CN115896420A - 一种无缝渗碳钢管的制备方法及无缝渗碳钢管的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无缝渗碳钢管的制备方法，该方法为：将定径后的渗碳钢管进行在线等温退火处理，在线等温退火处理为：先将定径后的渗碳钢管进行第一次奥氏体化；然后风冷至400℃～500℃，再次加热并保温；然后将保温后的钢管进行第二次奥氏体化；将第二次充分奥氏体化后的钢管进行喷雾强力冷却后保温，得到等温退火处理后的钢管；将等温退火处理后的钢管进行喷雾冷却至室温，得到无缝渗碳钢管。本发明还提供上述无缝渗碳钢管的应用，无缝渗碳钢管用于制备齿轮或齿环类零件。本发明在定径后的钢管奥氏体化保温一定时间后，冷却使组织由奥氏体转变为均匀的铁素体和珠光体组织，将其应用于齿轮/齿环类零件的生产中，能够改善工件的机加工性能。
Description
技术领域
本发明属于发动机及系统技术领域，具体涉及一种无缝渗碳钢管的制备方法及无缝渗碳钢管的应用。
背景技术
渗碳钢齿轮或齿环类零件毛坯通常采用模锻方式生产，其成品零件生产工艺流程为：圆钢下料→坯料加热(1150～1250℃)→模锻、冲孔→切边→磨毛边→预备热处理→粗加工→精加工→滚齿加工/内、外花键拉削→渗碳淬火→低温回火→磨削加工→抽检→入库。
其中，锻坯的预备热处理，不仅对切削加工性能有极大影响，而且对最终热处理变形也有重大影响。为了提高齿坯的可切削性，消除锻造应力，使组织均匀化，通常要对锻坯进行预备热处理。预备热处理通常采用等温正火或锻造余热等温正火工艺，通过控制等温正火工艺参数，使珠光体转变在等温温度下进行，有效地控制先共析铁素体、贝氏体、马氏体等不良组织产生。由于材料化学成分、冶金偏析、成型方式及等温正火工艺等因素的影响，特别是含镍含钼渗碳钢，锻坯各部位形成的金相组织很难均匀一致，局部甚至会出现少量的贝氏体和马氏体，使得零件在后续渗碳过程中热处理变形难以控制。因此，在齿轮或齿环零件制造过程中，等温正火处理是一道非常关键的工序。一般情况下，渗碳钢的等温正火工艺为：将锻坯加热至奥氏体化温度900℃～950℃保温1.5h～3h→中冷区快冷→500℃～680℃保温1h～4h→出炉空冷。
上述工艺存在的问题是，首先，锻造工序及等温正火工艺需要投入锻造设备及等温正火线，成本较高。其次，采用现有等温正火，很难实现锻坯各部位均匀冷却，导致生成铁素体和珠光体的组织不均匀，零件局部甚至会形成3～4级的带状组织，从而影响工件的机加工和力学性能。
为解决上述问题，提供一种无缝渗碳钢管的制备方法及无缝渗碳钢管的应用非常关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种无缝渗碳钢管的制备方法及无缝渗碳钢管的应用，该方法将定径后的渗碳钢管采用在线等温正火处理工艺生产，使所制无缝渗碳钢管的组织均为铁素体+珠光体，且组织均匀，带状组织不明显，硬度散差小，基体组织硬度均满足165～195HB的齿坯硬度技术要求，有利于后续的机加工工艺和渗碳淬火变形的控制。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无缝渗碳钢管的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、无缝渗碳钢管所用管坯的生产：将优质废钢、热装铁水中的一种或两种混合进行熔炼，得到熔炼钢水；将所述熔炼钢水经精炼处理→真空处理→浇注处理后，得到无缝渗碳钢管所用的管坯；
S2、热轧处理：将S1中得到的无缝渗碳钢管所用的管坯依次进行均匀加热处理→穿孔处理→轧管处理→减径处理→定径处理，得到定径后的渗碳钢管；
S3、新型在线等温退火处理：将S2中得到的定径后的渗碳钢管进行在线等温退火处理，得到等温退火处理后的钢管；
S4、将S3中得到的等温退火处理后的钢管采用喷雾冷却或空冷至室温，得到无缝渗碳钢管。
优选地，S3中所述在线等温退火处理的方法为：
S301、第一次奥氏体化：将所述定径后的渗碳钢管加热至900℃～950℃，保温2h～5h，得到第一次奥氏体化的钢管；
S302、风冷：采用风冷工艺将S301中得到的第一次奥氏体化的钢管冷却至400℃～500℃，得到冷却后的钢管；
S303、加热保温：将S302中得到的冷却后的钢管加热至600℃～730℃，保温1h～2h，得到保温后的钢管；
S304、第二次奥氏体化：将S303中得到的保温后的钢管加热至880～930℃，保温2～4h，得到第二次奥氏体化的钢管；
S305、喷雾强力冷却：采用喷雾强力冷却工艺将S304中得到的第二次奥氏体化的钢管快速冷却至500℃～680℃，并采用在线保温罩保温2h～6h，得到等温退火处理后的钢管。
优选地，S302中所述风冷工艺为：先将所述第一次奥氏体化的钢管在平均冷速为40℃/min～50℃/min的条件下快速冷却至700℃～800℃，然后在平均冷速为10℃/min～15℃/min的条件下冷却至400℃～500℃。
优选地，S305中所述喷雾强力冷却工艺的平均冷速为60℃/min～70℃/min，在喷雾强力冷却过程中第二次奥氏体化的钢管自旋转。
优选地，S2中所述定径后的渗碳钢管的牌号为20CrMnTiH、20CrH、20CrMoH、22CrMoH、16MnCr5H、20MnCr5H、19CrNi5H、20CrNiMoH、SCM420H、SCr420H或SAE8620H。
本发明还提供上述无缝渗碳钢管的应用，所述无缝渗碳钢管用于制备齿轮或齿环类零件。
优选地，所述无缝渗碳钢管用于制备齿轮或齿环类零件的生产工艺流程为：无缝渗碳钢管下料→粗加工→精加工→滚齿加工/内、外花键拉削→渗碳淬火→低温回火→磨削加工→抽检→入库。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明中的无缝渗碳钢管采用定径后的渗碳钢管生产，定径后的渗碳钢管采用本发明在线等温退火处理工艺，使所制无缝渗碳钢管的组织均为铁素体+珠光体，且组织均匀，带状组织不明显，改善甚至消除锻坯普通预备热处理工艺所带来的组织缺陷，硬度散差小，基体组织硬度均满足165～195HB的齿坯硬度技术要求，从而提高齿坯后续的机加工性能，降低渗碳热处理变形倾向。
2、相比现有齿轮零件的制备方法，本发明省去了坯料加热(1150～1250℃)→模锻、冲孔→切边→磨毛边→预备热处理等工序，大幅简化了生产流程，降低了生产成本，同时提高生产效率，适合齿轮/齿环类零件的大批量生产，应用前景广阔。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是实施例1中20CrMnTiH无缝渗碳钢管的基体金相组织照片(100×)。
图2是实施例1、2中无缝渗碳钢管的近表面硬度检测位置示意图。
图3是实施例1、2中无缝渗碳钢管的心部硬度检测位置示意图。
图4是对比例1中20CrMnTiH齿轮锻坯的基体金相组织(100×)。
图5是实施例2中19CrNi5H无缝渗碳钢管的基体金相组织照片(100×)。
图6是对比例2中19CrNi5H齿环锻坯的基体金相组织(100×)。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种材料牌号为20CrMnTiH无缝渗碳钢管的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、20CrMnTiH无缝渗碳钢管所用管坯的生产：将优质废钢采用转炉进行熔炼，得到熔炼钢水；将所述熔炼钢水经精炼处理→真空处理→浇注处理后，得到20CrMnTiH无缝渗碳钢管所用的管坯；
S2、热轧处理：将S1中得到的20CrMnTiH无缝渗碳钢管所用的管坯依次进行均匀加热处理→穿孔处理→轧管处理→减径处理→定径处理，得到定径后的20CrMnTiH渗碳钢管；
S3、新型在线等温退火处理：将S2中得到的定径后的20CrMnTiH渗碳钢管进行在线等温退火处理，所述在线等温退火处理的方法为：
S301、第一次奥氏体化：将所述定径后的20CrMnTiH渗碳钢管加热至930℃，保温2h，使其充分奥氏体化，得到第一次奥氏体化的20CrMnTiH钢管；
S302、风冷：采用风冷工艺以40℃/min的平均冷速将S301中得到的第一次奥氏体化的20CrMnTiH钢管冷却至700℃，然后在平均冷速为10℃/min的条件下冷却至400℃，得到冷却后的20CrMnTiH钢管，采用温度传感器全程监测钢管的温度变化；
S303、加热保温：将S302中得到的冷却后的20CrMnTiH钢管加热至600℃，采用在线保温罩对其进行保温，保温时间为1h，得到保温后的20CrMnTiH钢管；保温罩全部关闭，保温罩内温度设定为600℃，使保温后的20CrMnTiH钢管的组织仍保持铁素体+珠光体；
S304、第二次奥氏体化：将S303中得到的保温后的20CrMnTiH钢管加热至880℃，保温2h，使保温后的20CrMnTiH钢管的组织由珠光体+铁素体完全转变为奥氏体组织，得到第二次奥氏体化的20CrMnTiH钢管；
S305、喷雾强力冷却：采用喷雾强力冷却工艺将S304中得到的第二次奥氏体化的20CrMnTiH钢管以平均冷速为60℃/min的条件快速冷却至500℃，并采用在线保温罩对其进行保温，保温时间为2h，使过冷奥氏体全部转变为均匀的铁素体+珠光体组织，得到等温退火处理后的20CrMn TiH钢管；在喷雾强力冷却过程中第二次奥氏体化的20CrMnTiH钢管自旋转；
S4、将S3中得到的等温退火处理后的20CrMnTiH钢管采用喷雾冷却至室温，得到20CrMnTiH无缝渗碳钢管。
本实施例得到的20CrMnTiH无缝渗碳钢管的基体组织的照片，如图1所示；由图1可见，20CrMnTiH无缝渗碳钢管的金相组织为均匀一致的珠光体+铁素体，带状组织不明显，无贝氏体或马氏体等异常组织出现。
对本实施例得到的20CrMnTiH无缝渗碳钢管近表面5点位置(如图2所示)和心部5点位置(如图3所示)进行硬度检测，检测结果如表1所示；
表1
由表1可知，本实施例得到的20CrMnTiH无缝渗碳钢管的硬度满足165HB～195HB的齿坯硬度技术要求，且同一齿坯的硬度散差≤6HB，硬度均匀性好，有利于后续的机加工工艺和渗碳淬火变形的控制。
将本实施例得到的20CrMnTiH无缝渗碳钢管用于制备某齿轮零件，其成品零件生产工艺流程为：20CrMnTiH无缝渗碳钢管下料→粗加工→精加工→滚齿加工→渗碳淬火→低温回火→磨削加工→抽检→入库。
对比例1
本对比例中采用20CrMnTiH热轧圆钢制备某齿轮零件，与实施例1采用20CrMnTiH无缝渗碳钢管生产某齿轮零件相比，除了热轧圆钢的生产工艺与无缝渗碳钢管不同外，还在原材料下料和齿坯粗加工这2个生产工序之间，增加了坯料加热→模锻、冲孔→切边→磨毛边→预备热处理等工序，其他的均与实施例1相同。
本对比例中20CrMnTiH热轧圆钢的制备方法，包括以下步骤：
S1、20CrMnTiH连铸坯生产：将优质废钢采用转炉熔炼，得到熔炼钢水；将所述熔炼钢水经精炼处理→真空处理→浇注处理后，得到20CrMnTiH连铸坯。
S2、铸坯加热：将S1中得到的20CrMnTiH连铸坯加热至1200℃，保温时间为2h，使钢坯充分奥氏体化，出炉后对钢坯表面进行高压水除鳞，得到除磷后的20CrMnTiH钢坯；
S3、轧制：将S2中除磷后的20CrMnTiH钢坯依次进行粗轧和连轧，开轧温度为1120℃，中轧温度为1050℃，终轧温度控制为1000℃，上冷床温度控制为830℃，经冷却→矫直后得到所需规格的20CrMnTiH热轧圆钢；
将上述20CrMnTiH热轧圆钢用于制备某齿轮零件，其成品零件生产工艺流程为：20CrMnTiH热轧圆钢下料→坯料加热→模锻、冲孔→切边→磨毛边→等温正火→粗加工→精加工→滚齿加工→渗碳淬火→低温回火→磨削加工→抽检→入库，其中的等温正火工艺为：
a、锻坯奥氏体化：将磨毛边后的20CrMnTiH锻坯加热至930℃，保温1.5h，使其充分奥氏体化，得到红热20CrMnTiH锻坯；
b、中冷：将a中得到的红热20CrMnTiH锻坯以风冷的方式冷却至530℃，冷却时间控制为300S，得到中冷后的20CrMnTiH锻丕；
c、等温工艺：将b中得到的中冷后的20CrMnTiH锻坯转移至网带炉内等温，等温温度为530℃，保温时间为2h，出炉后自然冷却至室温，得到20CrMnTiH齿轮锻坯。
本对比例得到的20CrMnTiH齿轮锻坯的基体组织的照片，如图4所示；由图4可见，20CrMnTiH齿轮锻坯的金相组织为不均匀的珠光体+铁素体，存在明显的带状组织，为2.5级。
对本对比例得到的20CrMnTiH齿轮锻坯近表面和心部进行硬度检测，检测结果如表2所示。
表2
由表2可知，本对比例得到的20CrMnTiH齿轮锻坯的硬度为163～177HB，存在部分位置低于165HB～195HB技术要求下限值的情况，且同一齿坯的最大硬度散差高达14HB，硬度均匀性较差，对后续的机加工工艺和渗碳淬火变形的控制会产生不利影响。
实施例2
本实施例提供一种材料牌号为19CrNi5H无缝渗碳钢管的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、19CrNi5H无缝渗碳钢管所用管坯的生产：将优质废钢和热装铁水混合，采用转炉进行熔炼，得到熔炼钢水；将熔炼后的钢水经精炼处理→真空处理→浇注处理后，得到19CrNi5H无缝渗碳钢管所用管坯；
S2、热轧处理：将S1中得到的19CrNi5H无缝渗碳钢管所用管坯依次进行均匀加热处理→穿孔处理→轧管处理→减径处理→定径处理，得到定径后的19CrNi5H渗碳钢管；
S3、新型在线等温退火处理：将S2中得到的定径后的19CrNi5H渗碳钢管进行在线等温退火处理，所述在线等温退火处理的方法为：
S301、第一次奥氏体化：将所述定径后的19CrNi5H渗碳钢管加热至950℃，保温4h，使其充分奥氏体化，得到第一次奥氏体化的19CrNi5H钢管；
S302、风冷：采用风冷工艺艺以50℃/min的平均冷速将S301中得到的第一次奥氏体化的19CrNi5H钢管冷却至800℃，然后在平均冷速为15℃/min的条件下冷却至500℃，得到冷却后的19CrNi5H钢管，采用温度传感器全程监测钢管的温度变化；
在此冷却过程中，第一次奥氏体化的19CrNi5H钢管的组织由奥氏体转变为方向性弱的铁素体和珠光体，降低后续奥氏体化过程中发生组织遗传的倾向，将第一次奥氏体化的19CrNi5H钢管冷却至500℃，而不是冷却至室温，方便在S303中利用该余热，从而达到节约热能的目的；
S303、加热保温：将S302中得到的冷却后的19CrNi5H钢管加热至730℃，采用在线保温罩对其进行保温，保温时间为2h，得到保温后的19CrNi5H钢管；保温罩全部关闭，保温罩内温度设定为730℃，使保温后的19CrNi5H钢管的组织仍保持铁素体+珠光体。
S304、第二次奥氏体化：将S303中得到的保温后的19CrNi5H钢管加热至930℃，保温4h，使保温后的19CrNi5H钢管的组织由珠光体+铁素体完全转变为奥氏体组织，得到第二次奥氏体化的19CrNi5H钢管；
步骤S303和S304分2次加热，在步骤S303中先将钢管加热到一定温度，使钢管均匀受热，控制钢管组织不转变为奥氏体，不仅钢管组织均匀，且减少了钢管的带状组织；另外，步骤S304利用了步骤S303中的余热，从而节省能源；
S305、喷雾强力冷却：采用喷雾强力冷却工艺将S304中得到的第二次奥氏体化的19CrNi5H钢管以平均冷速为70℃/min的条件快速冷却至680℃，并采用在线保温罩对其进行保温，保温时间为6h，使过冷奥氏体全部转变为均匀的铁素体+珠光体组织，得到等温退火处理后的19CrNi5H钢管；
S4、将S3中得到的等温退火处理后的19CrNi5H钢管采用空冷至室温，得到19CrNi5H无缝渗碳钢管。
本实施例得到的19CrNi5H无缝渗碳钢管的基体组织的照片，如图5所示；由图5可见，19CrNi5H无缝渗碳钢管的金相组织为均匀一致的珠光体+铁素体，带状组织不明显，无贝氏体或马氏体等异常组织出现。
对本实施例得到的19CrNi5H无缝渗碳钢管近表面5点位置(如图2所示)和心部5点位置(如图3所示)进行硬度检测，检测结果如表3所示；
表3
由表3可知，本实施例得到的19CrNi5H无缝渗碳钢管的硬度为172～179HB，满足165HB～195HB的齿坯硬度技术要求，且同一齿坯的硬度散差≤7HB，硬度均匀性好，有利于后续的机加工工艺和渗碳淬火变形的控制。
将上述19CrNi5H无缝渗碳钢管用于制备某齿环零件，其成品零件生产工艺流程为：19CrNi5H无缝渗碳钢管下料→粗加工→精加工→内、外花键拉削→渗碳淬火→低温回火→磨削加工→抽检→入库。
对比例2
本对比例中采用19CrNi5H热轧圆钢制备某齿环零件，与实施例2采用19CrNi5H无缝渗碳钢管生产某齿环零件相比，除了热轧圆钢的生产工艺与无缝渗碳钢管不同外，还在原材料下料和齿坯粗加工这2个生产工序之间，增加了坯料加热→模锻、冲孔→切边→磨毛边→预备热处理等工序，其他的均与实施例2相同。
本对比例中19CrNi5H热轧圆钢的制备方法，包括以下步骤：
S1、19CrNi5H连铸坯生产：将优质废钢和热装铁水混合，采用转炉熔炼，得到熔炼钢水；将所述熔炼钢水经精炼处理→真空处理→浇注处理后，得到19CrNi5H连铸坯；
S2、铸坯加热：将S1中得到的19CrNi5H连铸坯加热至1250℃，保温时间为4h，使钢坯充分奥氏体化，出炉后对钢坯表面进行高压水除鳞，得到除磷后的19CrNi5H钢坯；
S3、轧制：将S2中得到的除磷后的19CrNi5H钢坯依次进行粗轧和连轧，开轧温度为1150℃，中轧温度为1070℃，终轧温度控制为1030℃，上冷床温度控制为860℃，经冷却→矫直后得到所需规格的19CrNi5H热轧圆钢。
将上述19CrNi5H热轧圆钢用于制备某齿环零件，其成品零件生产工艺流程为：19CrNi5H热轧圆钢下料→坯料加热→模锻、冲孔→切边→磨毛边→等温正火→粗加工→精加工→内、外花键拉削→渗碳淬火→低温回火→磨削加工→抽检→入库，其中的等温正火工艺为：
a、锻坯奥氏体化：将磨毛边后的19CrNi5H锻坯加热至950℃，保温3h，使其充分奥氏体化，得到红热19CrNi5H锻坯；
b、中冷：将a中得到的红热19CrNi5H锻坯以风冷的方式冷却至650℃，冷却时间控制为400S，得到中冷后的19CrNi5H锻坯；
c、等温工艺：将b中得到的中冷后的19CrNi5H锻坯转移至网带炉内等温，等温温度为650℃，保温时间为4h，出炉后自然冷却至室温，得到19CrNi5H齿轮锻坯。
本对比例得到的19CrNi5H齿轮锻坯的基体组织的照片，如图6所示；由图6可见，19CrNi5H齿轮锻坯的金相组织为严重偏聚的珠光体和不均匀分布的铁素体，存在非常明显的带状组织，为4.0级。
对本对比例得到的19CrNi5H齿轮锻坯近表面和心部进行硬度检测，检测结果如表4所示。
表4
由表4可知，本对比例得到的19CrNi5H齿轮锻坯的硬度为159HB～184HB存在部分位置低于165HB～195HB技术要求下限值的情况，且同一齿坯的最大硬度散差高达25HB，硬度均匀性很差，对后续的机加工工艺和渗碳淬火变形的控制将会产生极为不利的影响。
实施例3
本实施例提供一种材料牌号为20CrH无缝渗碳钢管的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、20CrH无缝渗碳钢管所用管坯的生产：将热装铁水采用电炉进行熔炼，得到熔炼钢水；将所述熔炼钢水经精炼处理→真空处理→浇注处理后，得到20CrH无缝渗碳钢管所用管坯；
S2、热轧处理：将S1中得到的20CrH无缝渗碳钢管所用管坯依次进行均匀加热处理→穿孔处理→轧管处理→减径处理→定径处理，得到定径后的20CrH渗碳钢管；
S3、新型在线等温退火处理：将S2中得到的定径后的20CrH渗碳钢管进行在线等温退火处理，所述在线等温退火处理的方法为：
S301、第一次奥氏体化：将定径后的20CrH渗碳钢管加热至930℃，保温5h，使其充分奥氏体化，得到第一次奥氏体化的20CrH钢管；
S302、风冷：采用风冷工艺艺以45℃/min的平均冷速将S301中得到的第一次奥氏体化的20CrH钢管冷却至750℃，然后在平均冷速为13℃/min的条件下冷却至450℃，得到冷却后的20CrH钢管，采用温度传感器全程监测钢管的温度变化；
在此冷却过程中，第一次奥氏体化的20CrH钢管的组织由奥氏体转变为方向性弱的铁素体和珠光体，降低后续奥氏体化过程中发生组织遗传的倾向，将第一次奥氏体化的20CrH钢管冷却至450℃，而不是冷却至室温，方便在S303中利用该余热，从而达到节约热能的目的；
S303、加热保温：将S302中得到的冷却后的20CrH钢管加热至700℃，采用在线保温罩对其进行保温，保温时间为1.5h，得到保温后的20CrH钢管；保温罩全部关闭，保温罩内温度设定为700℃，使保温后的20CrH钢管的组织仍保持铁素体+珠光体。
S304、第二次奥氏体化：将S303中得到的保温后的20CrH钢管加热至900℃，保温3h，使保温后的20CrH钢管的组织由珠光体+铁素体完全转变为奥氏体组织，得到第二次奥氏体化的20CrH钢管；
步骤S303和S304分2次加热，在步骤S303中先将钢管加热到一定温度，使钢管均匀受热，控制钢管组织不转变为奥氏体，不仅钢管组织均匀，且减少了钢管的带状组织；另外，步骤S304利用了步骤S303中的余热，从而节省能源；
S305、喷雾强力冷却：采用喷雾强力冷却工艺将S304中得到的第二次奥氏体化的20CrH钢管以平均冷速为65℃/min的条件快速冷却至600℃，并采用在线保温罩对其进行保温，保温时间为4h，使过冷奥氏体全部转变为均匀的铁素体+珠光体组织，得到等温退火处理后的20CrH钢管；
S4、将S3中得到的等温退火处理后的20CrH钢管采用空冷至室温，得到20CrH无缝渗碳钢管。
还可使用本实施例方法制备牌号为20CrMoH、22CrMoH、16MnCr5H、20MnCr5H、20CrNiMoH、SCM420H、SCr420H或SAE8620H的无缝渗碳钢管。
实施例1-3中定径后的渗碳钢管的制备方法为现有技术，如下制备方法：先制备管坯，将优质废钢和热装铁水混合后，采用电炉或转炉进行熔炼，得到熔炼钢水；采用钢包炉将得到的熔炼钢水进行精炼，所述精炼的过程中吹Ar气并进行搅拌，吹Ar气的过程中向所述熔炼钢水中加入Ca-Si线，使所述熔炼钢水中的Ca含量为0.003％，得到精炼钢水；加入Ca-Si线以提高钢水的均匀性，并进行夹杂物变质处理，使夹杂物呈细小弥散的状态；将得到的精炼钢水置于真空炉中进行真空脱气处理，得到真空脱气后的钢水；将得到的真空脱气后的钢水采用连铸全程保护浇注，浇注的过程中控制所述真空脱气后的钢水的过热度为18℃，同时采用结晶器进行电磁搅拌，得到所需规格的管坯；结晶器电磁搅拌能够确保浇注过程无二次污染；所述管坯为实心坯料；
将得到的管坯进行定径处理，所述定径处理的方法为：采用中径环形炉将得到的管坯均匀加热至温度为1280℃，保温时间为5h，确保管坯透烧，得到加热后的管坯；采用锥形穿孔机对得到的加热后的管坯进行扩径穿孔，得到穿孔后的荒管；所述锥形穿孔机的扩径率为0％～5％，辗轧角和喂入角均为10°～15°；扩径率能够在保证尺寸均匀性的同时，还可以增加坯料可生产钢管的尺寸范围，辗轧角和喂入角能够消除轧制过程中的切向变形和扭转变形，从而提高荒管内表面质量；采用轧管机对得到的穿孔后的荒管进行轧制，得到轧制钢管；为提高轧制钢管尺寸精度及表面质量，所述轧管机总的减径率≤30％，喂入角≤15°，辗轧角≤5°，芯棒尺寸为Φ40mm～Φ120mm；采用十机架两辊微张力减径机对得到的轧制钢管进行减径，得到减径的钢管；为保证减径的钢管全长壁厚一致性，电机叠加比≤50％，同时为提高内孔精度，所述十机架两辊微张力减径机的减径率应≤25％；采用920mm两辊两径机或十机架两辊微张力减径机将得到的减径的钢管在总减径率≤10％，轧制速度为0.2m/s～1.5m/s的条件下进行定径处理，得到定径后的渗碳钢管。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种无缝渗碳钢管的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、无缝渗碳钢管所用管坯的生产：将优质废钢、热装铁水中的一种或两种混合进行熔炼，得到熔炼钢水；将所述熔炼钢水经精炼处理→真空处理→浇注处理后，得到无缝渗碳钢管所用的管坯；
S2、热轧处理：将S1中得到的无缝渗碳钢管所用的管坯依次进行均匀加热处理→穿孔处理→轧管处理→减径处理→定径处理，得到定径后的渗碳钢管；
S3、新型在线等温退火处理：将S2中得到的定径后的渗碳钢管进行在线等温退火处理，得到等温退火处理后的钢管；
S4、将S3中得到的等温退火处理后的钢管采用喷雾冷却或空冷至室温，得到无缝渗碳钢管。
2.根据权利要求1所述的一种无缝渗碳钢管的制备方法，其特征在于，S3中所述在线等温退火处理的方法为：
S301、第一次奥氏体化：将所述定径后的渗碳钢管加热至900℃～950℃，保温2h～5h，得到第一次奥氏体化的钢管；
S302、风冷：采用风冷工艺将S301中得到的第一次奥氏体化的钢管冷却至400℃～500℃，得到冷却后的钢管；
S303、加热保温：将S302中得到的冷却后的钢管加热至600℃～730℃，保温1h～2h，得到保温后的钢管；
S304、第二次奥氏体化：将S303中得到的保温后的钢管加热至880～930℃，保温2～4h，得到第二次奥氏体化的钢管；
S305、喷雾强力冷却：采用喷雾强力冷却工艺将S304中得到的第二次奥氏体化的钢管快速冷却至500℃～680℃，并采用在线保温罩保温2h～6h，得到等温退火处理后的钢管。
3.根据权利要求2所述的一种无缝渗碳钢管的制备方法，其特征在于，S302中所述风冷工艺为：先将所述第一次奥氏体化的钢管在平均冷速为40℃/min～50℃/min的条件下快速冷却至700℃～800℃，然后在平均冷速为10℃/min～15℃/min的条件下冷却至400℃～500℃。
4.根据权利要求2所述的一种无缝渗碳钢管的制备方法，其特征在于，S305中所述喷雾强力冷却工艺的平均冷速为60℃/min～70℃/min，在喷雾强力冷却过程中第二次奥氏体化的钢管自旋转。
5.根据权利要求1所述的一种无缝渗碳钢管的制备方法，其特征在于，S2中所述定径后的渗碳钢管的牌号为20CrMnTiH、20CrH、20CrMoH、22CrMoH、16MnCr5H、20MnCr5H、19CrNi5H、20CrNiMoH、SCM420H、SCr420H或SAE8620H。
6.如权利要求1-5任一项所述的无缝渗碳钢管的应用，其特征在于，所述无缝渗碳钢管用于制备齿轮或齿环类零件。
7.根据权利要求6所述的一种无缝渗碳钢管的应用，其特征在于，所述无缝渗碳钢管用于制备齿轮或齿环类零件的生产工艺流程为：无缝渗碳钢管下料→粗加工→精加工→滚齿加工/内、外花键拉削→渗碳淬火→低温回火→磨削加工→抽检→入库。
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