CN111922732A - 一种无缝管穿孔机用复合导板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无缝管穿孔机技术,具体是一种无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,包括以下步骤:S1)工艺图设计:依据穿孔机组数据设计导板图纸,并进行有限元分析;S2)导板基体制造:用中频感应炉进行冶炼铸造制造;S3)导板工作面等离子喷涂,采用连续式Co2激光器进行重熔使导板工作面形成均匀致密的重熔层;S4)对导板进行机加工,达到设计的几何要求;S5)导板回火热处理;S6)导板工作面修磨使工作面达到设计标准。用该方法制造的导板可重复利用,减少穿孔过程中轧制热工具消耗,导板采用铸钢与高合金复合喷涂高铬镍材质,降低制造成本,提高导板轧制数量,提高有色金属轧制的毛管质量,实现有色金属无缝管的产品的生产轧制。
Description
技术领域
本发明涉及无缝管穿孔机技术,具体是一种无缝管穿孔机用复合导板的制造方法。
背景技术
常用热轧穿孔导板的设计结构多为一体铸造模式或分体复合铸造,整体材料成本高,设计的导板几何尺寸无法实现有色金属的轧制,出现导板表面黏连,在轧制如锆、铌、钛及Tc4、Ti80等材料,不能保障外表面质量,造成表面结疤、轧折、甚至轧卡的轧制状况,不能实现稳定性轧制。常规导板设计为一次性穿孔应用工具不能重复利用,导板应用消耗成本高。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,用该方法制造的导板可重复利用,减少穿孔过程中轧制热工具消耗,导板采用铸钢与高合金复合喷涂高铬镍材质,降低制造成本,提高导板轧制数量,提高有色金属轧制的毛管质量,实现有色金属无缝管的产品的生产轧制。本发明采用的技术方案如下:
一种无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,包括以下步骤:
S1)工艺图设计:依据穿孔机组数据设计导板图纸,并进行有限元分析;
S2)导板基体制造:用中频感应炉进行冶炼铸造制造;
S3)导板工作面等离子喷涂,采用连续式Co2 激光器进行重熔使导板工作面形成均匀致密的重熔层;
S4)对导板进行机加工,达到设计的几何要求;
S5)导板回火热处理;
S6)导板工作面修磨使工作面达到设计标准。
上述步骤S3中,导板工作面上等离子喷涂的厚度为170~230µm、喷涂角为25~50°。
上述步骤S5中,回火温度为150~250℃。
上述步骤S6中,导板工作面的粗糙度为0.25µm。
上述无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C=2.4~4.8%、Si=0.3~2.1%、Mn=0.23~1.3%、Ni=3.2~8.5%、 Cr=25.5~35.2%、Mo=0.18~0.80%、P,S=0.035~0.049%;该导板基体的硬度为220~280HB。
上述无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C=2.3~4.9%、Si=0.2~0.4%、Mn=0.8~1.3%、Ni=30.5~45.5%、Cr=24.0~35.5%、Mo=0.045~ 0.15%和P,S=0.035~0.049%;该导板基体的硬度为220~280HB。
上述无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C 1.25~1.8% ,Si 1.05~1.4%、Mn 0.5~0.8%、Cr27.5~31%、Ni6~10%、Ti 0.1~0.3%和P,S≤0.04%、P+S≤0.07%;该导板基体的热处理硬度为26~30HRC。
上述无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C0.05~0.15%、Si≤1.1%、Mn≤0.8、Cr24.0~29.0%、Ni18.5~23.0%、Mo0.8~2.1%、Al0.15~1.1%、Nb0.08~0.25%、Zr0.06%~0.2%和P,S≤0.035%;该导板基体的热处理硬度为220~280HBS。
本发明的有益效果为:
其一,导板为高低合金复合,基体为铸钢材质。制造工艺采用导体基体工作面喷涂高铬镍等材料进行复合材质相结合,区别于目前应用的高合金材质一体铸造模式,适用于有色金属的无缝管穿孔,可应用在新材料第三金属钛及钛合金如Tc4、Ti80等钛合金的生产,同样也适用于锆、铌等有色材料的无缝穿孔轧制,提高穿孔后毛管外表面质量。
其二,导板基体工作面为喷涂结构故可修复,也就是说导板可重复利用,降低穿孔时的配件的消耗,提高应用次数。
附图说明
图1为本发明实施例一的导板示意图;
图2为本发明实施例二的导板示意图;
图3为本发明实施例三的导板示意图;
图4为本发明实施例四的导板示意图;
图5为本发明实施例五的导板示意图;
图6为本发明实施例六的导板示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步解释说明。
本发明实施例的导板可重复利用,能够降低穿孔过程中轧制热工具消耗,采用铸钢与高合金复合喷涂高铬镍材质,降低制造成本,提高导板轧制数量,提高有色金属轧制的毛管质量,实现有色金属无缝管的产品的生产轧制。该导板的制造方法为:
S1)工艺图设计:依据穿孔机组数据设计导板图纸,并进行有限元分析;
S2)导板基体制造:用中频感应炉进行冶炼铸造制造;
S3)导板工作面等离子喷涂,等离子喷涂的厚度为170~230µm、喷涂角为25~50°可控制冷却状况,减少喷涂过程中涂层与基体30°方向的微裂纹长度;采用连续式Co2 激光器进行重熔使导板工作面形成均匀致密的重熔层,使导板在1000~1250℃的工况下具有较高的抗氧化性能,提高涂层的致密度、结合强度和表面硬度。
S4)对导板进行机加工,达到设计的几何要求;
S5)导板回火热处理,回火温度为150~250℃。
S6)导板工作面修磨使工作面的粗糙度为0.25µm
上述导板规格设计范围如下——
导板宽:40mm~718mm,
导板厚:60mm~250mm
导板长:360~1480mm
生产有色金属的穿孔毛管规格范围为φ52~φ1220×8~200mm、毛管长度范围5~11.5m;
适用坯型直径范围φ50~φ800mm,坯料长度范围2.5~5m;
成品规格φ57~φ630×4~150mm、成品管6~12.5m。下面通过以下几个实施例具体说明。
实施例一
本实施例中所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C=2.4~4.8%、Si=0.3~2.1%、Mn=0.23~1.3%、Ni=3.2~8.5%、 Cr=25.5~35.2%、Mo=0.18~ 0.80%、P,S(P和S的各自含量)=0.035~0.049%;该导板基体的硬度为220~280HB。适应坯型有φ50mm、φ80 mm、φ110 mm、φ130 mm、φ150 mm和φ160 mm的规格,导板宽度有40 mm、65 mm、96.5 mm、 115 mm、 131.8mm、140 mm的规格。依据穿孔机导板锁紧机构确认具体所需导板的长度,本实施例中得到的导板长度为360~445mm、导板厚度为80~100mm。毛管外径可为φ52 mm、φ88 mm、φ145.6mm、φ165 mm、φ177.6 mm。
实施例二
本实施例中所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C=2.3~4.9%、Si=0.2~0.4%、Mn=0.8~1.3%、Ni=30.5~45.5%、Cr=24.0~35.5%、Mo=0.045~ 0.15%和P,S(P和S的各自含量)=0.035~0.049%。该导板基体的硬度为220~280HB,适应坯型规格为φ180 mm、φ200 mm、φ210mm、φ220 mm和φ250 mm,导板宽度155 mm、179 mm、182mm、190 mm和231 mm,依据穿孔机导板锁紧机构确认具体所需导板的长度,本实施例中得到的导板长度为586 ~800 mm,导板厚度为100~120 mm。毛管外径有φ199.8 mm、φ220mm、φ222mm、φ231 mm和φ277.5规格。
实施例三
本实施例中所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C =1.25~1.8% ,Si =1.05~1.4%、Mn =0.5~0.8%、Cr=27.5~31%、Ni=6~10%、Ti =0.1~0.3%和P,S(P和S的各自含量)≤0.04%、P+S(P和S的总量)≤0.07。该导板基体的热处理硬度为26~30HRC,坯型规格有φ280mm、φ300mm、φ310 mm和φ350 mm,导板宽度为260 mm、280mm、284 mm和324 mm,导板长度为820~840 mm,导板厚度为120~190 mm。毛管外径规格有φ302.4 mm、φ324 mm、φ340 mm和φ388.5 mm。
实施例四
本实施例中所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C=0.05~0.15%、Si≤1.1%、Mn≤0.8、Cr24.0~29.0%、Ni=18.5~23.0%、Mo=0.8~2.1%、Al=0.15~1.1%、Nb=0.08~0.25%、Zr=0.06%~0.2%和P,S(P和S的各自含量)≤0.035%;该导板基体的热处理硬度为220~280HBS。坯型规格有φ400 mm、φ430 mm、φ500 mm和φ550 mm,导板宽度为241mm、450 mm、530 mm和560 mm,导板长度为900~1180 mm,导板厚度为190 ~210 mm。毛管外径规格有φ440 mm、φ473 mm、φ550 mm和φ605 mm。
实施例五
本实施例中所述导板基体的组分与实施例四相同,导板的尺寸规格不同。本实施例中坯型规格有φ600 mm、φ650 mm和φ700 mm,导板宽度为620 mm、670 mm和718 mm,导板长度为1330~1480 mm,导板厚度为210 ~250 mm,毛管外径规格有φ660 mm、φ715 mm和φ775mm。
实施例六
本实施例中所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C=0.17~2.1%、Si=0.28~0.65%、Mn=0.32~0.65、Cr=32.6~36.5%、Ni=2.8~5.5%、W=1.45~3.5、Mo=0.6~1.3、V=0.1~0.35、P,S各≤0.035%;该导板基体的热处理硬度为210~290HBS。适合坯型规格为φ750 mm、φ800mm导板宽度770 mm、821mm。依据穿孔机导板锁紧机构确认具体所需导板的长度,本实施例中得到的导板长度为1480 mm,导板厚度为250 mm。毛管外径有φ825 mm、φ878mm规格。
上述这几种不同规格型号的导板均能满足穿孔轧制的需求,可轧制黑色金属毛管1000~1800支,因坯型材质而异。同时可实现轧制有色金属钛、Ti80及其合金Tc4。应用过程中在导板表层工作面对毛管外表面造成轧折、划伤、结疤等质量问题前或出现龟裂或者剥落后,应对其进行下线,按工艺要求进行修复加工达到循环利用。
制造工艺要求:
1) 在制造过程中,必须满足国家的有关标准(或 ISO、DIN标准)。
2) 用钢的化学成分应分别符合GB/T 699-1999、GB/T1299-2000、GB/T 3077-1999或图样,技术文件的规定。其化学成分允许偏差,应符合GB/T 222的规定。
3)导板采用清洁精密铸造并磨掉洗鳞;导板工作表面精密铸造,表面应无铸造缺陷、表面平滑无凹坑和凸起。铸件上的残砂、氧化皮、多肉、飞边等应清除干净。
机械加工要求:
1)尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度应达到图纸要求标准。
2)图样中未注公差尺寸的极限偏差应符合:GB/T 1804-2000 V级
3) 图样中为主位置公差应符合:
支撑面对轴线的垂直度执行GB/T 1184-1996 H级
外表面对轴线的圆跳动执行GB/T 1184-1996 K级
4) 图样中未注明表面粗糙度应符合GB/T 1031重点规定
5) 机械加工后的表面,不允许有沟痕、碰伤等。
试验方法:
化学成分分析法按GB/T 223相关规定或能保证标准规定准确度的其它方法。
制造的控制标准及要求:
1)质量保证
制造方按GB/T19001—2000标准质量体系,对合同范围内备件制造、验收、售后服务的全过程进行控制。
2)标准和规范
GB/T222钢铁化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差
GB/T223.5钢铁及合金化学分析法还原型硅钼酸盐光度法测定酸溶硅含量
GB/T223.11钢铁及合金化学分析法过硫酸铵氧化容量法测定铬量
GB/T223.13钢铁及合金化学分析法硫酸亚铁铵滴定法测定钒含量
GB/T223.19钢铁及合金化学分析法新亚铜灵三氯甲烷萃取光度法测定铜量(neqJISG1219:1981)
GB/T223.23钢铁及合金化学分析法丁二铜肟分光法测定镍含量
GB/T223.25钢铁及合金化学分析法丁二铜肟重量法测定镍量
GB/T223.26钢铁及合金化学分析法硫氰酸盐直接光度法测定钼量(neqJISG1218:1981)
GB/T223.43钢铁及合金化学分析法钨的测定(neqJISG1220:1986)
GB/T223.59钢铁及合金化学分析法锑磷钼蓝光度法测定磷量(neqrooct12347:1977)
GB/T223.60钢铁及合金化学分析法高氯酸脱水重量法测定硅含量
GB/T223.63钢铁及合金化学分析法高碘酸钠(钾)光度法测定锰量(neqASTME350:1985)
GB/T223.68钢铁及合金化学分析法管式炉内燃烧后碘酸钾滴定法测定硫含量
GB/T223.69钢铁及合金化学分析法管式炉内燃烧后气体容量法测定碳含量
GB/T224钢的脱碳层深度测定法
GB/T231.1金属布氏硬度试验第一部分:试验法(eqvISO6506-1:1999)
GB/T699-1999优质碳素结构钢
GB/T1031表面粗糙度参数及其数值
GB/T1184-1996形状和位置公差未注公差值(eqvISO2768-2:1989)
GB/T1299-2000合金工具钢(neqASTMA681:1994)
GB/T1804-2000一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差(eqvISO2768-1:1989)
GB/T3077-1999合金结构钢(neqDINEN10083-1:1991)
3)导板应具有满足正常穿轧良好的抗冲击负荷特性,不得出现断裂等非正常失效情况;
4)导板V型面必须打磨光滑平直,过度面应光滑连接,粗糙度为25,不允许喷银粉漆等任何形式掩盖表面缺陷。
经过实践在穿孔工艺过程中轧制黑色金属及有色金属的生产应用持续总结优化导板设计,同时结合有限元理论模拟导板在轧制变形过程中对于毛管的可塑性状况与实际生产相互论证,设计了高低合金复合导板,降低了制造成本同时更适合金属变形,解决了穿孔斜轧工艺生产有色金属无缝管过程中导板带来的毛管表面划伤、结疤、轧折、轧卡等质量问题,有色金属采用传统斜轧原理即可实现高端无缝管的生产。
Claims (8)
1.一种无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1)工艺图设计:依据穿孔机组数据设计导板图纸,并进行有限元分析;
S2)导板基体制造:用中频感应炉进行冶炼铸造制造;
S3)导板工作面等离子喷涂,采用连续式Co2 激光器进行重熔使导板工作面形成均匀致密的重熔层;
S4)对导板进行机加工,达到设计的几何要求;
S5)导板回火热处理;
S6)导板工作面修磨使工作面达到设计标准。
2.根据权利要求1所述无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,其特征在于:上述步骤S3中,导板工作面上等离子喷涂的厚度为170~230µm、喷涂角为25~50°。
3.根据权利要求1所述无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,其特征在于:上述步骤S5中,回火温度为150~250℃。
4.根据权利要求1所述无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,其特征在于:上述步骤S6中,导板工作面的粗糙度为0.25µm。
5.根据权利要求1所述无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,其特征在于,所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C=2.4~4.8%、Si=0.3~2.1%、Mn=0.23~1.3%、Ni=3.2~8.5%、Cr=25.5~35.2%、Mo=0.18~ 0.80%、P,S=0.035~0.049%;该导板基体的硬度为220~280HB。
6.根据权利要求1所述无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,其特征在于,所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C=2.3~4.9%、Si=0.2~0.4%、Mn=0.8~1.3%、Ni=30.5~45.5%、Cr=24.0~35.5%、Mo=0.045~ 0.15%和P,S=0.035~0.049%;该导板基体的硬度为220~280HB。
7.根据权利要求1所述无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,其特征在于,所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C 1.25~1.8% ,Si 1.05~1.4%、Mn 0.5~0.8%、Cr27.5~31%、Ni6~10%、Ti 0.1~0.3%和P,S≤0.04%、P+S≤0.07%;该导板基体的热处理硬度为26~30HRC。
8.根据权利要求1所述无缝管穿孔机用复合导板的制造方法,其特征在于,所述导板基体的组分以质量百分比计量包括C0.05~0.15%、Si≤1.1%、Mn≤0.8、Cr24.0~29.0%、Ni18.5~23.0%、Mo0.8~2.1%、Al0.15~1.1%、Nb0.08~0.25%、Zr0.06%~0.2%和P,S≤0.035%;该导板基体的热处理硬度为220~280HBS。
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