鋼管連軋限動芯棒的制造新工藝制造技術

本發明專利技術提供一種鋼管連軋限動芯棒的制造新工藝，其工藝步驟為鍛造／軋制坯料→完全退火→熱矯直→粗／半精加工→淬火→（二次）高溫回火→砂帶磨削→鍍鉻→脫氫。由于粗／半精加工步驟安排在完全退火和熱矯直之后，同時采用旋風車進行多刀切削，使芯棒的制作周期大大縮短，生產效率大幅度提升，坯料的收得率大大提高，降低了材料成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種冶金行業無縫鋼管軋制工具的制造新工藝，尤其涉及一種鋼管連軋限動芯棒的制造新工藝。
技術介紹
隨著我國國民經濟的迅猛發展帶來的鋼鐵需求急劇增大，我國的鋼產量已躍居世界第一位，但國內生產的無縫鋼管軋制用的限動芯棒卻遠遠不能滿足國內市場的需求，一直在很大程度上依賴于進口，國家每年也為此耗費大量的外匯，這嚴重制約著我國鋼鐵行業發展的步伐，因此迫切需要開發一種新的鋼管連軋限動芯棒的制造工藝。現有的限動芯棒加工線的生產工藝流程如圖1所示，鍛造坯料→完全退火→整體油淬火→(二次)高溫回火→加溫矯直→去應力退火→粗加工→精加工→砂帶磨削→鍍鉻→脫氫。上述工藝步驟每一步的工藝條件如下第一步，獲得鍛造坯料。采用國標GB1299-85中的4Cr5MoSiV1鋼錠，通過電渣重熔進行爐外精煉，獲得鋼錠；然后通過油壓快鍛機開坯或者采用自由鍛或水壓機鍛造開坯。加熱溫度為1200℃，鍛造溫度為1150～1180℃。第二步，完全退火。退火在臺車式爐中完成，退火溫度控制在750～900℃，保溫時間大于10小時。共分兩次完成整個退火過程。第三步，整體油淬火。采用超長臺車罩式或者超深井式熱處理爐完成加熱，采用整體油冷完成淬火。淬火溫度控制在980～1020℃。第四步，(二次)高溫回火。第一次回火溫度控制在680～720℃，第二次回火溫度控制在550～620之間，采用超長臺車罩式回火爐完成。第五步，加溫矯直。由于芯棒整體淬火后彎曲變形嚴重，必須進行再矯直。為了便于矯直開展，降低矯直所需要的變形力以及減少芯棒開裂發生的可能性，必須加溫。加溫幅度大致為500℃。第六步，去應力退火。為了消除矯直產生的殘余應力，必須在矯直之后進行消除應力退火。退火溫度200～300℃，退火時間不少于16小時。第七步，粗加工。利用超長車床完成。由于芯棒已經完成所有的熱處理操作，硬度較高(HRC38以上)，加工速度較慢，對刀具要求也較高，生產效率比較低。第八步，精加工。同樣利用超長車床完成。同樣存在粗加工一樣的問題。第九步，砂帶磨削。利用超長車加裝砂帶磨附件的辦法來實現。磨削余量控制在單邊半徑方向0.10mm之內。第十步，鍍鉻。采用芯棒移動式專用電鍍機床完成。第十一步，脫氫。消除電鍍殘余氫。利用臺車罩式爐完成。但上述工藝存在以下問題和不足1)由于坯料的調質處理在前而加工在后，即經過整體油淬火和二次高溫回火的調質處理后再進行粗加工和精加工，調質處理后的坯料硬度達到HRC36-43，使切削加工難度較大、機加工效率較低，致使芯棒的生產率較低；2)由于粗加工和精加工是采用普通超長車，即采用坯料旋轉、刀架進給的傳統加工方式，在這種情況下，即使坯料的彎曲程度在成品的技術要求范圍之內，切削加工也不得不加工得更加“矯直”(如圖2所示，坯料1a經過粗精加工以后車削掉去除材料2a，向下道工序供給直度遠遠超出技術要求的半成品3a)，因此坯料的加工余量非常大，造成了材料浪費，生產效率低。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的是提供一種鋼管連軋限動芯棒的制造新工藝，采用了新的制造工藝步驟，并調整了加工設備，以解決現有制造工藝工序復雜、加工困難、制造周期長、芯棒毛坯收得率低的問題。本專利技術的上述目的是通過以下工藝步驟來實現的鍛造/軋制坯料→完全退火→熱矯直→粗/半精加工→淬火→(二次)高溫回火→砂帶磨削→鍍鉻→脫氫。其中，上述每一工藝步驟的具體情況如下 第一步，獲得鍛造/軋制坯料。鍛造/軋制坯料要求鍛造比大于5，其長度和外徑隨用戶需要的芯棒的規格變化而變化。長度最長可以達到30米，最短可以短到2米；外徑可以從50毫米到500毫米，同時，還需要根據坯料來料不同(軋制和鍛造)、外表質量、輪廓尺寸形狀誤差的大小，預留大小不同的余量，從5到20毫米不等。第二步，完全退火。采用大型輥式爐，使芯棒坯料一邊退火，一邊旋轉，可以有效減少坯料退火后彎曲的發生，同時矯正鍛造和軋制過程中產生的彎曲。退火溫度在700～900℃之間。保溫時間長于10小時，以實現完全球化退火目的。溫升和溫降不大于80℃每小時，溫度降低至500℃左右出爐。第三步，熱矯直。采用輥式矯直機，在退火后馬上進行矯直。對于芯棒的頭部和尾部，由于處于輥式矯直機的工作盲區，可以采用壓力矯輔助完成。對于短芯棒的制造，為了提高收得率，則可以考慮采取倍尺制造(每一次加工的芯棒長度為用戶需要芯棒長度的整數倍，外加一定的分段余量)的方法來完成。該步驟的安排，可以省去現有制造工藝中必需的為了便于矯直而進行的二次加熱；而且，由于所述熱矯直一方面可以降低矯直所需要的變形抗力，另一方面可以免除矯直帶來的內應力，因此，傳統工藝中矯直后的去應力退火步驟可以省去。第四步，粗/半精加工。優先采用旋風車床來完成，也可采用普通車床來完成。半精加工后的外徑加工余量大約保證單邊0.10mm，也可根據最后粗加工切削余量的大小作適當調整。旋風車床采用多刀切削，切削力中的徑向分力互相抵消，切削效率高。同時，由于旋風車床不需要長且昂貴的導軌，切削工件的長度只取決于前后輥道的長度，和機床本身無關，因此造價較低，投資較省；另外，由于旋風車床加工特點決定，允許工件加工前后有輕微彎曲，在保證用戶技術要求的前提下，可以大大減少切削余量。實踐證明，旋風車床的切削效率是普通車床的10倍以上，如果進一步考慮旋風車床切削的工件是退火態，而傳統工藝普通車床切削的是調質態的工件，實際效率還要更高。第五步，淬火。優先采用雙頻淬火，即采用低頻或者是工頻進行預熱，中頻加熱，實現透熱式加熱的方法，確保工作層溫度在980～1020之間進行淬火作業。預熱深度保證在半徑方向大于20mm。冷卻介質可以為有機質水溶液或噴油霧。淬透工作層厚度大約為8～12mm。淬火后的芯棒硬度可達到HRC50以上。雙頻淬火工藝較傳統的整體油淬工藝可減少坯料在淬火過程中的彎曲，同時可降低設備投資(雙頻淬火設備投資在百萬元級，整體油淬爐子設備投資在千萬元級)，降低生產運行費用(淬火油介質消耗)，減少環境污染(整體油淬有煙霧排放)，降低生產風險(油淬經常有火警發生)。第六步，(二次)高溫回火。回火溫度在500～720之間，該步驟可在退火用的輥式爐子中完成，回火后的芯棒硬度在HRC34～46之間。在退火用的輥式爐子中，坯料可以一邊回火，一邊轉動，有效防止芯棒彎曲發生；同時可以提高爐子的有效作業率，實現機床和爐子的產能匹配，降低投資成本。第七步，砂帶磨削。采用普通超長車，安裝砂帶磨附件的辦法來完成加工。加工后的表面粗糙度Ra0.4～0.8之間。外徑公差用戶要求尺寸減去最后鍍鉻層厚度尺寸(大約為直徑0.20mm)±0.05mm。由于砂帶磨削是柔性加工，同樣可以允許輕微的彎曲存在。第八步，鍍鉻。采用工件移動式鍍鉻機床完成。鍍鉻厚度大約為單邊0.10mm，直徑0.20mm。第九步，脫氫。采用退火所用的輥式爐子來完成。脫氫溫度控制在100～300℃范圍內，時間不少于2小時。本工序的目的主要是減少氫脆發生的概率。與現有技術相比，本專利技術有以下優點1)由于粗/半精加工步驟安排在完全退火和熱矯直之后，機械加工工件的硬度由現有技術的HRC36以上降低到HRC30以下，使限動芯棒的加工制作難度大大下降，從而使切削速度加快，生產效率提高；2)同時由于采用旋風車進本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋼管連軋限動芯棒的制造新工藝，包括如下步驟：鍛造／軋制坯料→完全退火→熱矯直→粗／半精加工→淬火→（二次）高溫回火→砂帶磨削→鍍鉻→脫氫。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：賴興濤，樸承善，
申請(專利權)人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]