[发明专利]经济型芯棒用合金钢及其制备和热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种经济型芯棒用合金钢及其制备和热处理方法，属合金钢制造工艺技术领域。

背景技术

芯棒作为重要的轧制工具之一，主要作用是与轧辊组合形成封闭的环状孔型，从而对毛管减径、减壁，同时消除穿孔毛管内外表面螺旋压痕，改善荒管内外表面粗糙度和平直度。芯棒在轧制过程中不仅要承受较大的轧制压力、表面摩擦力，还要承受来自毛管的热量（包括变形所产生的热量）。为了能够承受较大的轧制压力和较高的温度，芯棒应具有较高的强度、硬度、耐磨性和抗热裂性。

芯棒对连轧管的生产效率，轧制荒管的长度、规格范围，产品质量以及产品成本均有很大影响，也是连轧管生产成本损耗中所占比例最大的。据统计，平均年产量约100万吨钢管的企业，年消耗芯棒的费用约1亿元。如此大的芯棒成本，对钢管企业来说无疑是一个沉重的负担，因此，如何更好地使用芯棒、如何在保证产品质量和产量的同时，延长芯棒使用寿命，降低成本，实现节能降耗增效是连轧管生产领域有待解决的重要课题之一。

目前国内无缝钢管厂家主要采用高合金钢H13和H11制成的芯棒进行生产。高合金钢以其较好的高温强韧性被用于制造芯棒，但在使用过程中，往往强度有余，而韧性不足，部分芯棒循环使用不到1000次表面就出现大量热裂纹及磨损划痕，由于缺陷较深，无法改车，遂致报废，影响了连轧钢管的生产，同时也增加了钢管生产的成本，延长了生产周期，而企业大量储备会造成资金链周转环节的压力，如果储备不够，那么企业应急机动性会大大降低，影响整个企业的生产计划。另外，由于高合金钢合金含量较高，具有较高的高温强度，在热连轧以及定径工序中较生产无缝钢管需要更大的载荷，PQF轧机和定径机难以达到生产要求。因而，为了取得市场的主动性，响应国家提出的“节能降耗”、“降本增效”“绿色环保”等积极政策，我国自主研发经济型低合金芯棒用钢刻不容缓。

因此，本发明采用经济型低合金化成分设计思路，在市场广泛使用的高合金钢H13基础上，降低Si、Cr及价格较贵的Mo、V含量，提高价格低廉的Mn含量，并配以微量Nb来保证钢的性能。并通过最终合理的热处理工艺来获得良好的芯棒使用性能，从而降低材料成本和制造成本，系统地提升芯棒制造技术和质量水平，使我国在芯棒的研发能力、制造水平、使用技术等方面有质的飞跃。

发明内容

针对现有的技术缺陷，本发明的目的是提供一种经济型芯棒用合金钢及其制备和热处理方法。其目的是为了满足现阶段国内无缝钢管企业连轧管生产时所用高合金芯棒材料和制造成本高、周期长这一需求，响应国家当前提出的钢铁企业“节能降耗”、“降本增效”“绿色环保”等积极政策。本发明从创新性角度出发，采用经济型低合金化成分设计思路，在高合金钢H13基础上，降低Cr、Si及价格较贵的Mo、V含量，提高价格低廉的Mn含量，并配以微量Nb来保证钢的性能。Mn的提高，可增强固溶强化作用，提高本发明合金钢的强韧性和热稳定性；Si、Cr的降低可提高本发明合金钢的导热率；Cr、V的降低可明显改善或消除本发明合金钢的液析碳化物；而微量的Nb则可保证钢的组织细化。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种经济型芯棒用合金钢，其各主要合金元素的质量百分比如下：

C                0.25~0.30 %；

Si                0.10~0.20 %；

Mn               1.51~1.62 %；

Cr                3.60~4.10 %；

Mo                0.20~0.30 %；

V                 0.20~0.40 %；

Nb                0.03~0.05%；

Fe                   余量。

一种用于上述经济型芯棒用合金钢的制备和热处理方法，该方法具有以下的步骤：

a.       冶炼：将合金按上述经济型芯棒用合金钢成分配比配料后放入中频感应炉或电弧炉中进行熔炼；然后进行精炼和真空脱气，最后浇注成电极棒，840~860℃退火后待用；

b.      电渣重熔：将电极棒作为自耗电极放置于电渣重熔装置中，进行电渣重熔，化渣电压50~55V，电流3800~4500A，电制度电压52~58V，电流11000~12000A，封顶电压60~62V；通过电渣重熔使钢进一步精炼，去除夹杂物，消除或减轻各种宏观和显微缺陷，获得高质量电渣锭，800~820℃退火后待用；