一種利用30Cr3MoV鋼為原料生產芯棒的方法
2023-05-13 12:50:41 3
一種利用30Cr3MoV鋼為原料生產芯棒的方法
【專利摘要】本發明屬於芯棒生產【技術領域】，具體涉及一種利用30Cr3MoV鋼為原料生產芯棒的方法,一種利用30Cr3MoV鋼為原料生產芯棒的方法，經選料-精煉-電渣-鍛造-粗加工-熱處理-精加工而成，本發明選用30Cr3MoV號鋼作為原料，採用EAF+LF/VD方式精煉，為提高純淨度，使結晶組織更加緻密，從而獲得更高衝擊韌性。
【專利說明】—種利用30Cr3MoV鋼為原料生產芯棒的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於芯棒生產【技術領域】，具體涉及一種利用30Cr3MoV鋼為原料生產芯棒的方法。
【背景技術】
[0002]芯棒是現代技術生產熱軋無縫鋼管所必需的最重要的工模具，其消耗成本約佔軋機維護成本的50%，該產品在無縫鋼管軋制過程中使用環境惡劣，使用溫度1150°C左右，表面溫度在較短時間內可達60(T80(TC，且用後在冷卻平臺噴水冷卻，並迅速再次上線循環使用。軋制過程中承受多次冷熱交替循環和較強的熱磨損，同時還要承受較大而複雜的交變載荷，主要報廢缺陷為表面龜裂、磨損、環裂及軸線上的劃傷引起的裂紋。隨著對芯棒產品研究的深入，結合各熱軋無縫管廠的使用情況，供需雙方對影響芯棒使用壽命因素的認識也趨於一致，即通過提高材料的強度極限和衝擊韌性來提高使用壽命，其核心技術是超純淨鋼的冶煉、鍛造及熱處理工藝。現國內外最常用的一種芯棒材料是H13 (4Cr5MoSiVl)鋼，其生產成本太高，且橫向衝擊韌性不易保證。為達到低成本，高壽命目的，本發明採用30Cr3MoV替代H13 (4Cr5MoSiVl)作為芯棒材料。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於克服現有技術中的不足而提供一種利用30Cr3MoV鋼為原料生產芯棒的方法，本方法可以在保證材料具有高強度極限的同時，最大限度的提高芯棒的衝擊韌性，提高芯棒的使用壽命，且有效降低生產成本。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
一種利用30Cr3MoV鋼為原料生產芯棒的方法，經選料-精煉-電渣-鍛造-粗加工-熱處理-精加工而成，所述鍛造前控制加熱溫度為1210-1230°C，終鍛溫度為850°C，鍛造時採用油壓機進行鐓粗，控制壓下量在20~24%，送進量為坯料高度的0.7~0.85倍；所述熱處理時採用正火+調質工藝方式進行，正火溫度930-970°C，保溫時間為0.8~lh/100mm,正火霧冷至室溫，冷速2~5°C /min,然後淬火，淬火溫度為90(T940°C，保溫時間為0.8~lh/100mm，淬火後放入溫度低於25°C的水基液中冷卻，然後在59(T660°C進行回火，保溫時間為1.5^2h/100mm,出爐空冷至100°C以下。
[0005]所述精煉時選用30Cr3MoV號鋼作為原料，採用EAF+LF/VD方式精煉，澆注成電極坯，電極坯脫模後熱送電渣，電渣後熱送鍛造。
[0006]所述精煉過程控制電極坯化學成分為:C=0.28、.33%，Si=0.55、.70%，Mn=0.40^0.60%, Cr=3.00^3.30%, Mo=0.45^0.55%, V=0.20^0.30%, S ^ 0.008%, P ^ 0.012% ；所述電渣過程控制電渣錠化學成分為:C=0.28~0.33%，Si=0.45~0.65%，Mn=0.40~0.60%，Cr=3.00~3.30%, Mo=0.45~0.55%, V=0.20~0.30%, S ≤ 0.008%, P ≤ 0.012%。
[0007]本發明選用30Cr3MoV號鋼作為原料，採用EAF+LF/VD方式精煉，為提高純淨度，使結晶組織更加緻密，從而獲得更高衝擊韌性，精煉後澆注成電極坯，電極坯脫模後熱送電渣重熔，電渣後熱送鍛造；在鍛造過程中，鐓粗時需要嚴格控制油壓機的壓下量和送進量，有效改善工件的橫向性能，有效鍛合鋼錠內部缺陷；熱處理工藝採用正火+調質方式進行，通過正火可細化晶粒及均勻組織和成分，為淬火做好準備；正火後霧冷，冷卻速度快，晶粒能夠很好地細化，均勻了組織和成分，同時淬火時採用水基液冷卻，提高了冷卻速度和淬透深度，使得奧氏體組織充分轉變成馬氏體組織，再通過高溫回火獲得細小均勻的回火索氏體，從而獲得較高的綜合力學性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明的熱處理工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0009]實施例1:
選用芯棒鋼種為30Cr3MoV，經選料-精煉-電渣-鍛造-粗加工-熱處理-精加工-鍍鉻而成，選料後採用EAF+LF/VD精煉方式，爐料由二級或二級以上廢鋼、返回料頭、海綿鐵等組成，EAF氧化後出鋼，包中預脫氧及部分合金化，進行LF/VD吹氬精煉，出鋼前弱攪拌，攪拌時間> 15min,出鋼鎮靜後採用氬氣保護澆注，電極坯脫模後熱送電渣重熔，電渣錠表面無大於3_渣溝，脫模後熱送鍛造，熱送溫度不低於50(TC，精煉過程控制電極坯化學成分為:C=0.28~0.33%, Si=0.55~0.70%, Mn=0.40~0.60%, Cr=3.00~3.30%, Mo=0.45~0.55%,V=0.20~0.30%, S ^ 0.008%, P ^ 0.012% ;電渣過程控制電渣錠化學成分為:C=0.28~0.33%,Si=0.45~0.65%, Mn=0.40~0 .60%, Cr=3.00~3.30%, Mo=0.45~0.55%, V=0.20-θ.30%,
0.008%, P ^ 0.012% ;然後在車底式燃氣爐中加熱，加熱爐溫度為1220°C，坯料溫度允許比爐溫低40°C，終鍛溫度為850°C，在鍛造過程中:採用油壓機鐓粗，控制壓下量在20%，送進量為坯料高度的0.85倍，採用1800噸精鍛機鍛造，控制變形量為65mm ;粗加工後進行熱處理，採用正火+調質工藝方式進行，如圖1所示，先進行正火，正火溫度940°C，保溫時間為0.9h/100mm,正火後採用軸流式鼓風機,在風扇葉片接上水管,噴霧進行強制冷卻至室溫，為增霧風冷效果，用8颱風機分別置於車底式臺車兩側和前側，從多個方位直接噴射到工件上，迫使工件均勻快速冷卻，用以細化晶粒及均勻組織和成分，為淬火做好準備，正火後採用調質處理工藝，淬火溫度為920°C，保溫時間為lh/100mm，使工件心部達到規定溫度、完成奧氏體轉變並使其均勻化，然後放入小於25°C的水基液中連續冷卻，獲得馬氏體組織，再在620°C進行高溫回火，保溫時間採用2小時/100mm，進行馬氏體分解及殘餘奧氏體的繼續轉變，獲得細小均勻的回火索氏體組織，出爐空冷至100°C以下，力學性能滿足使用的高強度極限和衝擊韌性的要求，然後進行精加工和鍍鉻。
[0010]實施例2:
選用芯棒鋼種為30Cr3MoV，經選料-精煉-電渣-鍛造-粗加工-熱處理-精加工-鍍鉻而成，選料後採用EAF+LF/VD精煉方式，爐料由二級或二級以上廢鋼、返回料頭、海綿鐵等組成，EAF氧化後出鋼，包中預脫氧及部分合金化，進行LF/VD吹氬精煉，出鋼前弱攪拌，攪拌時間> 12min,出鋼鎮靜後採用氬氣保護澆注，電極坯脫模後熱送電渣重熔，電渣錠表面無大於3_渣溝，脫模後熱送鍛造，熱送溫度不低於50(TC，精煉過程控制電極坯化學成分為:C=0.28~0.33%, Si=0.55~0.70%, Mn=0.40~0.60%, Cr=3.00~3.30%, Mo=0.45~0.55%,V=0.20~0.30%, S ^ 0.008%, P ( 0.012% ;電渣過程控制電渣錠化學成分為:C=0.28~0.33%,Si=0.45~0.65%, Mn=0.40~0.60%, Cr=3.00~3.30%, Mo=0.45~0.55%, V=0.20~0.30%,S ^ 0.008%, 0.012% ;然後在車底式燃氣爐中加熱，加熱爐溫度為1210°C，坯料溫度允許比爐溫低40°C，終鍛溫度為850°C，在鍛造過程中:採用油壓機鐓粗，控制壓下量在24%，送進量為坯料高度的0.7倍，採用1800噸精鍛機鍛造，控制變形量為75mm ;粗加工後進行熱處理，採用正火+調質工藝方式進行，如圖1所示，先進行正火，正火溫度930°C，保溫時間為0.9h/100mm,正火後採用軸流式鼓風機,在風扇葉片接上水管，噴霧進行強制冷卻至室溫，為增霧風冷效果，用8颱風機分別置於車底式臺車兩側和前側，從多個方位直接噴射到工件上，迫使工件均勻快速冷卻，用以細化晶粒及均勻組織和成分，為淬火做好準備，正火後採用調質處理工藝，淬火溫度為910°C，保溫時間為lh/100mm，使工件心部達到規定溫度、完成奧氏體轉變並使其均勻化，然後放入小於25°C的水基液中連續冷卻，獲得馬氏體組織，再在600°C進行高溫回火，保溫時間採用2小時/100mm，進行馬氏體分解及殘餘奧氏體的繼續轉變，獲得細小均勻的回火索氏體組織，出爐空冷至100°C以下，力學性能滿足使用的高強度極限和衝擊韌性的要求，然後進行精加工和鍍鉻。
[0011]將以上兩實施例及相應的對照例產品按GB/T 228和GB/T 229現有測試標準進行測試，結果如下表1。對照例採用常規工藝生產的產品，正火後空冷，冷卻速度慢，晶粒較為粗大，且採用油淬，淬火冷卻烈度弱，造成衝擊功偏低；而本發明工藝生產的產品，正火後霧冷，冷卻速度快，晶粒能夠很好地細化，均勻了組織和成分，同時淬火時採用水基液冷卻，提高了冷卻速度和淬透深度，使得奧氏體組織充分轉變成馬氏體組織，從而獲得較高的綜合力學性能。
[0012]表1實施例1-2與對照例產品的測試數據
【權利要求】
1.一種利用30Cr3MoV鋼為原料生產芯棒的方法，經選料-精煉-電渣-鍛造-粗加工-熱處理-精加工而成，其特徵在於:所述鍛造前控制加熱溫度為1210-1230°C，終鍛溫度為850°C，鍛造時採用油壓機進行鐓粗，控制壓下量在20-24%，送進量為坯料高度的.0.7~0.85倍；所述熱處理時採用正火+調質工藝方式進行，正火溫度930-970°C，保溫時間為0.8~lh/100mm，正火霧冷至室溫，冷速2~5°C /min,然後淬火，淬火溫度為90(T940°C，保溫時間為0.8~lh/100mm，淬火後放入溫度低於25°C的水基液中冷卻，然後在59(T660°C進行回火，保溫時間為1.5^2h/100mm,出爐空冷至100°C以下。
2.如權利要求1所述的利用30Cr3MoV鋼為原料生產芯棒的方法，其特徵在於:所述精煉時選用30Cr3MoV號鋼作為原料，採用EAF+LF/VD方式精煉，澆注成電極坯，電極坯脫模後熱送電渣，電渣後熱送鍛造。
3.如權利要求2所述的利用30Cr3MoV號鋼為原料生產芯棒的方法，其特徵在於:所述精煉過程控制電極坯化學成分為:C=0.28~0.33%，Si=0.55~0.70%, Mn=0.40~0.60%，Cr=3.00~3.30%, Mo=0.45~0.55%, V=0.20~0.30%, S ≤ 0.008%, P ≤ 0.012% ;所述電渣過程控制電渣錠化學成分為:C=0.28~0.33%, Si=0.45~0.65%, Mn=0.40~0.60%, Cr=3.00~3.30%,Mo=0.45~0.55%, V=0.20-θ.30%, S ≤ 0.008%, P ≤ 0.012%。
【文檔編號】C22B9/18GK103555912SQ201310532618
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月1日 優先權日:2013年11月1日
【發明者】孟令賢, 周許, 徐寧, 高全德 申請人:中原特鋼股份有限公司