專利名稱：一種高品質大規格芯棒坯制造方法
技術領域：
本發明涉及一種高品質大規格芯棒的制造方法，屬于鋼鐵棒材制品制造工藝技術
領域。
背景技術：
芯棒是與軋輥共同作用，將穿孔后的管坯軋制成各種尺寸的無縫鋼管。按鋼管軋 制方式不同，可分為浮動芯棒、半限動芯棒和限動芯棒，其中，限動芯棒所占比例最大。
限動芯棒連軋管生產工藝是在浮動芯棒連軋管生產工藝難于解決生產外徑 177. 8mm以上鋼管的情況下發展起來的。限動芯棒連軋管機于20世紀60年代中期進行了 工藝試驗并獲得了可喜的成果，1978年由意大利因西公司設計制造的世界上第一套限動芯 棒連軋管機組(MPM)在意大利達爾明鋼管廠建成投產，標志著連軋管工藝實現了突破性的 進展；20世紀90年代中期又推出了三輥限動芯棒連軋管機(PQF)技術，使連軋管工藝裝備 躍上了一個新的高峰。限動芯棒連軋管技術成為當今熱軋無縫鋼管生產技術發展的主流。
連軋管機軋制鋼管過程中，芯棒直接擠壓著高溫管坯內壁，這時芯棒承受著巨大 的擠壓力和強烈的熱沖擊，芯棒表面瞬時溫度可達70(TC，軋制后立即噴水冷卻，溫度又急 劇下降。整個工作過程中，芯棒表面承受著非常復雜的周期性的擠壓應力、摩擦力、以及高 強度的冷熱沖擊。在周期性的熱載荷和機械載荷作用下，同其它熱作模具一樣，熱疲勞龜裂 是其最典型的失效方式。芯棒表面鍍鉻層的剝落、管坯組織中硬質點、以及外來的硬質雜質 進入工作界面將造成芯棒表面的機械劃傷、溝槽等缺陷的出現。此外，芯棒表面的局部塑性 變形、熱龜裂等因素引起的剝落掉塊也是典型的芯棒失效行為。 國內外芯棒一般采用H13鋼或其改良型鋼種制造，鋼的組織性能是決定芯棒壽命 的本質因素。鋼的內部缺陷破壞基體的連續性，從而降低芯棒的壽命和使用性能；這些缺陷 主要包括各種夾雜物、共晶碳化物、偏析等。當鋼錠大型化后，上述問題將更加突出。而且， 當今高純凈度的H13鋼，硫化物較少，這時共晶碳化物成為主要斷裂源。所以，優質H13鋼 中碳化物的控制也是相當重要的一項技術。
發明內容
本發明的目的是提供一種高品質大規格芯棒的制造方法。 本發明一種高品質大規格芯棒的制造方法，其特征在于具有以下的過程和步驟
a.設計和選擇鋼種的化學成份該鋼種的化學成分及重量百分比如下CO. 30 0. 38%， Si 0. 70 1. 00%， Mn 0. 20 0. 60%， Cr 4. 50 5. 50%， Mo 1. 00 1. 50%， V 0. 80 1. 10%，P < 0. 015%，S < 0. 005%，Fe余量，控制雜質元素含量。配料后放入熔煉 爐中，進行熔煉。使出鋼的合金成分接近目標值下限。 b.電爐熔煉按傳統常規方法進行熔煉。將按上述配方配制的配合料注入電弧爐 中進行熔煉，熔煉溫度為1500 1550°C ; c.真空精煉和電渣重熔升溫脫硫真空脫氣，改善純凈度，調整合金成分達到目標值；將熔煉澆注出的電極棒放到電渣重熔裝置中，進行電渣重熔；電渣采用三元渣系
CaF2 : A1203 : Ca0 = 60 : 20 : 20 ;重熔速度控制在10-20kg/min。
d.高溫均質化處理；將電渣重熔后的鋼錠加熱至1200 128(TC進行高溫均質化 處理，保溫15-20小時，均勻組織，消除成分偏析，然后埋砂冷卻。 e.鍛造；將上述鋼錠加熱至1100 120(TC溫度范圍內進行鍛造加工；鍛造分3_6 火次完成，墩粗變形量為30-60 % ，中間拔長量300 % -600 % ，最后一道火次拔至目標尺寸， 鍛造比保持在4-8。終鍛溫度在1050°C _9001:之間。鍛后快冷至200-400°C 。
f.高溫固溶鍛后試樣在950 115(TC保溫，保溫時間2-4小時后空冷。
g.球化退火鋼材鍛造后進行二段式等溫球化退火。在830 88(TC保溫10小 時，爐冷； 接著在700 740。C保溫3小時，爐冷；冷卻速度為20 40°C /h，在《400。C時出 爐空冷，退火時間為15-18小時，最終制得高品質芯棒。 本發明制造方法特點在于通過合理的冶金質量控制技術和熱處理技術，精確控 制成份和鍛造比，同時熱處理過程精確控溫，有效地實現了對成份、組織的均勻控制。最終 本發明芯棒的成份均勻性超過進口芯棒的實物水平，組織均勻性達到進口芯棒水平。
圖1為本發明電渣工藝芯棒電渣錠的顯微組織圖。
圖2為本發明經高溫均勻化后的顯微組織圖。
圖3為本發明高溫固溶及球化退火后的顯微組織。
具體實施例方式
現將本發明的具體實施例敘述于下。
實施例本實例中，采用鋼種的組成成分及其重量百分比如下
元素cSiMnCrMoVSPFe
含量0.35%0.91%0.33%4.98%1.26%0.91%〈0.005%〈0. 015%余量 本實例中大規格芯棒的制造工藝過程和步驟如下 a.按上述配方配制的合金元素配比在電弧爐中進行熔煉，熔煉溫度大于1500°C， 而后澆鑄成①900mm鋼錠并空冷； b.升溫脫硫真空脫氣，調整合金成分達到目標值；將熔煉澆濤出的電渣錠放到電 渣重熔裝置中，進行電渣重熔，液體金屬經過渣池的渣層下落至下面的水冷結晶器中，再重 新凝固成鋼錠；。重熔速度控制在10-20kg/min。 c.將電渣重熔后的鋼錠加熱至125(TC進行高溫均質化處理，保溫18小時，均勻組 織，消除成分偏析，然后埋砂冷卻。 d.將上述鋼錠加熱至1200°C ，然后出爐進行鍛造加工；鍛造分3-6火次完成，墩粗 變形量為30-60 % ，中間拔長量300 % -600 % ，最后一道火次拔至①358. 1 X 13200mm。終鍛 溫度在100(TC左右。鍛后快冷至200-400°C。
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e.高溫固溶鍛后試樣在950 115(TC保溫，保溫時間2-4小時后空冷。 f.材料固溶后進行球化退火。在880°C X 10h/爐冷+710°C X3h/爐冷《40°C /
h，《50(TC出爐空冷.退火時間為15-18小時，最終制得高品質芯棒。 本發明的芯棒經過上述熱處理后，進行性能測試及顯微鏡檢測，結果如下所述 (1)淬火硬度53HRC ;回火硬度47. 5HRC (2)退火態硬度HB 200-260 (3)高溫均勻化后的顯微組織(如附圖2)，經本工藝高溫均勻化處理后，大顆粒碳
化物已完全消除，而未經均質化處理的芯棒中存在大顆粒偽共晶碳化物。
(4)高溫固溶及球化退火后的顯微組織，如附圖3所示，碳化物細小均勻分布在鐵
素體基體上。本發明中，電渣工藝芯棒電渣錠的顯微組織，示于圖1中。
權利要求
一種高品質大規格芯棒的制造技術，其特征在于具有以下的過程和步驟a.設計和選擇鋼種的化學成份該鋼種的化學成分及重量百分比如下C0.30～0.38％，Si 0.70～1.00％，Mn 0.20～0.60％，Cr 4.50～5.50％，Mo 1.00～1.50％，V 0.80～1.10％，P＜0.015％，S＜0.005％，Fe余量，控制雜質元素含量。配料后放入熔煉爐中，進行熔煉。使出鋼的合金成分接近目標值下限。b.電爐熔煉按傳統常規方法進行熔煉。將按上述配方配制的配合料注入電弧爐中進行熔煉，熔煉溫度為1500～1550℃；c.真空精煉和電渣重熔升溫脫硫真空脫氣，改善純凈度，調整合金成分達到目標值；將熔煉澆注出的電極棒放到電渣重熔裝置中，進行電渣重熔；電渣采用三元渣系CaF2∶Al2O3∶CaO＝60∶20∶20；重熔速度控制在10-20kg/min。d.高溫均質化處理；將電渣重熔后的鋼錠加熱至1200～1280℃進行高溫均質化處理，保溫15-20小時，均勻組織，消除成分偏析，然后埋砂冷卻。e.鍛造；將上述鋼錠加熱至1100～1200℃溫度范圍內進行鍛造加工；鍛造分3-6火次完成，墩粗變形量為30-60％，中間拔長量300％-600％，最后一道火次拔至目標尺寸，鍛造比保持在4-8。終鍛溫度在1050℃-900℃之間。鍛后快冷至200-400℃。f.高溫固溶鍛后試樣在950～1150℃保溫，保溫時間2-4小時后空冷。g.球化退火鋼材鍛造后進行二段式等溫球化退火。在830～880℃保溫10小時，爐冷；接著在700～740℃保溫3小時，爐冷；冷卻速度為20～40℃/h，在≤400℃時出爐空冷，退火時間為15-18小時，最終制得高品質芯棒。
全文摘要
本發明涉及一種高品質大規格芯棒的制造技術，屬鋼鐵棒材制品制造工藝技術領域。本發明涉及一種大直徑芯棒(300mm以上)的制造技術。本發明的要點是采用大噸位快鍛及實現大鋼錠的多項鍛造，實現芯棒坯的成型；本發明采用合理的工藝制度實現了芯棒偏析和疏松缺陷的有效改善，并且達到了顯微組織的有效控制。本發明方法的制造過程中，在鍛前強化鋼錠合金組織的均勻性，在鍛后強化芯棒坯鍛后冷卻程度以及組織細化熱處理，因而提高了制品芯棒的包括硬度等各項性能。
文檔編號C21D8/06GK101787492SQ20101012647
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月17日 優先權日2010年3月17日
發明者劉桂彪, 吳曉春, 邵光杰, 閔永安, 陳英偉 申請人:上海大學