CN104227350A - 一种限动芯棒的制备方法 - Google Patents

一种限动芯棒的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104227350A
CN104227350A CN201410441490.9A CN201410441490A CN104227350A CN 104227350 A CN104227350 A CN 104227350A CN 201410441490 A CN201410441490 A CN 201410441490A CN 104227350 A CN104227350 A CN 104227350A
Authority
CN
China
Prior art keywords
refining
forging
retained mandrel
steel
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410441490.9A
Other languages
English (en)
Inventor
孟令贤
徐宁
高全德
王子君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongyuan Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Zhongyuan Special Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongyuan Special Steel Co Ltd filed Critical Zhongyuan Special Steel Co Ltd
Priority to CN201410441490.9A priority Critical patent/CN104227350A/zh
Publication of CN104227350A publication Critical patent/CN104227350A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/065—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C22C33/06—Making ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium

Abstract

本发明属于芯棒生产技术领域，具体涉及一种限动芯棒的制备方法，经选料-精炼-锻造-粗加工-热处理-精加工而成，所述精炼时选用H13钢和Ni钢作为原料，采用电弧炉冶炼+钢包精炼/真空脱气方式精炼，所加Ni的重量百分比为0.30~0.40%，精炼后浇注成钢锭，钢锭脱模后热送锻造。本发明公开了一种在保证材料具有高强度的同时、大幅提升限动芯棒的冲击韧性进而提高限动芯棒的使用寿命的限动芯棒的制备方法。

Description

一种限动芯棒的制备方法
技术领域
本发明属于芯棒生产技术领域，具体涉及一种限动芯棒的制备方法。 
背景技术
限动芯棒是生产热轧无缝钢管所必需的最重要的工模具，该产品在无缝钢管轧制过程中表面温度在较短时间内达600℃～800℃，用后在冷却平台喷水激冷至100±20℃，并迅速再次上线循环使用。轧制过程中限动芯棒受限动力作用，始终以设定速度前进,承受较大而复杂的交变载荷，主要失效特征为表面龟裂、环裂及沿轴线划伤。随着对限动芯棒产品研究的持续深入，结合各热轧无缝管厂使用情况，发现通过提高材料的强度和冲击韧性可有效提高限动芯棒使用寿命，其核心是合金元素的优化配比、锻造及热处理技术。现国内外最常用的一种芯棒材料是H13(4Cr5MoSiV1)钢，因限动芯棒长径比多在40以上，锻造时轴向变型量大增加了材料的各项异性，再加上材料合金元素设计等原因导致其横向冲击功不易保证。 
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足提供一种在保证材料具有高强度的同时、大幅提升限动芯棒的冲击韧性进而提高限动芯棒的使用寿命的限动芯棒的制备方法。 
本发明的技术方案是这样实现的：一种限动芯棒的制备方法，经选料-精炼-锻造-粗加工-热处理-精加工而成，其特征在于：所述精炼时选用H13钢和Ni钢作为原料，采用EAF+LF/VD方式精炼，所加Ni的重量百分比为0.30～0.40％，精炼后浇注成钢锭，钢锭脱模后热送锻造。 
所述精炼过程控制钢锭中部分化学成分的重量百分比如下：C为 0.30～0.36％，Si为1.05～1.20％，Mn为0.35～0.45％，Cr为5.10～5.50％，Mo为1.30～1.45％，V为0.85～1.00％，Ni为0.30～0.40％，S≤0.005％，P≤0.008％。 
所述锻造前控制加热温度为1230～1240℃，终锻温度为900℃,锻造时采用油压机进行镦粗，变形量为28～30％。 
所述热处理时采用正火+调质工艺方式，正火温度为970～980℃，保温时间为0.8～1h/100mm，正火雾冷至室温，然后淬火，淬火温度为1010～1020℃，保温时间为0.8～1h/100mm，淬火后放入28～32℃的水基液中冷却，冷却系数15s/mm，而后回火。 
本发明的技术方案产生的积极效果如下：本发明选用H13加Ni钢作为原料，适量Ni的加入可细化晶粒，提高冲击韧性；采用电弧炉冶炼+钢包精炼/真空脱气方式精炼，用精炼钢锭代替电渣锭，精炼后浇注成钢锭，钢锭脱模后热送锻造，可降低生产成本，同时避免电渣时气体含量增加和渣料中P的带入，利于控制氮化物水平，降低回火脆性，从而提高材料冲击韧性；锻造时采用油压机进行镦粗，变形量28～30％，精锻机成型，较大变形量可增加压实效果，使组织更加致密，提高横向冲击韧性；热处理工艺采用正火+调质方式进行，通过高温正火可细化晶粒及均匀组织和成分，为淬火做好准备；同时淬火时采用水基液冷却，提高了冷却速度和淬透深度，使得奥氏体组织充分转变成马氏体组织，从而获得较高的横向冲击性能。 
本发明在保证材料具有高强度的同时，大幅提升限动芯棒的冲击韧性进而提高限动芯棒的使用寿命。 
附图说明
图1为本发明生产限动芯棒的热处理工艺流程图。 
具体实施方式
下面结合本发明的方法与现有技术中生产限动芯棒的工艺得到的产品的性能进行对比来进一步对本发明进行描述。 
本发明的实施例 
一种限动芯棒的制备方法，选用芯棒钢种H13加Ni钢，经选料-精炼-锻造-粗加工-热处理-精加工-镀铬而成，选料后采用EAF+LF/VD精炼方式，炉料由二级或二级以上废钢、返回料头、海绵铁等组成，EAF氧化后出钢，包中预脱氧及部分合金化，进行LF/VD吹氩精炼，出钢前弱搅拌时间≥20min，出钢镇静后采用氩气保护浇注成钢锭，钢锭脱模后热送锻造。 
精炼过程中控制钢锭中部分化学成分的重量百分比为：C为0.30～0.36％，Si为1.05～1.20％，Mn为0.35～0.45％，Cr为5.10～5.50％，Mo为1.30～1.45％，V为0.85～1.00％，Ni为0.30～0.40％，S≤0.005％，P≤0.008％。 
在车底式燃气炉中加热，加热炉温度为1230～1240℃，坯料温度允许比炉温低30℃，终锻温度为900℃，在锻造时采用油压机进行镦粗，变形量28～30％，精锻机成型。 
粗加工后进行热处理，采用高温正火+调质工艺方式进行，如图1所示，先进行正火，正火温度970～980℃，保温时间为0.9h/100mm，雾冷至室温，正火后采用调质处理工艺，淬火温度为1010～1020℃，保温时间为1h/100mm，使工件心部达到规定温度、完成奥氏体转变并使其均匀化，然后放入28～32℃的水基液中连续冷却，冷却系数15s/mm，获得马氏体组织，再进行回火进行马氏体分解及残余奥氏体的继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，出炉空冷至100℃以下，力学性能满足使用的高冲击韧性要求，然后进行精加工和镀铬。 
对照组实施例 
该对照例是现有技术中生产限动芯棒的工艺，该工艺如下：选用芯棒钢种为H13，经选料-精炼-锻造-粗加工-热处理-精加工-镀铬而成，选料后采用EAF+LF/VD精炼方式，炉料由二级或二级以上废钢、返回料头、海绵铁等组成， 出钢前弱搅拌，搅拌时间≥15min，出钢镇静后采用氩气保护浇注成钢锭，钢锭脱模后热送锻造，精炼过程控制钢锭化学成分为：C为0.32～0.42％，Si为0.70～1.20％，Mn≤0.60％，Cr为4.50～5.50％，Mo为1.00～1.50％，V为0.78～1.20％，P+S≤0.020％；在车底式燃气炉中加热，坯料温度允许比炉温低40℃，锻造时采用油压机进行镦粗，精锻机成型；粗加工后进行热处理，采用温正火+调质工艺方式进行，然后进行精加工和镀铬。 
将以上本发明的实施例及对照例的产品按GB/T228和GB/T229现有测试标准进行测试，为更好地说明对比结果，本发明的实施例与对照例各取4个工件进行对比，结果如下表1所示。对照例采用常规工艺生产的产品，晶粒较为粗大，造成冲击功偏低；而本发明工艺生产的产品，晶粒能够很好地细化，同时淬火时采用水基液冷却，提高了冷却系数，使得奥氏体组织充分转变成马氏体组织，从而获得较高的横向冲击性能。 
表1  本发明实施例与对照例产品的测试数据 
备注：冲击吸收功测试时，一个试片上取了三个横向冲击试样，对应三个冲击值。 
由下表1数据看出，本发明工艺生产的产品综合力学性能较高，综合力学性能明显优于对照例产品，充分说明本发明生产的限动芯棒的横向冲击韧性较强，提高了其使用寿命。 

Claims (4)

1.一种限动芯棒的制备方法，经选料-精炼-锻造-粗加工-热处理-精加工而成，其特征在于：所述精炼时选用H13钢和Ni钢作为原料，，采用电弧炉冶炼+钢包精炼/真空脱气方式精炼，所加Ni的重量百分比为0.30~0.40%，精炼后浇注成钢锭，钢锭脱模后热送锻造。
2.如权利要求1所述的一种限动芯棒的制备方法，其特征在于：所述精炼过程控制钢锭中部分化学成分的重量百分比如下：C为0.30~0.36%，Si为1.05~1.20%，Mn为0.35~0.45%，Cr为5.10~5.50%，Mo为1.30~1.45%，V为0.85~1.00%，Ni为0.30~0.40%，S≤0.005%，P≤0.008%。
3.如权利要求1至2任一项所述的一种限动芯棒的制备方法，其特征在于：所述锻造前控制加热温度为1230~1240℃，终锻温度为900℃,锻造时采用油压机进行镦粗，变形量为28~30%。
4.如权利要求1至3任一项所述的一种限动芯棒的制备方法，其特征在于：所述热处理时采用正火+调质工艺方式，正火温度为970~980℃，保温时间为0.8~1h/100mm，正火雾冷至室温，然后淬火，淬火温度为1010~1020℃，保温时间为0.8~1h/100mm，淬火后放入28~32℃的水基液中冷却，冷却系数15s/mm，而后回火。
CN201410441490.9A 2014-09-02 2014-09-02 一种限动芯棒的制备方法 Pending CN104227350A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410441490.9A CN104227350A (zh) 2014-09-02 2014-09-02 一种限动芯棒的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410441490.9A CN104227350A (zh) 2014-09-02 2014-09-02 一种限动芯棒的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104227350A true CN104227350A (zh) 2014-12-24

Family

ID=52216723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410441490.9A Pending CN104227350A (zh) 2014-09-02 2014-09-02 一种限动芯棒的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104227350A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105154627A (zh) * 2015-06-29 2015-12-16 中原特钢股份有限公司 一种用于低温环境下使用的钻具材料生产方法
CN107052076A (zh) * 2016-11-28 2017-08-18 安徽宝泰特种材料有限公司 一种夹套芯棒热轧制大口径钛及钛合金薄壁无缝管的方法
CN114411051A (zh) * 2021-12-24 2022-04-29 钢铁研究总院 一种耐高压耐高温针阀体钢及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101698195A (zh) * 2009-10-20 2010-04-28 无锡隆达金属材料有限公司 行星轧机用空芯棒
CN101905244A (zh) * 2010-08-05 2010-12-08 中原特钢股份有限公司 一种利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法
CN102091719A (zh) * 2010-12-07 2011-06-15 宝钢集团常州轧辊制造公司 连轧管机用限动芯棒及其制造方法
CN102162071A (zh) * 2010-02-23 2011-08-24 宝山钢铁股份有限公司 轧管用限动芯棒钢材料及其制造方法
CN103993236A (zh) * 2014-05-06 2014-08-20 上海大学 经济型芯棒用合金钢及其制备和热处理方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101698195A (zh) * 2009-10-20 2010-04-28 无锡隆达金属材料有限公司 行星轧机用空芯棒
CN102162071A (zh) * 2010-02-23 2011-08-24 宝山钢铁股份有限公司 轧管用限动芯棒钢材料及其制造方法
CN101905244A (zh) * 2010-08-05 2010-12-08 中原特钢股份有限公司 一种利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法
CN102091719A (zh) * 2010-12-07 2011-06-15 宝钢集团常州轧辊制造公司 连轧管机用限动芯棒及其制造方法
CN103993236A (zh) * 2014-05-06 2014-08-20 上海大学 经济型芯棒用合金钢及其制备和热处理方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105154627A (zh) * 2015-06-29 2015-12-16 中原特钢股份有限公司 一种用于低温环境下使用的钻具材料生产方法
CN107052076A (zh) * 2016-11-28 2017-08-18 安徽宝泰特种材料有限公司 一种夹套芯棒热轧制大口径钛及钛合金薄壁无缝管的方法
CN114411051A (zh) * 2021-12-24 2022-04-29 钢铁研究总院 一种耐高压耐高温针阀体钢及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103014534B (zh) 铸造热锻模具钢及其加工工艺
CN104148399B (zh) 用于轧钢中轧机架的耐磨轧辊及其制备方法
CN102766824B (zh) 一种耐磨高速钢辊环及其制备方法
US20160230247A1 (en) Non quenched and tempered steel and manufacturing process thereof
US20160215358A1 (en) Non quenched and tempered steel and manufacturing process thereof
CN104099520B (zh) 一种高碳低合金锯片钢及其热轧钢板生产方法
CN103014495B (zh) 高韧性高耐磨冷作模具钢及其加工工艺
CN106048415B (zh) 一种Ni微合金化石油钻铤用钢及其制备方法
CN104988435B (zh) 一种低碳高韧性特厚钢板及其制造方法
CN103014511B (zh) 高强韧冷作模具钢及其加工工艺
CN101905244B (zh) 一种利用28NiCrMoV号钢为原料生产芯棒的方法
CN103469092A (zh) 一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法
CN103451398B (zh) 一种50CrVA合金结构钢热轧圆钢棒材的制造方法
CN103276298A (zh) 高硬高韧冷热兼作模具钢及其生产方法
EP3050995A1 (en) Non-quenched and tempered steel and manufacturing method therefor
CN104480394A (zh) 切割石材及金属用高碳低合金锯片钢及其热轧钢板制造方法
CN104561815A (zh) 一种高均质大规格超高强度钢棒及其生产方法
CN106086673A (zh) 一种热作模具钢板及其制备方法
CN103469091A (zh) 一种大尺寸铁路车辆用辗钢整体车轮及其生产方法
CN102560252B (zh) 一种中碳Cr合金化连杆用钢的制造方法
US20160208357A1 (en) Process for producing non quenched and tempered steel
CN102409229A (zh) N80q级别直缝电阻焊石油套管及其制造方法
EP3050991A1 (en) Non-quenched and tempered steel and manufacturing method therefor
CN104498829A (zh) 汽车冷冲压模具用铸造中合金钢
CN104131238B (zh) 高成型高耐候极薄规格热轧钢板及其csp生产工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20141224