專利名稱：用空心芯棒連軋無縫鋼管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金工業(yè)的鋼管軋制技術(shù)，特別涉及一種用空心芯棒連軋無縫鋼管的制造方法。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外生產(chǎn)熱軋無縫鋼管的熱連軋機組均使用實心芯棒，該種芯棒多為國外進口的H13鋼種，單支均價在20萬元以上，在鋼管生產(chǎn)中芯棒成本占熱軋工具成本40%以上，噸鋼消耗在60元/噸，成本極高，同時采購價格持續(xù)走高，交貨周期也達到一年以上。隨著市場形勢的變化，降低生產(chǎn)成本、提高鋼管質(zhì)量是提高產(chǎn)品競爭力是燃眉之急。但通過與國外芯棒生產(chǎn)廠家的洽談，目前還沒有新型的芯棒滿足我廠的要求，在這種情況下只有自主研發(fā)，采用特厚壁鋼管加工制作空心芯棒方可達到降低成本的目的。但采用 H13同鋼種軋制厚壁鋼管，一方面鋼種冶煉、熱處理工藝比較復(fù)雜，另外國內(nèi)外還沒有軋制 H13鋼管的記錄，尤其特厚壁鋼管的生產(chǎn)，軋機負荷大，難以滿足批量生產(chǎn)的要求。為此需要采用一種新型鋼種既要滿足芯棒強度等性能要求，又要能夠在軋機上實現(xiàn)批量生產(chǎn)等難題，實現(xiàn)用空心芯棒取代進口芯棒，降低熱軋工具成本的目的。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種用空心芯棒連軋無縫鋼管的制造方法，滿足生產(chǎn)的需要，降低生產(chǎn)成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種用空心芯棒連軋無縫鋼管的制造方法，該方法包括以下步驟①、空心芯棒鋼種、規(guī)格的設(shè)計確定空心芯棒所用鋼種為30Cr3MoV鍛造坯，在ASSEL機組的設(shè)備上連軋無縫鋼管所用的芯棒，確定鍛造坯規(guī)格為Φ250Χ3850πιπι，通過ASSEL機組軋制為 Φ 176 X 41 X 10650mm和186 X 36 X 10900mm規(guī)格的鋼管作為制作空心芯棒的母材；最終，Φ176X41 X 10650mm 的母材加工成 Φ 171 X；35X 10500mm 的芯棒， 186 X 36 X 10900mm 的母材加工成 176. 4 X 32 X 10500mm 和 174. 3 X 30 X 10500mm 規(guī)格芯棒；所述30Cr3MoV鋼種的組成元素以質(zhì)量％計配比為C :0.沘 0. 33%，Si :0. 65 0. 80%, Mn 0. 65 0. 85%，Cr :3. 20 3. 50%，Mo :0. 48 0. 58%，V :0. 25 0. 35%， P ^ 0. 012 %, S ^ 0. 005 %, Ni ^ 0. 20 %, Al ^ 0. 020 %, Cu ^ 0. 20 %, N ^ 0. 010 %, 0^ 0. 003%, H^O. 00015%，其余為鐵，雜質(zhì)元素微量；②、連鑄、開坯、鍛造按步驟①鋼種組成元素重量成分配料進行冶煉，電爐煉鋼，精煉完后的鋼水經(jīng)過VD真空脫氣后，上連鑄平臺進行連鑄，然后進行開坯、鍛造制坯，鍛造高溫均質(zhì)溫度為 1230 1250°C，終鍛溫度為彡8500C ；③、芯棒料軋制
步驟②鍛坯經(jīng)檢驗合格后的定尺鍛坯在環(huán)形加熱爐內(nèi)加熱，加熱爐爐溫控制為 1230 1260°C，再經(jīng)過穿孔、ASSEL軋機軋制和定徑，終軋溫度為1000 1060°C，經(jīng)矯直后成為軋制成芯棒料；④、調(diào)質(zhì)熱處理采用淬火后再回火的熱處理工藝，先將軋制的上述芯棒料加熱至完全奧氏體化溫度AC3以上20°C 25°C，保溫120分鐘，出爐后水冷淬火，控制水量和水溫，然后再入回火爐635°C處理，芯棒料在回火溫度下穩(wěn)定保溫160分鐘；⑤、經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理后的所述芯棒料性能檢測屈服強度彡900MPa抗拉強度1050 1200MPa硬度=3I5-36OHB延伸率彡10%;⑥、芯棒料的加工與連接將芯棒料加工為空心芯棒，該空心芯棒包括依次連接的芯棒前端、芯棒工作段、芯棒工作段接頭、芯棒延長桿和尾柄，對經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后的芯棒工作段進行粗車，把芯棒前端、芯棒工作段、芯棒工作段接頭分別進行預(yù)熱至> 150°C后，再用合金焊絲依次把芯棒前端、芯棒工作段、芯棒工作段接頭焊接連接，再對芯棒工作段的外表面進行包括錐度在內(nèi)的精車、對芯棒工作段接頭進行螺紋加工后，進行拋光鍍鉻，去氫處理后磷化，最后將芯棒延長桿與芯棒工作段接頭擰接，尾柄與芯棒延長桿擰接，形成用在限動芯棒連軋管機上的空心芯棒。本發(fā)明的有益效果是該方法解決了限動芯棒長期依賴進口，大大降低了生產(chǎn)成本，由以往噸鋼消耗60元降低到目前的20元，實現(xiàn)了限動芯棒生產(chǎn)國產(chǎn)化，由于空心芯棒的開發(fā)使用，降低了工具消耗成本，提高了公司鋼管產(chǎn)品的市場競爭力，帶動了國內(nèi)芯棒制作行業(yè)技術(shù)的提升，對冶金行業(yè)挖潛降耗具有深遠的意義。


圖1為本發(fā)明空心芯棒連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、芯棒前端 2、芯棒工作段 3、芯棒工作段接頭4、芯棒延長桿 5、尾柄
具體實施例方式結(jié)合實施例對本發(fā)明的一種用連軋無縫鋼管制作空心芯棒的方法加以說明。本發(fā)明的用空心芯棒連軋無縫鋼管的制造方法，該方法包括以下步驟①、空心芯棒鋼種、規(guī)格的設(shè)計確定空心芯棒所用鋼種為30Cr3MoV鍛造坯，在ASSEL機組的設(shè)備上連軋無縫鋼管所用的芯棒，確定鍛造坯規(guī)格為Φ250Χ3850πιπι，通過ASSEL機組軋制為 Φ 176 X 41 X 10650mm和186 X 36 X 10900mm規(guī)格的鋼管作為制作空心芯棒的母材，最終， Φ 176X41 X 10650mm 的母材加工成 Φ 171 X；35X 10500mm 的芯棒，186X36X 10900mm 的母材加工成176. 4X 32 X 10500mm和174. 3 X 30 X 10500mm規(guī)格芯棒，再經(jīng)過拋光鍍鉻完成空心芯棒的全部制作過程；所述30Cr3MoV鋼種的組成元素以質(zhì)量％計配比為C :0.沘 0. 33%，Si :0. 65 0. 80%, Mn 0. 65 0. 85%，Cr :3. 20 3. 50%，Mo :0. 48 0. 58%，V :0. 25 0. 35%， P ^ 0. 012 %, S ^ 0. 005 %, Ni ^ 0. 20 %, Al ^ 0. 020 %, Cu ^ 0. 20 %, N ^ 0. 010 %, 0^ 0. 003%, H^O. 00015%，其余為鐵，雜質(zhì)元素微量；②、連鑄、開坯、鍛造按上述鋼種組成元素重量成分配料進行冶煉，電爐煉鋼，精煉完后的鋼水經(jīng)過VD 真空脫氣后，上連鑄平臺進行連鑄，然后進行開坯、鍛造制坯，鍛造高溫均質(zhì)溫度為1230 1250°C，終鍛溫度為彡8500C ；③、芯棒料軋制上述鍛坯經(jīng)檢驗合格后的定尺鍛坯在環(huán)形加熱爐內(nèi)加熱，加熱爐爐溫控制為 1230 1260°C，再經(jīng)過穿孔、ASSEL軋機軋制和定徑，終軋溫度為1000 1060°C，經(jīng)矯直后成為軋制成芯棒料；④、調(diào)質(zhì)熱處理采用淬火后再回火的熱處理工藝，先將軋制的上述芯棒料加熱至完全奧氏體化溫度AC3以上20°C 25°C，保溫120分鐘，出爐后水冷淬火，控制水量和水溫，然后再入回火爐635°C處理，芯棒料在回火溫度下穩(wěn)定保溫160分鐘；⑤、經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理后的所述芯棒料性能檢測屈服強度彡900MPa抗拉強度1050 1200MPa硬度315-360HB延伸率彡10%;⑥、芯棒料的加工與連接將芯棒料加工為空心芯棒，該空心芯棒包括依次連接的芯棒前端1、芯棒工作段 2、芯棒工作段接頭3、芯棒延長桿4和尾柄5，對經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后的芯棒工作段2進行粗車， 把芯棒前端1、芯棒工作段2、芯棒工作段接頭3分別進行預(yù)熱至> 150°C后，再用合金焊絲依次把芯棒前端1、芯棒工作段2、芯棒工作段接頭3焊接連接，再對芯棒工作段2的外表面進行包括錐度在內(nèi)的精車、對芯棒工作段接頭3進行螺紋加工后，進行拋光鍍鉻，去氫處理后磷化，最后將芯棒延長桿4與芯棒工作段接頭3擰接，尾柄5與芯棒延長桿4擰接，形成用在限動芯棒連軋管機上的空心芯棒。本發(fā)明的用空心芯棒連軋無縫鋼管的制造方法是這樣實現(xiàn)的1、根據(jù)芯棒的使用條件、加工工藝，同時結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備能力，設(shè)計開發(fā)空心芯棒所用鋼種為30Cr3MoV鍛造坯，該鋼種的組成元素以質(zhì)量％計配比為C :0. 28 0. 33%, Si 0. 65 0. 80 %，Mn :0. 65 0. 85 %，Cr :3. 20 3. 50 %，Mo :0. 48 0. 58 %，V :0. 25 0. 35%,P^O. 012%,S^O. 005%,Ni^O. 20% ,Al ^ 0. 020%, Cu ^ 0. 20%, N ^ 0. 010%, 0^ 0. 003%, H^O. 00015%，其余為鐵，雜質(zhì)元素微量?？s短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本。2、根據(jù)芯棒在軋制過程中受力狀態(tài)和使用要求，結(jié)合ASSEL機組、煉鋼廠的設(shè)備能力，電爐煉鋼，精煉完后的鋼水經(jīng)過VD真空脫氣后，上連鑄平臺進行連鑄，然后進行開坯，最終設(shè)計并確定鍛坯規(guī)格為Φ 250 X 3850mm,通過ASSEL機組環(huán)形加熱爐內(nèi)加熱，加熱爐爐溫控制為1230 1260°C，再經(jīng)過穿孔、ASSEL軋機軋制和定徑，終軋溫度為1000 1060°C，經(jīng)矯直后成為Φ 176 X 41 X 10650mm和186 X 36 X 10900mm規(guī)格的鋼管作為制作空心芯棒的母材，經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理后，屈服強度彡900MPa，抗拉強度1050 1200MPa，硬度 315-360HB，延伸率≥ 10%。符合上述各項力學(xué)性能指標符合要求后，進行芯棒料的加工與連接，具體步驟如下如圖1所示，芯棒料加工為空心芯棒的結(jié)構(gòu)包括依次連接的芯棒前端1、芯棒工作段2、芯棒工作段接頭3、芯棒延長桿4和尾柄5。對經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后的芯棒工作段2進行粗車，把芯棒前端1、芯棒工作段2、芯棒工作段接頭3分別進行預(yù)熱至≥150°C后，再用合金焊絲依次把芯棒前端1、芯棒工作段2、芯棒工作段接頭3焊接連接，再對芯棒工作段2的外表面進行包括錐度在內(nèi)的精車、對芯棒工作段接頭3進行螺紋加工后，再對焊接連接后的芯棒前端1、芯棒工作段2、芯棒工作段接頭3進行拋光鍍鉻，去氫處理后磷化，最后將芯棒延長桿4與芯棒工作段接頭3擰接，尾柄5與芯棒延長桿4擰接，形成用在限動芯棒連軋管機上的空心芯棒。最終加工成Φ 171 X 35 X 10500mm、176. 4 X 32 X 10500mm 和 174. 3 X 30 X 10500mm
規(guī)格空心芯棒，完成了芯棒料的準備工作。3、在空心芯棒的開發(fā)過程中，根據(jù)30Cr3MoV鋼種特性，制定了各項工藝要求，包括有鋼種冶煉工藝、芯棒料軋制工藝、芯棒料的熱處理制度，最終使芯棒料性能達到了使用要求。4、制定了芯棒料的連接和加工工藝?？招男景魧嶋H應(yīng)用中軋制鋼管支數(shù)平均可達1200支，與國外進口或國內(nèi)購買的同規(guī)格實心芯棒壽命相比，其使用壽命已接近或持平，生產(chǎn)過程中的無縫鋼管產(chǎn)品內(nèi)外表面質(zhì)量良好，噸鋼消耗在1. 5-1. 7Kg/噸，噸鋼成本30元/噸，僅為原來的1/3。
權(quán)利要求
1. 一種用空心芯棒連軋無縫鋼管的制造方法，該方法包括以下步驟①、空心芯棒鋼種、規(guī)格的設(shè)計確定空心芯棒所用鋼種為30Cr3MoV鍛造坯，在ASSEL機組的設(shè)備上連軋無縫鋼管所用的芯棒，確定鍛造坯規(guī)格為Φ 250 X 3850mm，通過ASSEL機組軋制為Φ 176 X 41 X 10650mm和 186 X 36 X 10900mm規(guī)格的鋼管作為制作空心芯棒的母材；最終，Φ 176X41 X 10650mm的母材加工成Φ 171 X；35X 10500mm的芯棒， 186 X 36 X 10900mm 的母材加工成 176. 4 X 32 X 10500mm 和 174. 3 X 30 X 10500mm 規(guī)格芯棒；所述30Cr3MoV鋼種的組成元素以質(zhì)量％計配比為C :0.沘 0. 33%, Si :0.65 0. 80%, Mn 0. 65 0. 85%，Cr :3. 20 3. 50%，Mo :0. 48 0. 58%，V :0. 25 0. 35%， P ^ 0. 012 %, S ^ 0. 005 %, Ni ^ 0. 20 %, Al ^ 0. 020 %, Cu ^ 0. 20 %, N ^ 0. 010 %, 0^ 0. 003%, H ^ 0. 00015%，其余為鐵，雜質(zhì)元素微量；②、連鑄、開坯、鍛造按步驟①鋼種組成元素重量成分配料進行冶煉，電爐煉鋼，精煉完后的鋼水經(jīng)過VD真空脫氣后，上連鑄平臺進行連鑄，然后進行開坯、鍛造制坯，鍛造高溫均質(zhì)溫度為1230 1250°C，終鍛溫度為彡8500C ；③、芯棒料軋制步驟②鍛坯經(jīng)檢驗合格后的定尺鍛坯在環(huán)形加熱爐內(nèi)加熱，加熱爐爐溫控制為 1230 1260°C，再經(jīng)過穿孔、ASSEL軋機軋制和定徑，終軋溫度為1000 1060°C，經(jīng)矯直后成為軋制成芯棒料；④、調(diào)質(zhì)熱處理采用淬火后再回火的熱處理工藝，先將軋制的上述芯棒料加熱至完全奧氏體化溫度 AC3以上20°C 25°C，保溫120分鐘，出爐后水冷淬火，控制水量和水溫，然后再入回火爐 635°C處理，芯棒料在回火溫度下穩(wěn)定保溫160分鐘；⑤、經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理后的所述芯棒料性能檢測屈服強度≥900MPa抗拉強度1050 1200MPa硬度315-360HB延伸率≥ 10% ；⑥、芯棒料的加工與連接將芯棒料加工為空心芯棒，該空心芯棒包括依次連接的芯棒前端(1)、芯棒工作段 (2)、芯棒工作段接頭(3)、芯棒延長桿(4)和尾柄(5)，對經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后的芯棒工作段(2) 進行粗車，把芯棒前端(1)、芯棒工作段O)、芯棒工作段接頭(3)分別進行預(yù)熱至> 150°C 后，再用合金焊絲依次把芯棒前端(1)、芯棒工作段O)、芯棒工作段接頭(3)焊接連接，再對芯棒工作段O)的外表面進行包括錐度在內(nèi)的精車、對芯棒工作段接頭(3)進行螺紋加工后，進行拋光鍍鉻，去氫處理后磷化，最后將芯棒延長桿(4)與芯棒工作段接頭(3)擰接， 尾柄(5)與芯棒延長桿(4)擰接，形成用在限動芯棒連軋管機上的空心芯棒。
全文摘要
本發(fā)明的提供一種用空心芯棒連軋無縫鋼管的制造方法，該方法包括以下步驟空心芯棒鋼種、規(guī)格的設(shè)計；連鑄、開坯、鍛造；芯棒料軋制；調(diào)質(zhì)熱處理；芯棒料性能檢測及芯棒料的加工與連接。本發(fā)明的有益效果是該方法解決了限動芯棒長期依賴進口，實現(xiàn)了限動芯棒生產(chǎn)國產(chǎn)化，與國外進口或國內(nèi)購買的同規(guī)格實心芯棒壽命相比，其使用壽命已接近或持平，生產(chǎn)過程中的無縫鋼管產(chǎn)品內(nèi)外表面質(zhì)量良好，噸鋼消耗在1.5-1.7Kg/噸，噸鋼成本30元/噸，僅為原來的1/3，大大降低了生產(chǎn)成本。由于空心芯棒的開發(fā)使用，降低了工具消耗成本，提高了鋼管產(chǎn)品的市場競爭力，帶動了國內(nèi)芯棒制作行業(yè)技術(shù)的提升，對冶金行業(yè)挖潛降耗具有深遠的意義。
文檔編號B23P15/00GK102240889SQ20111011224
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者嚴澤生, 孫強, 張永厚, 梁海泉, 管學(xué)聰, 趙曉林, 趙杰, 高展展 申請人:天津鋼管集團股份有限公司