, 占中杰, 青 張, 李陳昊, 沈新群, 胡現(xiàn)龍, 葛浩彬, 陳榮偉 申請人:寶鋼集團(tuán)常州軋輥制造公司