CN114602994A - 一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:备料:准备工艺所需的钢锭;锻造出坯:将钢锭锻造制成方坯,总锻造比为大于等于3;轧制:将方坯进行多道次变形轧制成圆棒,所述轧制的温度为1150℃‑1280℃;热处理:对圆棒进行固溶热处理,所述固溶热处理的加热温度为1000℃‑1100℃,所述固溶热处理的保温时间为0.2‑1.2min/mm;冷作硬化前机处理:将进行了固溶热处理后的圆棒进行机加工得到棒材,所述棒材的直径小于所述圆棒的直径;冷作硬化:对冷作硬化前机处理后的棒材进行准备工作后采用整体模具冷拉的方式进行冷拉得冷作硬化不锈钢棒材,所述冷拉的变形量为10%‑30%。本发明能够确保批量棒材的均匀性好、强度高、能够稳定和批量制造的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷作硬化不锈钢棒材的制备领域,具体涉及一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法。
背景技术
冷作硬化不锈钢棒材应用于堆内构件紧固件的制造,从金属冷作硬化的原理和工艺来讲,冷变形棒材变形尺寸相对热变形更好控制、选取适当冷变形量可得到不同强度和硬度的产品。但目前冷作硬化不锈钢棒材在使用过程中,主要出现强度超差、性能不均匀等情况。目前专业的冷拉企业一般还停留在产业链下游,产品结构以大批量的型材、管件等技术要求相对较低的产品为主,冷拉的材料以碳钢、低合金钢为主,缺乏高性能不锈钢棒材的冷拉经验。目前冷作硬化不锈钢棒材多采用自由锻进行冷变形工序,虽然能够通过不同的自由锻模具控制棒材尺寸,但是同一根棒材不同位置依然可能存在1-2mm的尺寸偏差。通过测算,棒材尺寸有0.1mm的偏差即可造成5Mpa以上的强度偏差,要确保冷作硬化的不锈钢不同位置的性能均能满足设计要求,尺寸和变形的均匀性尤为重要,因此,有必要设计一种确保批量棒材的均匀性、高精度、能够稳定、批量制造反应堆堆内构件紧固件用的冷作硬化不锈钢棒材的工艺路线和方法。
发明内容
鉴于目前冷作硬化不锈钢棒材存在的上述不足,本发明提供一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,能够确保批量棒材的均匀性好、强度高、能够稳定和批量制造的效果。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
备料:准备工艺所需的钢锭;
锻造出坯:将钢锭锻造制成方坯,总锻造比为大于等于3;
轧制:将方坯进行多道次变形轧制成圆棒,所述轧制的温度为1150℃-1280℃;
热处理:对圆棒进行固溶热处理,所述固溶热处理的加热温度为1000℃-1100℃,所述固溶热处理的保温时间为0.2-1.2min/mm;
冷作硬化前机处理:将进行了固溶热处理后的圆棒进行机加工得到棒材,所述棒材的直径小于所述圆棒的直径;
冷作硬化:对冷作硬化前机处理后的棒材进行准备工作后采用整体模具冷拉的方式进行冷拉得冷作硬化不锈钢棒材,所述冷拉的变形量为10%-30%。
依照本发明的一个方面,所述锻造出坯过程中的锻造过程具体为将钢锭进行镦粗、拔长,所述锻造的温度为850℃-1150℃。
依照本发明的一个方面,所述轧制过程得到的圆棒不同部位的尺寸偏差的绝对值小于等于0.5mm,所述圆棒的晶粒度大于等于5级。
依照本发明的一个方面,所述热处理过程中保温结束后快速冷却。
依照本发明的一个方面,所述冷作硬化前机处理过程中的机加工分两步进行,第一步,对进行了固溶热处理后的圆棒直径进行粗加工;第二步,进行精加工。
依照本发明的一个方面,所述粗加工后预留1±0.3mm的直径用于精加工。
依照本发明的一个方面,所述钢锭采用的冶炼工艺为电炉+转炉真空吹氧脱碳法。
依照本发明的一个方面,所述棒材的直径比所述圆棒的直径小1-4mm。
依照本发明的一个方面,所述冷作硬化过程中的准备工作包括表面处理、润滑和轧头工序。
依照本发明的一个方面,所述表面处理具体为表面喷砂。
本发明现有现有技术的有益效果为:
(1)对棒材冷作硬化前后的尺寸进行精准控制,棒材变形量稳定,棒材的性能均匀性较高;
(2)采用模具拉制工艺,生产效率高、产品尺寸可控,批生产良品率≥95%;
(3)采用轧制、模具拉拔等变形方法,棒材的工艺余量控制较好,整体的成本降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法的工艺流程图;
图2为本发明所述的冷拉成型示意图;
图3为本发明所述的钢锭(外购)控制流程图;
图4为本发明所述冷作硬化的控制流程图;
附图标记说明:1、棒材;2、模具。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图3和图4所示,一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
备料:准备工艺所需的钢锭;其中,所述钢锭的要求是按照要求采购,重点控制材料的C、Mn、Cr、Ni等主要元素和P、S等有害元素,原料入厂后进行复验,成分合格后进行后续生产工作。所述钢锭采用的冶炼工艺为电炉+转炉真空吹氧脱碳法(EF+VODC冶炼工艺)。
锻造出坯:将钢锭锻造制成方坯,所述方坯尺寸30mm x30mm~150mm x150mm,总锻造比为≥3;其中,所述锻造出坯过程中的锻造过程具体为将钢锭进行镦粗、拔长,所述锻造的温度为850℃-1150℃。
轧制:将方坯进行多道次变形轧制成圆棒,所述轧制的温度为1150℃-1280℃;其中,所述轧制过程得到的圆棒不同部位的尺寸偏差的绝对值小于等于0.5mm,所述圆棒的晶粒度大于等于5级。
热处理:对圆棒进行固溶热处理,所述固溶热处理的加热温度为1000℃-1100℃,所述固溶热处理的保温时间为0.2-1.2min/mm;其中,min/mm表示为单位直径的圆棒需保温的时间;所述热处理过程中保温结束后快速冷却,确保材料的固溶处理充分、均匀。
冷作硬化前机处理:将进行了固溶热处理后的圆棒进行机加工得到棒材,所述棒材的直径小于所述圆棒的直径;其中,所述冷作硬化前机处理过程中的机加工分两步进行,第一步,对进行了固溶热处理后的圆棒直径进行粗加工,直径预留1±0.3mm的余量;第二步,进行精加工,将棒材整体的直径偏差控制在±0.3mm范围内。所述棒材的直径比所述圆棒的直径小1-4mm。
冷作硬化:对冷作硬化前机处理后的棒材进行准备工作后采用整体模具冷拉的方式进行冷拉得冷作硬化不锈钢棒材,所述冷拉的变形量为10%-30%。所述冷作硬化过程中的准备工作依次包括表面喷砂、润滑和轧头工序。
取样及实验:根据上游技术要求进行取样及试验。
无损检测:制定专用规程,对冷作硬化后的锻件进行无损检测。
最终机加工:采用专用机加工设备对冷作硬化后的锻件进行精密加工,确保产品尺寸满足图纸要求。
实施例1
(1)备料:材料为SA-193Gr.B8M Cl.2(类似06Cr17Ni 12Mo2,316),成品尺寸为φ18×1000,钢锭的采购应严格按照化学成分的规定进行采购,尽量减少杂质和其他有害元素的存在。采用EF+VODC冶炼工艺,确保钢锭的纯洁度和均匀性。化学成分要求见下表1:
表1:
元素 | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Mo |
要求 | ≤0.09 | ≤2.04 | ≤0.025 | ≤0.01 | ≤1.05 | 15.8-18.2 | 9.85-14.15 | 1.9-3.1 |
产品 | 0.06 | 1.08 | 0.019 | 0.08 | 0.54 | 17.0 | 10.24 | 2.25 |
(2)锻造出坯:将钢锭锻造制成方坯,所述方坯尺寸58mm x 58mm x L,锻造温度为870℃,总锻造比为14.9。
(3)轧制:将方坯进行多道次变形轧制成直径为28mm的圆棒,所述轧制的温度为1151℃,所述轧制过程得到的圆棒不同部位的尺寸偏差的绝对值为0.5mm,所述圆棒的晶粒度为5级。
(4)热处理:对圆棒进行固溶热处理,所述固溶热处理的加热温度为1000℃,保温时间为34min(1.2min/mm),保温结束后快速冷却。
(5)冷作硬化前机处理:将圆棒粗加工至φ25mm±0.3mm,再精加工至φ24.0mm±0.3mm。
(6)冷作硬化:对冷作硬化前机处理后的棒材进行表面喷砂、润滑和轧头工序后采用整体模具冷拉的方式进行冷拉得冷作硬化不锈钢棒材,所述冷拉的变形量为27%。
性能检测结果如表2所示:
表2:
由上表可知,采用本实施例制得的冷作硬化不锈钢棒材强度高且均匀性好。
采用上述步骤批量制备1000根冷作硬化不锈钢棒材,批生产良品率为97.2%。
实施例2
(1)备料:材料为Z2CND18-12(类似022Cr17Ni 12Mo2,316L),成品尺寸为φ37×1360,钢锭的采购应严格按照化学成分的规定进行采购,尽量减少杂质和其他有害元素的存在。采用EF+VODC冶炼工艺,确保钢锭的纯洁度和均匀性。化学成分要求见下表3:
表3:
元素 | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Mo |
要求 | ≤0.035 | ≤2.00 | ≤0.025 | ≤0.02 | ≤1.00 | 17.0-18.2 | 11.5-12.5 | 2.25-2.75 |
产品 | 0.018 | 1.15 | 0.022 | 0.008 | 0.55 | 17.42 | 11.65 | 2.59 |
(2)锻造出坯:将钢锭锻造制成方坯,所述方坯尺寸58mm x 58mm x L,锻造温度为1140℃,总锻造比为8.8。
(3)轧制:将方坯进行多道次变形轧制成直径为48mm的圆棒,所述轧制的温度为1280℃,所述轧制过程得到的圆棒不同部位的尺寸偏差的绝对值为0.4mm,所述圆棒的晶粒度为5级。
(4)热处理:对圆棒进行固溶热处理,所述固溶热处理的加热温度为1100℃,保温时间为54min(1.1min/mm),保温结束后快速冷却。
(5)冷作硬化前机处理:将圆棒粗加工至φ45mm±0.3mm,再精加工至φ44.0mm±0.3mm。
(6)冷作硬化:对冷作硬化前机处理后的棒材进行表面喷砂、润滑和轧头工序后采用整体模具冷拉的方式进行冷拉得冷作硬化不锈钢棒材,所述冷拉的变形量为20%。
性能检测结果如表4所示:
表4:
由上表可知,采用本实施例制得的冷作硬化不锈钢棒材强度高且均匀性好。
采用上述步骤批量制备1000根冷作硬化不锈钢棒材,批生产良品率为95.2%。
实施例3
(1)备料:材料为SA-193Gr.B8M Cl.2(类似06Cr17Ni 12Mo2,316),钢锭的采购应严格按照化学成分的规定进行采购,尽量减少杂质和其他有害元素的存在。采用EF+VODC冶炼工艺,确保钢锭的纯洁度和均匀性。化学成分要求见表1所示。
(2)锻造出坯:将钢锭锻造制成方坯,所述方坯尺寸38mm x 38mm x L,锻造温度为1100℃,总锻造比为3.8。
(3)轧制:将方坯进行多道次变形轧制成直径为26mm的圆棒,所述轧制的温度为1250℃,所述轧制过程得到的圆棒不同部位的尺寸偏差的绝对值为0.4mm,所述圆棒的晶粒度为6级。
(4)热处理:对圆棒进行固溶热处理,所述固溶热处理的加热温度为1050℃,保温时间为10min(0.38min/mm),保温结束后快速冷却。
(5)冷作硬化前机处理:将圆棒粗加工至φ25mm±0.3mm,再精加工至φ24.3mm±0.3mm。
(6)冷作硬化:对冷作硬化前机处理后的棒材进行表面喷砂、润滑和轧头工序后采用整体模具冷拉的方式进行冷拉得冷作硬化不锈钢棒材,所述冷拉的变形量为12.3%。
性能检测结果如表5所示:
表5:
由上表可知,采用本实施例制得的冷作硬化不锈钢棒材强度高且均匀性好。
采用上述步骤批量制备1000根冷作硬化不锈钢棒材,批生产良品率为97.1%。
实施例4
(1)备料:材料为Z2CND18-12(类似022Cr17Ni 12Mo2,316L),成品尺寸为φ37×1360,钢锭的采购应严格按照化学成分的规定进行采购,尽量减少杂质和其他有害元素的存在。采用EF+VODC冶炼工艺,确保钢锭的纯洁度和均匀性。化学成分要求见下表3:
(2)锻造出坯:将钢锭锻造制成方坯,所述方坯尺寸78mm x 78mm x L,锻造温度为1150℃,总锻造比为13.8。
(3)轧制:将方坯进行多道次变形轧制成直径为50mm的圆棒,所述轧制的温度为1220℃,所述轧制过程得到的圆棒不同部位的尺寸偏差的绝对值为0.3mm,所述圆棒的晶粒度为7级。
(4)热处理:对圆棒进行固溶热处理,所述固溶热处理的加热温度为1060℃,保温时间为50min(1min/mm),保温结束后快速冷却。
(5)冷作硬化前机处理:将圆棒粗加工至φ48mm±0.3mm,再精加工至φ47.7mm±0.3mm。
(6)冷作硬化:对冷作硬化前机处理后的棒材进行表面喷砂、润滑和轧头工序后采用整体模具冷拉的方式进行冷拉得冷作硬化不锈钢棒材,所述冷拉的变形量为25.2%。
性能检测结果如表4所示:
表4:
由上表可知,采用本实施例制得的冷作硬化不锈钢棒材强度高且均匀性好。
采用上述步骤批量制备1000根冷作硬化不锈钢棒材,批生产良品率为96.8%。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,其特征在于:所述制备方法包括以下步骤:
备料:准备工艺所需的钢锭;
锻造出坯:将钢锭锻造制成方坯,总锻造比为大于等于3;
轧制:将方坯进行多道次变形轧制成圆棒,所述轧制的温度为1150℃-1280℃;
热处理:对圆棒进行固溶热处理,所述固溶热处理的加热温度为1000℃-1100℃,所述固溶热处理的保温时间为0.2-1.2min/mm;
冷作硬化前机处理:将进行了固溶热处理后的圆棒进行机加工得到棒材,所述棒材的直径小于所述圆棒的直径;
冷作硬化:对冷作硬化前机处理后的棒材进行准备工作后采用整体模具冷拉的方式进行冷拉得冷作硬化不锈钢棒材,所述冷拉的变形量为10%-30%。
2.根据权利要求1所述的冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,其特征在于:所述锻造出坯过程中的锻造过程具体为将钢锭进行镦粗、拔长,所述锻造的温度为850℃-1150℃。
3.根据权利要求1所述的一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,其特征在于:所述轧制过程得到的圆棒不同部位的尺寸偏差小于等于0.5mm,所述圆棒的晶粒度大于等于5级。
4.根据权利要求1所述的一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,其特征在于:所述热处理过程中保温结束后快速冷却。
5.根据权利要求1所述的一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,其特征在于:所述冷作硬化前机处理过程中的机加工分两步进行,第一步,对进行了固溶热处理后的圆棒直径进行粗加工;第二步,进行精加工。
6.根据权利要求5所述的一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,其特征在于:所述粗加工后预留1±0.3mm的直径用于精加工。
7.根据权利要求1所述的一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,其特征在于:所述钢锭采用的冶炼工艺为电炉+转炉真空吹氧脱碳法。
8.根据权利要求1所述的一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,其特征在于:所述棒材的直径比所述圆棒的直径小1-4mm。
9.根据权利要求1所述的一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,其特征在于:所述冷作硬化过程中的准备工作包括表面处理、润滑和轧头工序。
10.根据权利要求9所述的一种冷作硬化不锈钢棒材的制备方法,其特征在于:所述表面处理具体为表面喷砂。
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