[发明专利]一种高强度低应力冷拔钢管及生产方法

说明书

本发明公布一种高强度低应力冷拔钢管及生产方法。步骤如下，①热轧生产高强韧性热轧管作为冷拔坯料；②离线正火处理；③表面处理；④两道次等径冷拔；采用两道次等径冷拔变形，每一道次的冷拔坯料与冷拔后的冷拔钢管的几何中径相差不大于5mm；成品道次变形率为1.05~1.1；⑤去应力退火；⑥校直；⑦锯切；⑧抛丸。冷拔钢管原材料应力小，此新材料高强韧性热轧管利用环切法测量，应力为压应力；采用两道次等径冷拔变形工艺，保证冷拔坯料与冷拔钢管的几何中径值相等或相差不大于5mm，钢管的外径与内径变形率相等，钢管压力分布均匀，降低冷拔管最终残余应力；“去应力退火+抛丸处理”，优化应力分布，最终冷拔管应力为压应力。

技术领域

本发明涉及冷拔钢管加工技术，具体是一种高强度低应力冷拔钢管及生产方法。

背景技术

工程机械特别是起重机、泵车等超远距离作业机械，液压油缸随着作业吊臂伸展到100米以外，油缸重量的累加效应百倍增加，所以，大型工程机械对液压缸的重量要求越来越严苛，开发超高强韧性冷拔管是轻量化技术的最优选择，使用冷拔技术制造油缸可以使液压缸减重10%以上。

冷拔钢管的原材料一般是无缝钢管企业生产的热轧钢管。普通热轧钢管在热轧变形过程中，由于在轴向与径向变形率不同，存在变形方向的应力不均匀；热轧钢管冷却不均匀也会导致热应力不均匀。

钢管在冷拔成型过程中内外表面受摩擦力作用，而中心层金属在冷拔拉力作用下自由塑性变形，所以冷拔管内外壁表层的金属流速一致，而中心层金属的流速比内外表面层快，钢管在拉拔过程中的塑性变形是不均匀的。受不均匀变形的影响，冷拔钢管内外壁表层与中心层会产生附加应力，这种附加应力在冷拔后仍然残留在钢管中，形成冷拔管的残余应力。

冷拔管的残余应力如果过大，在后续机械加工过程中，不均匀的应力不断释放，最终影响到产品的加工精度甚至造成油缸加工报废。另外，对液压缸筒而言，残余应力在方向性影响着缸筒的承载能力。研究认为：残余压应力可以抵消一部分载荷产生的应力，从而可以提高缸筒的承载能力，而残余拉应力刚好相反。因此降低和消除承压结构件的残余应力就十分必要了。

中国专利公开了一种高精度冷拔管及其制作方法（CN105463311U），采用低合金高强度结构钢作为坯料，化学元素组成及质量百分比含量为：碳C≤0.20％、硅Si≤0 .50％、锰Mn≤1 .70％、磷P ≤ 0 .035％、硫S≤0 .035％、铌Nb≤0 .07％、钒V≤0 .20％、钛Ti≤0 .20％、铬Cr≤0 .30％、镍Ni≤0 .80％、铜Cu≤0 .30％、氮N≤0 .015％、钼Mo≤0.20％，调整炼钢质量和机械性能加入的铝Al元素和微量硼B元素，余量为铁Fe；

制作方法：车头拉拔→表面处理→两道次冷拔→强韧化热处理→校直→定尺锯切。其中，两个道次总变形量控制在1.25-1.45，第二道次冷拔前停放时间控制在20分钟-5小时，第二道冷拔变形量大于第一道次且减壁量≥ 1mm，两个道次之间无需二次磷化皂化；退火温度为380-500℃，保温时间2 .5-5小时，出炉温度≤ 350℃；控制磷化膜厚度10-30μm。

上述现有技术存在的不足是：

制作流程第一步需要车拉拔头，使生产周期延长、成本增加；热轧管坯本身应力不均匀，导致后续冷拔钢管的应力不易控制；采用两道次冷拔加工，要求总变形率控制在1.25-1.45，虽然提高了冷拔精度，但也没有解决冷拔管残余应力的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度低应力冷拔钢管及生产方法，在保证高强度的同时，降低其冷变形过程中产生的残余应力水平，提高其尺寸稳定性，避免后续加工与使用过程中的变形，保证工程机械油缸的尺寸稳定性。