一種熱軋無縫鋼管用芯棒的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種熱軋無縫鋼管用芯棒，所述芯棒的化學成分以重量百分數計由下列組份組成：C：0.4-0.5，Si：0.2-0.4，Mn：0.8-1.0，Cr：3.2-3.4，Ni：4.5-5.5，W：3.2-3.4，V：0.4-0.6，Co：1.1-1.3，Al：0.1-0.3，Ce：0.15-0.25，余量為Fe及不可避免的雜質。
【專利說明】一種熱軋無縫鋼管用芯棒
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋼鐵冶金【技術領域】，尤其涉及一種熱軋無縫鋼管用芯棒。
【背景技術】
[0002]芯棒是熱軋無縫鋼管生產中消耗量最大的關鍵工具之一。由于芯棒的工作條件惡劣，穿孔時，芯棒的工作溫度高達1000°c以上，與此同時還要承受著巨大的軸向壓力、徑向壓力、旋轉摩擦力、急冷急熱的熱應力，經受著機械疲勞和熱疲勞的作用。在如此惡劣的工況下，故芯棒常以塌鼻、粘鋼、開裂等失效形式報廢，芯棒的使用壽命縮短、更換頻率很高，由此影響鋼管生產效率和質量，對組織大規模無縫鋼管生產和產品質量都有重要影響，因此研制高質量、長壽命的芯棒一直以來都是無縫鋼管生產中一個比較重要的課題。
[0003]目前，國內生產普通碳素鋼管應用較多的芯棒材料為3Cr2W8V和20Cr2Ni4W鋼。在使用前，芯棒進行掛高溫氧化鐵膜處理。這類芯棒在使用中常因出現塌鼻、粘鋼和開裂等缺陷而報廢。生產不銹鋼管常用鑰基合金芯棒，但其高溫氧化嚴重，需要不斷地進行高溫潤滑，生產效率低，而且鑰材價格一再提高，造成芯棒昂貴。
[0004]一直以來，各無縫鋼管芯棒生產廠家比較關注芯棒材質的改進，而對芯棒制作工藝探索不多，基本局限于普通鑄造和鍛造成型。通過大量的理論研究和實踐驗證，結合使用要求的不同，芯棒材質一般選用合金工具鋼(如H13)或合金結構鋼(如30CrNi3、35CrMo等)，該類材料在高溫強度和韌性方面總是難以合理平衡，造成各種形式的芯棒失效，影響其使用壽命。特別是在高壓鍋爐管、合金鋼管和不銹鋼管的穿孔過程中，有的芯棒很快就失效，平均壽命在4~5支/個， 而在普通鋼管的穿孔中也只有100支/個左右。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提出一種熱軋無縫鋼管用芯棒，該芯棒通過對合金化學成分的調整，使得其高溫強韌性好、熱疲勞性能優異。
[0006]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0007]—種熱軋無縫鋼管用芯棒，所述芯棒的化學成分以重量百分數計由下列組份組成:C:0.4-0.5，Si:0.2-0.4，Mn:0.8-1.0, Cr:3.2-3.4，N1:4.5-5.5，W:3.2-3.4，V:0.4-0.6，Co:1.1-1.3，Al:0.1-0.3，Ce:0.15-0.25，余量為 Fe 及不可避免的雜質。
[0008]優選，所述芯棒的化學成分以重量百分數計由下列組份組成:C:0.43-0.47，Si:
0.25-0.35，Mn:0.85-0.95，Cr:3.25-3.35，N1:4.8-5.2，W:3.25-3.35，V:0.45-0.55，Co:
1.15-1.25，Al:0.15-0.25，Ce:0.18-0.22，余量為 Fe 及不可避免的雜質。
[0009]最優選，所述芯棒的化學成分以重量百分數計由下列組份組成:C:0.45，Si:
0.30, Mn:0.90, Cr:3.30, N1:5.0,ff:3.30, V:0.50, Co:1.20, Al:0.20, Ce:0.20，余量為 Fe及不可避免的雜質。
[0010]本發明采用以上技術方案后，具有以下積極效果:
[0011](I)本發明在成分設計上遵循節約合金元素、滿足優異性能的原則，利用原有低合金鋼的相關組織結構、性能指標，除調整了 C、Cr、N1、W、V、Co等元素含量以外，還添加了適量的鋁，來提高抗高溫氧化性能，特別是還添加了稀土 Ce，通過Ce凈化鋼液，去除結晶組織中晶界富集的有害雜質，細化晶粒，改善鑄件組織，提高綜合性能。
[0012](2)此外，添加的鈷元素能將鎳、鐵合金組成中其它金屬碳化物晶粒結合在一起，使合金具更高的韌性，并減少對沖擊的敏感性能，鈷基合金的耐熱性是因為形成了難熔的碳化物，這些碳化物不易固溶，擴散活動性小，當溫度在1038°C以上時，鈷基合金的優越性更是顯露無遺。
[0013](3)由于成分設計合理，離心鑄造工藝先進，保證了芯棒的高溫強度、硬度、塑性、耐熱疲勞性能等，在穿制不銹鋼無縫鋼管鋼管、普通鍋爐管時，芯棒的使用壽命提高至國內外同類產品的2-2.5倍左右，大幅度地降低了生產成本，經濟效益可觀。
[0014](4)實驗結果表明，所述發明在穿孔試驗時，在國內某知名的大型鋼管廠的直徑140mm機組上穿制低合金鍋爐管200支。在合金鋼管的試穿中，本發明的平均使用壽命也達到10支以上。
【具體實施方式】
[0015]實施例一
[0016]一種熱軋無縫鋼管用芯棒，所述芯棒的化學成分以重量百分數計由下列組份組成:C:0.4, S1:0.4，Mn:0.8，Cr:3.4，N1:4.5，W:3.4，V:0.4，Co:1.3，Al:0.1, Ce:0.25，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0017]實施例二
[0018]一種熱軋無縫鋼管`用芯棒，所述芯棒的化學成分以重量百分數計由下列組份組成:C:0.5, Si:0.2, Mn:1.0, Cr:3.2, N1:5.5，W:3.2，V:0.6，Co:1.1, Al:0.3，Ce:0.15，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0019]實施例三
[0020]一種熱軋無縫鋼管用芯棒，所述芯棒的化學成分以重量百分數計由下列組份組成:C:0.43，Si:0.35，Mn:0.85，Cr:3.35，N1:4.8，W:3.35，V:0.45，Co:1.25，Al:0.15，Ce:
0.22，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0021]實施例四
[0022]一種熱軋無縫鋼管用芯棒，所述芯棒的化學成分以重量百分數計由下列組份組成:C:0.47, Si:0.25, Mn:0.95, Cr:3.25, N1:5.2, W:3.25, V:0.55, Co:1.15, Al:0.25, Ce:
0.18，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0023]實施例五
[0024]一種熱軋無縫鋼管用芯棒，所述芯棒的化學成分以重量百分數計由下列組份組成:C:0.45，Si:0.3，Mn:0.9，Cr:3.3，N1:5.0, W:3.3，V:0.5，Co:1.2，Al:0.2，Ce:0.20，
余量為Fe及不可避免的雜質。
【權利要求】
1.一種熱軋無縫鋼管用芯棒，其特征在于，所述芯棒的化學成分以重量百分數計由下列組份組成:C:0.4-0.5，Si:0.2-0.4，Mn:0.8-1.0, Cr:3.2-3.4，N1:4.5-5.5，W:3.2-3.4，V:0.4-0.6，Co:1.1-1.3，Al:0.1-0.3，Ce:0.15-0.25，余量為 Fe 及不可避免的雜質。
2.如權利要求1所述的一種熱軋無縫鋼管用芯棒，其特征在于，所述芯棒的化學成分以重量百分數計由下列組份組成:C:0.43-0.47，Si:0.25-0.35，Mn:0.85-0.95, Cr:3.25-3.35，N1:4.8-5.2，W:3.25-3.35，V:0.45-0.55，Co:1.15-1.25，Al:0.15-0.25，Ce:0.18-0.22，余量為Fe及不可避免的雜質。
3.如權利要求2所述的一種熱軋無縫鋼管用芯棒，其特征在于，所述芯棒的化學成分以重量百分數計由下列組份組成:C:0.45，Si:0.30，Mn:0.90，Cr:3.30，N1:5.0, W:3.30，V:0.50，Co:1.20，Al:0.20，Ce:0.20，余量為 Fe 及不可避免的雜質。
【文檔編號】B21B25/00GK103805884SQ201210444535
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優先權日:2012年11月8日
【發明者】林永峰 申請人:無錫新三洲特鋼有限公司