CN106552820A - 六角形中空钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于凿岩用中空钢钎杆技术领域，尤其涉及六角形中空钢的制备方法。本发明通过对坯料钻孔、插管和插芯后，再进行加热和粗、中、精轧多次轧制，然后控温冷却并抽芯，即得六角形中空钢。本发明方法简单，操作方便，既保证了产品外形尺寸和芯孔尺寸，同时中空钢的内部组织更加均匀、硬度合格率达到98%以上，脱碳合格率达到95%以上，符合国际标准，为中空钢制钎环节打下了坚实的基础，确保产品质量更加稳定。
Description
技术领域
本发明属于凿岩用中空钢钎杆技术领域，尤其涉及六角形中空钢的制备方法。
背景技术
凿岩钎杆多用于对岩石开凿爆破孔，其在承受凿岩机活塞每分钟高达2000-3000次的频率抽送下撞击岩石，每次撞击的冲击功约为70-850J，而且由于凿岩钎具工作环境复杂且恶劣，需要承受水流如矿坑水、高山流水的冲击和腐蚀，加之凿岩钎杆的长径比约为50-150:1，所以作为凿岩钎杆制备材料的中空钢需要具有很高的机械强度、耐腐蚀性和扭转应力，否则很容易造成断裂。中空钢制备技术门槛较高且工艺复杂，导致国内生产的很多中空钢的性能达不到国际标准，难以满足客户的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种六角形中空钢的制备方法，本发明方法简单，操作方便，能够制备符合国际标准的六角形中空钢，满足国内企业的需求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
六角形中空钢的制备方法，步骤如下：
1）坯料预处理，取55SiMnMo材质的方形坯料并在坯料中心处钻孔，然后向孔中插入间隙配合的钢管，再向钢管中插入间隙配合的芯棒；
2）坯料加热，将预处理后的坯料在炉压不高于40Pa的加热炉中加热至1100-1140℃；
3）坯料轧制：将加热后的坯料依次进行粗轧、中轧和精轧至坯料截面呈规则六角形，然后对坯料进行热切割并冷却至室温后，抽去坯料中心的芯材即得所述六角形中空钢。
优选的，步骤1）中，坯料钻孔的偏心度≤2.0mm 。
优选的，步骤1）中，在芯棒表面均匀涂抹200-300目的碳粉后，将芯棒插入钢管中。
优选的，步骤2）中，采用蓄热式无水冷推钢式加热炉对坯料进行加热，加热炉中的加热一区温度为780-820℃，加热二区温度为1120-1160℃，加热三区温度为1180-1200℃。
优选的，步骤3）中，粗轧由轧辊为Φ550的两辊可逆式轧机配合中空钢延伸孔型对坯料轧制7-9道次，然后剪去粗轧后的坯料首尾段并进行中轧，中轧由轧辊为Φ450的两辊可逆式轧机对坯料轧制4-6道次。
优选的，步骤3）中，精轧由七架轧辊为Φ450-300的两辊平立交替布置的轧机配合中空钢专用孔型，对中轧后的坯料连续轧制4-7道次，精轧后坯料温度为750-850℃。
优选的，精轧的七架轧机间共设置6个活套，活套调节量为100mm-500mm。
优选的，步骤3）中，精轧后的坯料于冷却床上冷却至500-600℃时进行切割，切割后冷却至250-350℃后下床，然后自然冷却至室温，抽出坯料中的芯材，即得所述六角形中空钢。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1）采用钻孔+套管+插芯的方式对坯料进行预处理，通过钻孔将坯料中心的材质缺陷去除并严格控制钻孔偏心度；而且芯材表面涂抹可耐高温的碳粉，碳粉一方面对芯材进行防护以防止芯材断裂，另一方面防止芯材与钢管贴合，方便后续芯材的抽离；
2）三区加热能够保证坯料加热的均匀性，有效杜绝了坯料过热、过烧、脱碳等缺陷的产生；
3）采用两辊可逆轧机作为初轧机和中轧机，为精轧机组提供了质量稳定的中间坯料；精轧机组采用中空钢专用孔型，保证了产品外形尺寸和芯孔尺寸，中空钢实物质量稳步提升；
4）精轧机组间共计设置6个活套，活套调节量在100mm-500mm，通过对活套调节量进行调节，可以实现精轧机组间的无张力轧制；
5）在坯料冷却至500-600℃时进行热切割，取代现有技术中坯料完全冷却后再切割的工艺，不仅节省了人工，也节省了冷却后切割使用的燃气；
6）精轧后的坯料采用控温冷却，使得坯料内部组织更加均匀、硬度（HRC）合格率达到98%以上，脱碳合格率达到95%以上，符合国际标准，为中空钢制钎环节打下了坚实的基础，确保产品质量更加稳定。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
六角形中空钢的制备方法，步骤如下：
1）坯料预处理，取55SiMnMo材质的方形坯料并在坯料中心处钻孔，坯料钻孔的偏心度≤2.0mm；然后向孔中插入间隙配合的钢管，取与钢管间隙配合的芯棒并在其表面均匀涂抹200目的碳粉后，将芯棒插入钢管中；
2）坯料加热，将预处理后的坯料在蓄热式无水冷推钢式加热炉中间加热，加热炉中的加热一区温度为780℃，加热二区温度为1120℃，加热三区温度为1180℃，炉压≤40Pa，加热后的坯料温度为1100℃；
3）坯料轧制，将加热后的坯料依次进行粗轧、中轧和精轧至坯料截面呈规则六角形：粗轧由轧辊为Φ550的两辊可逆式轧机配合中空钢延伸孔型对坯料轧制7道次，然后剪去粗轧后的坯料首尾段并进行中轧，中轧由轧辊为Φ450的两辊可逆式轧机对坯料轧制4道次，精轧由七架轧辊为Φ450-300的两辊平立交替布置的轧机配合中空钢专用孔型，对中轧后的坯料连续轧制4道次，精轧后坯料温度为750℃。然后将坯料置于冷却床冷却至500℃时进行热切割，然后再次冷却至250℃后下床，待坯料自然冷却至室温后，抽出坯料中的芯材，即得所述六角形中空钢，精轧的七架轧机间共设置6个活套，活套调节量为100mm。
实施例2
六角形中空钢的制备方法，步骤如下：
1）坯料预处理，取55SiMnMo材质的方形坯料并在坯料中心处钻孔，坯料钻孔的偏心度≤2.0mm；然后向孔中插入间隙配合的钢管，取与钢管间隙配合的芯棒并在其表面均匀涂抹300目的碳粉后，将芯棒插入钢管中；
2）坯料加热，将预处理后的坯料在蓄热式无水冷推钢式加热炉中间加热，加热炉中的加热一区温度为820℃，加热二区温度为1160℃，加热三区温度为1200℃，炉压≤40Pa，加热后的坯料温度为1140℃；
3）坯料轧制，将加热后的坯料依次进行粗轧、中轧和精轧至坯料截面呈规则六角形：粗轧由轧辊为Φ550的两辊可逆式轧机配合中空钢延伸孔型对坯料轧制9道次，然后剪去粗轧后的坯料首尾段并进行中轧，中轧由轧辊为Φ450的两辊可逆式轧机对坯料轧制6道次，精轧由七架轧辊为Φ450-300的两辊平立交替布置的轧机配合中空钢专用孔型，对中轧后的坯料连续轧制7道次，精轧后坯料温度为850℃，然后将坯料置于冷却床冷却至600℃时进行热切割，然后再次冷却至350℃后下床，待坯料自然冷却至室温后，抽出坯料中的芯材，即得所述六角形中空钢，精轧的七架轧机间共设置6个活套，活套调节量为500mm。
实施例3
六角形中空钢的制备方法，步骤如下：
1）坯料预处理，取55SiMnMo材质的方形坯料并在坯料中心处钻孔，坯料钻孔的偏心度≤2.0mm；然后向孔中插入间隙配合的钢管，取与钢管间隙配合的芯棒并在其表面均匀涂抹250目的碳粉后，将芯棒插入钢管中；
2）坯料加热，将预处理后的坯料在蓄热式无水冷推钢式加热炉中间加热，加热炉中的加热一区温度为800℃，加热二区温度为1140℃，加热三区温度为1190℃，炉压≤40Pa，加热后的坯料温度为1120℃；
3）坯料轧制，将加热后的坯料依次进行粗轧、中轧和精轧至坯料截面呈规则六角形：粗轧由轧辊为Φ550的两辊可逆式轧机配合中空钢延伸孔型对坯料轧制8道次，然后剪去粗轧后的坯料首尾段并进行中轧，中轧由轧辊为Φ450的两辊可逆式轧机对坯料轧制5道次，精轧由七架轧辊为Φ450-300的两辊平立交替布置的轧机配合中空钢专用孔型，对中轧后的坯料连续轧制6道次，精轧后坯料温度为800℃，然后将坯料置于冷却床冷却至550℃时进行热切割，然后再次冷却至300℃后下床，待坯料自然冷却至室温后，抽出坯料中的芯材，即得所述六角形中空钢，精轧的七架轧机间共设置6个活套，活套调节量为350mm。
Claims (8)
1.六角形中空钢的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）坯料预处理，取55SiMnMo材质的方形坯料并在坯料中心处钻孔，然后向孔中插入间隙配合的钢管，再向钢管中插入间隙配合的芯棒；
2）坯料加热，将预处理后的坯料在炉压不高于40Pa的加热炉中加热至1100-1140℃；
3）坯料轧制，将加热后的坯料依次进行粗轧、中轧和精轧至坯料截面呈规则六角形，然后对坯料进行热切割并冷却至室温后，抽去坯料中心的芯材即得所述六角形中空钢。
2.如权利要求1所述的六角形中空钢的制备方法，其特征在于，步骤1）中，坯料钻孔的偏心度≤2.0mm 。
3.如权利要求1所述的六角形中空钢的制备方法，其特征在于，步骤1）中，在芯棒表面均匀涂抹200-300目的碳粉后，将芯棒插入钢管中。
4.如权利要求1所述的六角形中空钢的制备方法，其特征在于，步骤2）中，采用蓄热式无水冷推钢式加热炉对坯料进行加热，加热炉中的加热一区温度为780-820℃，加热二区温度为1120-1160℃，加热三区温度为1180-1200℃。
5.如权利要求1所述的六角形中空钢的制备方法，其特征在于，步骤3）中，粗轧由轧辊为Φ550的两辊可逆式轧机配合中空钢延伸孔型对坯料轧制7-9道次，然后剪去粗轧后的坯料首尾段并进行中轧，中轧由轧辊为Φ450的两辊可逆式轧机对坯料轧制4-6道次。
6.如权利要求1所述的六角形中空钢的制备方法，其特征在于，步骤3）中，精轧由七架轧辊为Φ450-300的两辊平立交替布置的轧机，并配合中空钢专用孔型对中轧后的坯料连续轧制4-7道次，精轧后坯料温度为750-850℃。
7.如权利要求6所述的六角形中空钢的制备方法，其特征在于，精轧的七架轧机间共设置6个活套，活套调节量为100mm-500mm。
8.如权利要求6所述的六角形中空钢的制备方法，其特征在于，步骤3）中，精轧后的坯料于冷却床上冷却至500-600℃时进行切割，切割后冷却至250-350℃后下床，然后自然冷却至室温，抽出坯料中的芯材，即得所述六角形中空钢。
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