[发明专利]一种连轧管机限动芯棒的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于铁基合金钢产品的制造方法，涉及一种连轧管机限动芯棒的制造方法，特别涉及4Cr5MoSiV1连轧管机限动芯棒的制造方法。生产的产品适用作无缝钢管连轧机组用限动芯棒。

背景技术

限动芯棒是无缝钢管连轧机组的重要热变形工具。当连轧管机组轧制钢管时，实心管坯经过穿孔机加工成空心管坯后，进入连轧管机组轧制钢管。在连轧机组轧制过程中，轧辊挤压管坯的外壁，限动芯棒挤压管坯的内壁，使管坯金属产生挤压变形。

限动芯棒常用钢种为X35CrMoV05KU(意)，相当于国家标准GB1299中的4Cr5MoSiV1，或美国ASTM A681标准中的H13。芯棒的制造、检测、验收通常执行意大利的INNSE标准，化学成份、机械性能要求和非金属夹杂物规定值如下：

表1、化学成份(％)

表2、室温机械性能

芯棒淬火和回火后的奥氏体晶粒度应不低于8级。芯棒淬火和回火后的整体硬度为350-390HB，并且同一支芯棒上的最大硬度值与最小硬度值的硬度值之差最大不超过30HB。

表3、非金属夹杂物(按ASTM E45标准)

4Cr5MoSiV1(H13)钢是一种通用热作模具钢，该钢含有Cr、Si、Mn、Mo、V等合金元素，具有很高的淬透性；并且，由于Mo、V等合金元素阻碍晶粒长大，经过1050℃以下高温加热淬火仍能保持较细的晶粒尺寸；高温回火后析出Mo2C和V4C3型碳化物，具有二次硬化特性。经过适当的淬火、回火热处理后，该钢可获得较高的硬度、强度、韧性和耐热疲劳性，并具有良好的高温强度和较好的抗回火软化性能。同时，由于该钢含有较高的Cr和Si，热处理后具有较好的抗氧化性和抗蚀性。由于4Cr5MoSiV1(H13)钢具有上述优良的综合性能，所以被广泛应用于限动芯棒材料。

但是，由于该钢含有较大量的Cr、Mo、V等强碳化物形成元素，在凝固中因为选分结晶的作用，高熔点的碳化物首先形核结晶，形成碳与合金元素富集区域。铸锭中的粗大枝晶经过锻造、轧制等热加工后沿变形方向被拉长，形成碳与合金元素富集区与贫化区交替分布的带状组织，从而造成力学性能的各向异性。带状组织中碳与合金元素富集区与贫化区经过退火及最终淬回火热处理后显微组织不同，并且由于存在与基体组织性质相差悬殊的一次碳化物，导致基体连续性被破坏，容易造成局部应力集中，在外来应力作用下成为裂纹源，明显降低钢的韧性。尤其是大截面的钢材，其心部的横向冲击韧性往往只有表面纵向韧性的30％～40％。

现有技术中，限动芯棒的生产工艺采用炉外精炼常规铸造钢锭，缩孔、疏松、粗大的中心等轴晶区、A型和V型偏析以及尾部沉积锥等组织结构缺陷在大钢锭中仍然存在，并且，由于常规铸造钢锭冷却速度缓慢，二次枝晶间距大，宏观偏析和微观偏析严重。尤其H13钢属于含C0.4％的5％Cr型合金工具钢，液固相线温差大，钢锭中柱状晶发达，枝晶间的内缩孔造成致密性降低，中心等轴晶区碳与合金元素偏析严重。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种能够全面满足限动芯棒性能要求、特别是横向冲击韧性的连轧管机限动芯棒的制造方法。

本发明采用偏心炉底出钢电炉、钢包精炼和真空去气(EBT+LF+VD)冶炼，初轧机轧制电极，双极串联电渣重熔，锻造开坯后轧制芯棒毛坯，经过退火、粗车以及预备热处理后，进行淬火+高温回火成品调质热处理，最后精车、镀铬，制得4Cr5MoSiV1限动芯棒，具体内容如下。

本发明的内容是：一种连轧管机限动芯棒的制造方法，其特征是包括下列步骤：

a、冶炼：采用偏心炉底出钢电炉初次冶炼、LF加热炉钢包精炼和VD炉真空去气工艺冶炼，获得的钢的组成和质量百分比例为C 0.30～0.38％、Mn≤0.60％、Si 0.70～1.20％、S+P≤0.020％、S≤0.008％、Cr 4.50～5.50％、Mo 1.30～1.70％、V 0.70～1.20％、余量为铁；出钢后浇注成2.8～3.5t方锭；

b、轧制电渣重熔电极：将2.8～3.5t方锭在≥500℃温度下红送至轧机初轧开坯成规格为厚250×宽470～500mm，经退火、研磨、切除头尾后即制得电渣重熔用电极；