[发明专利]一种超高强度管件在线辊弯成形工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及超高强度管件的制造，特别是一种超高强度管件在线热辊弯成形工艺及装置。

背景技术

硼钢热成形工艺过程为先将初态组织为铁素体和珠光体，抗拉强度约为600MPa的硼钢板料加热奥氏体化后成形，随后将管件冷却并使之完全转变为马氏体，获得高强度管件。冷却之后硼钢管件的抗拉强度高达1500MPa。热成形硼钢的化学成分是Al0.02%-0.05%，B0.001%-0.005%，C0.007%-0.33%，Cr0.16%-0.37%，Mn0.75%-1.21%，N0.004-0.006%Ni0.01-0.1%，Si0.20%-0.40%，Ti0.03%-0.05%，其余为Fe。

目前热成形硼钢开发和成形的设备载体主要是基于冲压工艺，我们称之为热冲压成形工艺。热冲压的冷却工艺是模内冷却，即在模具内通水冷却模具，利用模具与管件产生的温差对管件进行淬火。在淬火的同时管件处于有载荷的保压状态，能有效避免冷却不均匀带来的变形。但是，热冲压的工艺对管件来说有以下不足：

1、冷却过程耗时长，导致生产节拍太慢，难以实现连续生产。

2、热冲压工艺多用于开口部件的成形，对于封闭的管件，其应用在工艺上受到了较大限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高强度管件在线热辊弯成形工艺及装置，使得管件在轧辊的封闭孔型中，实现在轧辊中的淬火并冷却至室温，得到高尺寸精度和高强度的产品。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种超高强度管件在线热辊弯成形工艺，其包括如下步骤：

1)开卷、剪裁

将热成形钢带剪裁成产品所需长度和宽度的板料；热成形钢带的化学成分重量百分比为：C0.007~0.33%，Al0.02~0.05%，B0.001~0.005%，Cr0.16~0.37%，Mn0.75~1.21%，N0.004~0.006%，Ni0.01~0.1%，Si0.20~0.40%，Ti0.03~0.05%，其余为Fe和不可避免杂质；热成形钢带的原始抗拉强度为500MPa~650MPa；

2)成形

将板料转移至辊弯成形设备中，在室温条件下预成形为形状尺寸接近成品的管件半成品；

3)加热

将管件半成品加热至800~1100℃，保温2min~6min；

4)辊弯定型

迅速将高温管件半成品转移至辊弯定型设备中进行尺寸校准和定型，辊弯定型采用3~10个道次，各机架间距离以相邻机架轧辊不接触为原则，轧辊孔型尺寸相同，均为最终成品尺寸；在辊弯定型的同时，通过在相邻两个机架间喷射冷却介质的方法对高温管件进行冷却，冷却速率大于27℃/s，即在保压状态下对管件进行冷却，使得高温下的热成形奥氏体组织经过该冷却速度转变为马氏体组织，获得高强度管件；在冷却管件的同时也对轧辊进行冷却，冷却速率大于27℃/s。

进一步，步骤4）辊弯定型中，各机架间距离大于相邻机架两上辊或下辊半径之和1~10mm。

本发明的超高强度管件的在线热辊弯成形装置，其包括，若干台机架，依次排列，各机架上分别包括上、下辊及两侧侧辊；各机架间距离以相邻机架上、下辊不接触为准；若干冷却喷嘴，分别设置于各机架之间。

又，所述的各机架间距离大于两相邻轧辊半径之和1~10mm。

本发明热辊弯成型工艺将热成形工艺与辊弯成形工艺结合在一起，不仅更加符合高强钢的成型要求，实现了高效生产，而且能够有效克服高强钢塑性差，回弹大等成型缺陷。但是，热辊弯成型后的冷却方法是热辊弯成形技术的核心技术，如果是简单的利用热成形钢完成加热和冷却，而不考虑产品的定型工艺，让管件自由的冷却和变形，最后得到马氏体的超高强钢的管件，那么有两个主要因素产生的残余应力将影响超强钢管件的质量：

1、管件在高温下由奥氏体转变为马氏体产生的巨大的内应力；

2、管件冷却的温度分布不均产生的残余应力。而且对于尺寸不精确的超强度管件，若有弯曲、扭曲等缺陷，由于管件的强度太高，后续的矫直设备对其也无能为力。