CN103203363A - 无缝钢管轧机用改性延伸芯棒及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无缝钢管轧机用改性延伸芯棒及其生产方法。具体说，是用来轧制无缝钢管的轧机上的延伸芯棒及其生产方法。它包括芯棒本体，所述芯棒本体采用42CrMo钢制成。其特点是所述芯棒本体的表面有渗硼层。所述渗硼层是用碳化硼、铝粉、碳化硅、氟硼酸钾、氟化钠、氧化镧等原料，先将芯棒本体悬挂在桶形渗罐内，再将上述原料倒入桶形渗罐内并捣实。之后，盖上罐盖并密封。之后，将装有芯棒本体和原料的桶形渗灌置于加热炉中进行加温；之后，进行冷却、取出、抛光，而制成。这种延伸芯棒，硬度高，耐磨性能好，使用寿命长。

Description

无缝钢管轧机用改性延伸芯棒及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种无缝钢管生产设备的配件及其生产方法。具体说，是用来轧制无缝钢管的轧机上的延伸芯棒及其生产方法。

背景技术

在无缝钢管生产领域都知道，无缝钢管的轧制需先将坯料加热至高温状态穿孔，并在坯料的孔内插入延伸芯棒，再用轧机轧制延伸而成。由于无缝钢管的轧制需要将坯料加热至高温状态，使得在轧制过程中延伸芯棒会承受冷热循环、交变应力、表面磨损、高温氧化等破坏。其中，由冷热循环导致的热应力破坏最为突出，其后果会导致延伸芯棒表面产生细小裂缝，时间一长，这种细小裂缝会扩大变深，直至引起延伸芯棒表面龟裂、剥落而报废。高温氧化，也是促成延伸芯棒损坏的一个重要因素，当每一冷热循环使延伸芯棒产生一次细小裂缝时，该细小裂缝暴露出的新台阶会被高温气氛迅速氧化，使其机械强度随之下降，从而使延伸芯棒表面的细小裂缝向纵横两个方向扩大，使用寿命缩短。为延长延伸芯棒的使用寿命，目前采用的方法是用普通结构钢先制成延伸芯棒并在其表面镀上一层硬铬。但带有镀铬层的延伸芯棒仍存在以下问题，一是镀铬层的硬度HV只有900，硬度仍比较低；二是镀铬层在800摄氏度下会全部氧化，难以起到延长延伸芯棒使用寿命的目的；三是镀铬层与芯棒本体间是平面附着，二者间易剥离；四是镀铬层的厚度不能太厚，厚度一大，其脆性也会增大，镀铬层一般只能做到3~5微米，厚度较薄，耐磨性能有限。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种无缝钢管轧机用改性延伸芯棒。这种延伸芯棒，硬度高，耐磨性能好，使用寿命长。

本发明要解决的另一个问题是提供一种生产无缝钢管轧机用改性延伸芯棒的方法。

为解决上述问题，采取以下技术方案：

本发明的无缝钢管轧机用改性延伸芯棒包括芯棒本体。所述芯棒本体采用42CrMo钢制成，其为圆柱状，其特点是所述芯棒本体的表面有渗硼层。所述渗硼层由以下重量份数的原料经下述工艺而形成：

所述原料中：

碳化硼8~10重量份、铝粉4~6重量份、碳化硅75~80重量份、氟硼酸钾3份、氟化钠2重量份、氧化镧2重量份。

所述工艺包括以下步骤：

先将碳化硼、铝粉、碳化硅、氟硼酸钾、氟化钠和氧化镧放在一起，混合均匀，制成粒径为3~5cm的粒状渗剂；与此同时，备好桶形渗罐；

然后，将芯棒本体悬挂在桶形渗罐内，并使芯棒本体的下端与桶形渗灌的罐底间和芯棒本体的四周与桶形渗灌的罐壁间均留有3~5cm的间距；

之后，将粒径为3~5cm的粒状渗剂倒入罐底与芯棒本体间的间距内和罐壁与芯棒本体四周间的间距内，并捣实；之后，盖上罐盖并用耐火泥进行密封；

之后，将密封好的装有芯棒本体和粒状渗剂的桶形渗灌置于加热炉中，并依次加热至500摄氏度保温2小时、加热至800摄氏度保温2小时、加热至900~950摄氏度保温4~5小时，使芯棒本体表面形成渗硼层；

最后，停止加热，待炉温降至850摄氏度以下时，将桶形渗灌从加热炉中取出，并在空气中让其自然冷却；当罐温降至室温后，取出带有渗硼层的芯棒本体，并进行抛光处理，得到无缝钢管轧机用改性延伸芯棒。

所述耐火封口泥是用水玻璃和耐火泥按照水玻璃：耐火泥=15：85的重量比例调制而成。

采取上述方案，具有以下优点：

由上述方案可以看出，由于本发明的无缝钢管轧机用改性延伸芯棒是在所述芯棒本体的表面附着一层渗硼层而构成，使得其表面显微硬度HV高达1300~1600，远远高于表面带有镀铬层的延伸芯棒硬度。由于延伸芯棒表面硬度高，使得其耐磨性能也随着增高。

由于本发明的无缝钢管轧机用改性延伸芯棒是在所述芯棒本体的表面附着有一层渗硼层，与镀铬层的延伸芯棒相比，其表面细小裂缝与镀铬层的延伸芯棒相比，增加一倍以上，从而降低了热疲劳过程中的应力集中，有利于应力释放，缩小了裂缝的延伸和扩展，延缓了延伸芯棒表层的龟裂和剥离。

由于本发明的无缝钢管轧机用改性延伸芯棒是在所述芯棒本体的表面附着一层渗硼层而构成，经试用，其红硬性较高，在800摄氏度下其表面硬度不下降。

由于本发明的无缝钢管轧机用改性延伸芯棒是在所述芯棒本体的表面附着一层抗高温氧化的渗硼层而构成，大大提高了其抗氧化性能，经试用，在800摄氏度下不氧化。

由于本发明是在芯棒本体表面形成一层渗硼层，该渗硼层厚度高达200~300微米，在不降低其脆性的前提下，大大提高了其耐磨性能。

总之，由于本发明的无缝钢管轧机用改性延伸芯棒是在所述芯棒本体的表面附着一层渗硼层而构成，大大提高了其使用寿命。

附图说明

图1是本发明的无缝钢管轧机用改性延伸芯棒结构示意图；

图2是图1的A-A剖视示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例一

如图1和图2所示，本发明的无缝钢管轧机用改性延伸芯棒包括芯棒本体1。所述芯棒本体采用42CrMo钢制成，其为圆柱状，所述芯棒本体1的表面加工有渗硼层2。所述渗硼层2是用以下重量份数的原料经下述工艺而形成：

所述原料中：

碳化硼9重量份、铝粉5重量份、碳化硅78重量份、氟硼酸钾3份、氟化钠2重量份、氧化镧2重量份；

所述生产工艺是：

先将碳化硼、铝粉、碳化硅、氟硼酸钾、氟化钠和氧化镧放在一起，混合均匀，制成粒径为3~5cm的粒状渗剂。与此同时，备好桶形渗罐；

然后，将芯棒本体1悬挂在桶形渗罐内，并使芯棒本体1的下端与桶形渗灌的罐底间和芯棒本体1的四周与桶形渗灌的罐壁间均留有4cm的间距；

之后，将粒径为3~5cm的粒状渗剂倒入罐底与芯棒本体1间的间距内和罐壁与芯棒本体1四周间的间距内，并捣实。之后，盖上罐盖，罐盖与芯棒本体1上端间留有4cm的间距，间距内同样填充有渗剂；

之后，用耐火泥对罐盖与关口间进行密封。所述耐火泥是用水玻璃和耐火泥按照水玻璃：耐火泥=15：85的重量比例调制而成；

之后，将密封好的装有芯棒本体1和粒状渗剂的桶形渗灌置于加热炉中，并依次加热至500摄氏度保温2小时、加热至800摄氏度保温2小时、加热至900摄氏度保温4小时，使芯棒本体1表面形成渗硼层2；

最后，停止加热，待炉温降至840摄氏度时，将桶形渗灌从加热炉中取出，并在空气中让其自然冷却。当罐温降至室温后，取出带有渗硼层2的芯棒本体1，并进行抛光处理，得到无缝钢管轧机用改性延伸芯棒。其中的渗硼层厚度为2mm。

实施例二

如图1和图2所示，本发明的无缝钢管轧机用改性延伸芯棒包括芯棒本体1，所述芯棒本体采用42CrMo钢制成，其为圆柱状。所述芯棒本体1的表面加工有渗硼层2。所述渗硼层2是用以下重量份数的原料经下述工艺而形成：

所述原料中：

碳化硼9重量份、铝粉5重量份、碳化硅78重量份、氟硼酸钾3份、氟化钠2重量份、氧化镧2重量份。

所述生产工艺包括以下步骤：

先将碳化硼、铝粉、碳化硅、氟硼酸钾、氟化钠和氧化镧放在一起，混合均匀，制成粒径为3~5cm的粒状渗剂。与此同时，备好桶形渗罐；

然后，将芯棒本体1悬挂在桶形渗罐内，并使芯棒本体1的下端与桶形渗灌的罐底间和芯棒本体1的周与桶形渗灌的罐壁间均留有4cm的间距；

之后，将粒径为3~5cm的粒状渗剂倒入罐底与芯棒本体1间的间距内和罐壁与芯棒本体1四周间的间距内，并捣实。之后，盖上罐盖，罐盖与芯棒本体1上端间留有4cm的间距，间距内同样填充有渗剂。

之后，用耐火泥对罐盖与关口间进行密封。所述耐火泥是用水玻璃和耐火泥按照水玻璃：耐火泥=15：85的重量比例调制而成。

之后，将密封好的装有芯棒本体和粒状渗剂的桶形渗灌置于加热炉中，并依次加热至500摄氏度保温2小时、加热至800摄氏度保温2小时、加热至930摄氏度保温4.5小时，使芯棒本体表面形成渗硼层2。

最后，停止加热，待炉温降至830摄氏度时，将桶形渗灌从加热炉中取出，并在空气中让其自然冷却。当罐温降至室温后，取出带有渗硼层2的芯棒本体1，并进行抛光处理，得到无缝钢管轧机用改性延伸芯棒。其中的渗硼层2厚度为2mm。

实施例三

如图1和图2所示，本发明的无缝钢管轧机用改性延伸芯棒包括芯棒本体1，所述芯棒本体采用42CrMo钢制成，其为圆柱状，所述芯棒本体1的表面加工有渗硼层2。所述渗硼层2是用以下重量份数的原料经下述工艺而形成：

所述原料中：

碳化硼10重量份、铝粉6重量份、碳化硅80重量份、氟硼酸钾3份、氟化钠2重量份、氧化镧2重量份。

所述生产工艺包括以下步骤：

先将碳化硼、铝粉、碳化硅、氟硼酸钾、氟化钠和氧化镧放在一起，混合均匀，制成粒径为3~5cm的粒状渗剂。与此同时，备好桶形渗罐；

然后，将芯棒本体1悬挂在桶形渗罐内，并使芯棒本体1的下端与桶形渗灌的罐底间和芯棒本体1的四周与桶形渗灌的罐壁间均留有5cm的间距；

之后，将粒径为3~5cm的粒状渗剂倒入罐底与芯棒本体1间的间距内和罐壁与芯棒本体1四周间的间距内，并捣实。之后，盖上罐盖，罐盖与芯棒本体上端间留有5cm的间距，间距内同样填充有渗剂。

之后，用耐火泥对罐盖与关口间进行密封。所述耐火泥是用水玻璃和耐火泥按照水玻璃：耐火泥=15：85的重量比例调制而成。

之后，将密封好的装有芯棒本体1和粒状渗剂的桶形渗灌置于加热炉中，并依次加热至500摄氏度保温2小时、加热至800摄氏度保温2小时、加热至950摄氏度保温5小时，使芯棒本体表面形成渗硼层2。

最后，停止加热，待炉温降至825摄氏度时，将桶形渗灌从加热炉中取出，并在空气中让其自然冷却。当罐温降至室温后，取出带有渗硼层2的芯棒本体1，并进行抛光处理，得到无缝钢管轧机用改性延伸芯棒。其中的渗硼层厚度为2mm。

Claims (3)

1.无缝钢管轧机用改性延伸芯棒，包括芯棒本体（1）；所述芯棒本体采用42CrMo钢制成，其为圆柱状，其特征在于所述芯棒本体（1）的表面有渗硼层（2）；所述渗硼层（2）由以下重量份数的原料经下述工艺而形成：

所述原料中：

碳化硼8~10重量份、铝粉4~6重量份、碳化硅75~80重量份、氟硼酸钾3份、氟化钠2重量份、氧化镧2重量份；

所述工艺包括以下步骤：

先将碳化硼、铝粉、碳化硅、氟硼酸钾、氟化钠和氧化镧放在一起，混合均匀，制成粒径为3~5cm的粒状渗剂；与此同时，备好桶形渗罐；

然后，将芯棒本体（1）悬挂在桶形渗罐内，并使芯棒本体（1）的下端与桶形渗灌的罐底间和芯棒本体（1）的四周与桶形渗灌的罐壁间均留有3~5cm的间距；

之后，将粒径为3~5cm的粒状渗剂倒入罐底与芯棒本体间的间距内和罐壁与芯棒本体（1）四周间的间距内，并捣实；之后，盖上罐盖并用耐火泥进行密封；

之后，将密封好的装有芯棒本体（1）和粒状渗剂的桶形渗灌置于加热炉中，并依次加热至500摄氏度保温2小时、加热至800摄氏度保温2小时、加热至900~950摄氏度保温4~5小时，使芯棒本体（1）表面形成渗硼层（2）；

之后，停止加热，待炉温降至850摄氏度以下时，将桶形渗灌从加热炉中取出，并在空气中让其自然冷却；当罐温降至室温后，取出带有渗硼层（2）的芯棒本体（1），并进行抛光处理，得到无缝钢管轧机用改性延伸芯棒。

2.根据权利要求1所述的无缝钢管轧机用改性延伸芯棒，其特征在于所述耐火封口泥是用水玻璃和耐火泥按照水玻璃：耐火泥=15：85的重量比例调制而成。

3.根据权利要求1所述的无缝钢管轧机用改性延伸芯棒，其特征在于所述渗硼层（2）厚度为2mm。

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