[发明专利]连轧管机用直径为330mm以上的限动芯棒的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无缝钢管连轧机组中使用的轧制工具的制造方法，尤其是涉及一种在连轧机组中使用的直径为330mm以上的大规格限动芯棒的制造方法。

背景技术

限动芯棒是生产无缝钢管的连轧机组中所使用的重要轧制工具，消耗量较大，它的质量和成本直接关系到无缝钢管生产的质量和效益；多年来，国内各无缝钢管生产企业的限动芯棒多数依靠进口，尤其是直径330mm以上的大规格限动芯棒几乎全部为进口产品，这种限动芯棒不仅进口周期长，而且价格昂贵，严重制约着我国无缝钢管产业的发展，因此，迫切需要研制开发一种大规格限动芯棒的制造方法，以满足国内市场的需求。

现有的限动芯棒的制造方法大致有二种，第一种方法为：锻造坯料→完全退火→整体油淬火→二次高温回火→加温矫直→去应力退火→粗加工→精加工→砂带磨削→镀铬→脱氢。第二种为中国发明专利，专利号为200510024757.5，名称为钢管连轧限动芯棒的制造新工艺中披露了一种制造方法，其制造工艺如下：锻造/轧制坯料→完全退火→热矫直→粗/半精加工→淬火→二次高温回火→砂带磨削→镀铬→脱氢；这种制造方法解决了第一种方法中芯棒加工困难、制造周期较长、芯棒毛坯收得率低的问题，但这种方法也存在以下几个方面的不足：首先，其锻造/轧制所使用的坯料为国标GB1299-85中的4Cr5MoSiV1钢锭，这种钢虽具有高淬透性和淬硬性、一定的热强性和抗冷热疲劳性能，但其易产生回火脆性且高温强度偏低，在600℃强度仅为630MPa，只能在500～550℃温度范围内使用。而在轧制钢管时，限动芯棒表面温度可达700℃，高温强度偏低易导致芯棒使用初期损坏，同时，这种钢含有相当数量的碳和碳化物形成元素，固相线及液相线之间温度区间较宽，加上金属导热性能较差，凝固速度较慢，促使凝固过程中碳化物带状偏析严重，此带状偏析在常规退火、正火、淬火加热条件下难分难以消除，造成钢的各向异性，降低了冲击性能和冷热疲劳性能。因此，用这种钢制成的芯棒使用寿命短，从而影响无缝钢管的生产效率以及生产成本。其次，该方法采用锻造/轧制坯料，而采用锻造坯料时，由于目前国内只有生产直径330mm以下的中小规格坯料的锻造设备，而没有生产直径330mm以上的大规格坯料锻造设备，因而大规格坯料在国内无法生产，只能通过进口，这样制约大规格芯棒的产出；另外，当采用轧制坯料时，由于对钢锭仅进行一次粗轧开坯，轧制出的坯料的外圆精度及直线度都较差，这样一方面需为后续加工保留较多的加工余量，通常需留10mm以上，从而损耗了大量的钢材；另一方面，由于坯料的直线度较差，因而该方法增加了第二步骤完全退火及第三步骤热矫直，由于该两步骤需采用相应的设备，即大型辊式炉及矫直机，并消耗较多的能源和生产时间，因而大大地增加了设备的投资和生产成本，降低了生产效率。再次，由于淬火步骤安排在粗/半精加工步骤之后，且在淬火之后不再对坯料作切削加工，而坯料在淬火时，由于冷却液及冷却速度等工艺条件的不适当等原因，往往发生超出加工精度要求的变形，从而常常引起限动芯棒在无缝钢管生产中无法使用，造成了大量的废品；再有，由于砂带磨削步骤是采用普通超长车床，使用砂带完成芯棒表面的加工，而这种磨削方式不仅生产效率低下，而且生产出的芯棒表面具有螺旋印痕和振痕，芯棒表面粗糙度较差，难以达到Ra0.8um的最低要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种连轧管机用直径为330mm以上的限动芯棒的制造方法，该方法不仅能提高芯棒的生产效率、降低原材料的损耗量及生产成本，而且工艺简单、生产出的限动芯棒使用寿命长。

为解决上述技术问题，本发明采用这样的一种连轧管机用直径为330mm以上的限动芯棒的制造方法，该方法按照以下步骤进行：粗、精轧制坯料→粗加工→淬火→两次高温回火→精加工→抛光→镀铬→脱氢→螺纹磷化。

采用这样的方法后，由于在轧制坯料步骤中增加了精轧，使得轧制后的坯料的外圆精度及直线度都较好，这样一方面只需为后续加工保留较小的加工余量，通常只需留4mm以下，从而节省了大量的钢材；另一方面，由于坯料的直线度较好，因而该方法无需对坯料进行完全退火及热矫直，因而大大地减少了设备的投资和生产成本，简化了生产工艺，提高了生产效率。又由于精加工步骤安排在高温回火之后，因而在淬火之后对坯料又作了切削加工，使一些变形的坯料满足加工精度要求，从而避免了废品的发生，降低了废品率；再由于芯棒表面的加工是通过采用抛光机的抛光步骤完成的，通过该步骤加工出来的芯棒表面粗糙度低，因而改善了芯棒的表面质量，减少了芯棒工作时和管坯的摩擦力，从而提高了芯棒的使用寿命。