一种钎具用中空钢的轧制工艺

摘要

本发明公开了一种钎具用中空钢的轧制工艺，采用连铸钢坯作为坯料，经中心钻孔后装芯材或装内衬管+芯材，经过加热炉加热，加热温度控制在1050～1200℃，然后利用连轧机组或半连轧机组，按照工艺设计的中空钢专用孔型系统：菱-方孔型、菱-菱孔型、箱-方孔型、六角型、万能孔型以及其相互组合，轧制H19～H35、R19～R52中空钢，采用逐道翻钢的轧制方式一火轧成中空钢产品，轧制温度控制在950～1180℃，终轧温度控制在830～950℃。本发明大大缩减了生产成本，提高了成材率和生产效率，打破了中空钢只能在横列式轧机上生产的格局，在连轧或半连轧机组上成功实现了中空钢的轧制。

权利要求

1.一种钎具用中空钢的轧制工艺，其特征在于：采用连铸钢坯作为坯料，经中心钻孔后装芯材或装内衬管+芯材，经过加热炉加热，加热温度控制在1050～1200℃，然后利用连轧机组，按照工艺设计的中空钢专用孔型系统采用逐道翻钢的轧制方式进行轧制中空钢；

各道次轧机料型采用标准料型尺寸，轧制温度控制在950～1180℃，终轧温度控制在830～

950℃；

轧制六角中空钢H22，采用尺寸为150×150mm的ZK55SiMnMo、ZK8Cr、ZK95CrMo、ZK20-25CrNi3Mo、ZK40SiMnCrNiMo或ZK22SiMnCrNiMo连铸方坯作为坯料，坯料经中心钻孔后装80Mn14芯材或装内衬管+80Mn14芯材，然后进入连续式加热炉进行加热，加热温度控制在1050～1200℃，为了实现中空钢各道次均匀变形，粗轧机各架次标准料型尺寸控制如下：连轧孔型系统采用专用的中空钢菱、方孔型系统+万能孔型系统进行轧制；为了实现中空钢各道次均匀变形，各道次标准料型尺寸控制如下：轧制温度控制在950～1180℃，终轧温度控制在830～950℃；

轧制圆形中空钢R52，采用尺寸为150×150mm的ZK20-25CrNi3Mo、ZK40SiMnCrNiMo或ZK22SiMnCrNiMo连铸方坯作为坯料，坯料经中心钻孔后装80Mn14芯材，然后进入连续式加热炉进行加热，加热温度控制在1050～1200℃，出炉进入轧制工序；为了实现中空钢各道次的均匀变形，粗轧机组各架次标准料型尺寸控制如下：连轧孔型系统采用专用的中空钢箱-方孔型+椭圆-圆孔型系统进行轧制，为了实现中空钢的均匀变形，各道次标准料型尺寸控制如下：轧机架次 1# 2# 3# 4# 5# 6#

料型mm 90±0.5 84±0.5 70±0.4 58±0.4 40±0.3 52±0.3轧制温度控制在950～1180℃，终轧温度控制在830～950℃。

2.根据权利要求1所述的钎具用中空钢的轧制工艺，其特征在于：利用连轧机组轧制中空钢时，轧机分为粗轧机组、中轧机组、预精轧机组和精轧机组，中轧机组中采用微张力控制，预精轧机组和精轧机组采用活套控制，实现无张力轧制。

3.根据权利要求1所述的钎具用中空钢的轧制工艺，其特征在于：所述的中空钢专用孔型系统包括：菱-方孔型、菱-菱孔型、箱-方孔型、六角型、万能孔型以及其相互组合，轧制规格H19～H35、R19～R52。

4.根据权利要求1所述的钎具用中空钢的轧制工艺，其特征在于：所述钢坯出加热炉后采用高压水对钢坯进行除鳞，清除钢坯表面的氧化铁皮，高压水的压力为18～20MPa。

5.根据权利要求1所述的钎具用中空钢的轧制工艺，其特征在于：在预精轧机组最后一架出口利用扭转导卫将轧件扭转45°后进入精轧机组，从而满足中空钢轧制工艺的要求。

说明书

一种钎具用中空钢的轧制工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种钢材轧制生产工艺，特别是一种钎具用中空钢的轧制工艺，属于冶金技术领域。

背景技术

[0002] 钎钢、钎具的发展经历了一个漫长的历史过程，可以追溯到很远的时代。人类在征服岩石中使用的铁凿子是早期的凿岩工具也就是现代钎钢的最初雏形。早期发展的钎钢主要以锻制或轧制的圆形碳素实心钢为主，以人工手锤或其它方法凿岩，生产效率低，钎具使用寿命极短。后来经过发展变化，钎钢以热轧抽芯的圆形、六角形为主的中空钢，质量较好。瑞典的工具制造者在1871～1900年间采用“砂芯”与“软金属芯”等方法生产中空钢，后来以瑞典Sandvik公司为代表采用“钢坯钻孔带芯热轧法”，经过横列式轧机布置轧制成圆形或六角开中空钢产品。

[0003] 国内常规生产中空钢的方式有以下几种：一、热穿-热拔（轧）法：工艺流程为：原料—中频感应炉加热—二辊斜轧机穿孔—三辊带芯斜轧减径—三辊斜轧定径成形（或六辊纵轧成形）—控制冷却-收集成检。此方法生产中空钢的缺点：1、坯料经中频加热后，内、外温度差较大，经轧制后成品变形不均匀及内部组织不均匀；2、坯料被强制旋转、拉伸变形，内孔产生较深的螺旋皱褶，降低中心内孔表面抗疲劳应力的能力，使用寿命缩短。二、横列式轧机生产方法：带管模铸钢锭—推钢式加热炉加热—φ400横列式轧机开坯—定尺剪切—收集—二次加热—φ250横列式轧机轧制成形—摇摆式冷床冷却—收集—打头—分块—抽芯—收集成品。此方法生产中空钢的缺点：1、铸坯锭型有大、小头，加热不均匀，且进加热炉时推钢困难；2、铸锭存在冒口，质量不稳定，切除冒口，成材率低；3、二次加热，氧化烧损、脱碳严重，加工成本高；4、生产过程主要是人工操作，劳动强度大；5、人为因素多，质量不稳定；6、设备简陋，设备的功能精度差，产品质量波动大。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种钎具用中空钢的轧制工艺，提高产品质量、生产效率及成材率并降低生产成本及过程事故率，从而克服上述现有技术的不足。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种钎具用中空钢的轧制工艺。该工艺是采用连铸钢坯作为坯料，经中心钻孔后装芯材或装内衬管+芯材，经过加热炉加热，加热温度控制在1050～1200℃，然后利用连轧机组或半连轧机组，按照工艺设计的中空钢专用孔型系统采用逐道翻钢的轧制方式进行轧制中空钢；各道次轧机料型采用标准料型尺寸，轧制温度控制在950～1180℃，终轧温度控制在830～950℃。

[0006] 上述的钎具用中空钢的轧制工艺，当利用连轧机组轧制中空钢时，轧机分为粗轧机组、中轧机组、预精轧机组和精轧机组，中轧机组中采用微张力控制，预精轧机组和精轧机组采用活套控制，实现无张力轧制。

[0007] 上述的钎具用中空钢的轧制工艺，当利用半连轧机组轧制中空钢时，轧机分为粗轧横列式机组、中轧机组、预精轧机组和精轧机组，粗轧机组采用横列式穿梭轧制，再进入连轧机组轧制。

[0008] 前述的钎具用中空钢的轧制工艺，所述的中空钢专用孔型系统包括：菱-方孔型、菱-菱孔型、箱-方孔型、六角型、万能孔型以及其相互组合，轧制规格为H19～H35、R19～R52。

[0009] 前述的钎具用中空钢的轧制工艺，所述钢坯出加热炉后采用高压水对钢坯进行除鳞，清除钢坯表面的氧化铁皮，高压水的压力为18～20Mpa。

[0010] 前述的钎具用中空钢的轧制工艺，在预精轧机组最后一架出口利用扭转导卫将轧件扭转45°后进入精轧机组轧制，从而满足中空钢轧制工艺的要求。

[0011] 前述的钎具用中空钢的轧制工艺，当轧制六角中空钢H22，采用尺寸为150×150mm的ZK55SiMnMo、ZK8Cr、ZK95CrMo、ZK20-25CrNi3Mo、ZK40SiMnCrNiMo或ZK22SiMnCrNiMo连铸方坯作为坯料，坯料经中心钻孔后装80Mn14芯材或装内衬管+80Mn14芯材，然后进入连续式加热炉进行加热，加热温度控制在1050～1200℃，出炉后在进入粗轧机组前采用高压水对轧件进行除鳞，清除表面氧化层，高压水的压力控制在18～20MPa；为了实现中空钢的均匀变形，粗轧机各架次标准料型尺寸控制如下：

[0012]

[0013] 中轧机组采用微张力控制，进入预精轧机组、精轧机组的料型采用活套控制，实现无张力轧制，在预精轧机组最后一架出口利用扭转导卫将轧件扭转45°后进入精轧机组轧制；连轧孔型系统采用专用的中空钢菱-方孔型系统和菱-菱孔型系统+万能孔型系统进行轧制；为了实现中空钢的均匀变形，各道次标准料型尺寸控制如下：

[0014]

[0015] 轧制温度控制在950～1180℃，终轧温度控制在830～950℃。

[0016] 前述的钎具用中空钢的轧制工艺，当轧制圆形中空钢R52时，采用尺寸为150×150mm的ZK20-25CrNi3Mo、ZK40SiMnCrNiMo或ZK22SiMnCrNiMo连铸方坯作为坯料，坯料经中心钻孔后装80Mn14芯材，然后进入连续式加热炉进行加热，加热温度控制在1050～
1200℃，出炉进入轧制工序；在进入粗轧机组前采用高压水对轧件进行除鳞，清除表面氧化层，高压水的压力控制在18～20MPa；为了实现中空钢的均匀变形，粗轧机组各架次标准料型尺寸控制如下：

[0017]

[0018] 中轧机组采用微张力控制，连轧孔型系统采用专用的中空钢箱-方孔型+椭圆-圆孔型系统进行轧制，为了实现中空钢的均匀变形，各道次标准料型尺寸控制如下：

[0019]轧机架次 1# 2# 3# 4# 5# 6#
料型mm 90±0.5 84±0.5 70±0.4 58±0.4 40±0.3 52±0.3

[0020] 轧制温度控制在950～1180℃，终轧温度控制在830～950℃。

[0021] 本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下特点：（1）利用连铸方坯在连轧机组或半连轧机组上，按照工艺设计的中空钢专用孔型系统采用逐道翻钢的轧制方式一火轧成中空钢产品，从原有的两火成材变为一火成材，大大缩减了生产成本及过程事故率，提高了成材率，提高了生产效率。（2）采用逐道翻钢轧制，对双金属或三金属同时轧制，并按标准工艺设计进行尺寸控制，使其均匀变形，连轧中轧机组采用微张力控制，精轧机组采用活套控制，实现无张力轧制。轧制的中空钢成品在外形尺寸、内部组织均匀性、壁厚偏差、芯孔尺寸、偏心度、平直度等指标均达到标准要求，打破了中空钢只能在横列式轧机上生产的格局，在连轧机组上成功实现了中空钢的轧制。(3)实现了在连轧机组上轧制中空钢，并能够提供准确的料型控制尺寸，确保加热钢坯在轧制过程的均匀变形，提高轧后中空钢的冷却均匀性。（4）采用本发明可以实现带芯轧制六角中空钢H19-H35、圆形中空钢R19-R52等规格品种。

[0022] 为验证本发明的效果，申请人使用本发明的半连轧机组与传统的横列式轧机生产中空钢进行对比试验，其结果如下表：

[0023]

[0024] 由上表可知：本发明与传统的横列式轧机相比，不但成材率、抽芯率大幅度提高，而且其生产效率也大幅度提高，加工成本大大降低，取得了很好的经济效益。

附图说明

[0025] 图1是本发明的中空钢连轧菱-方孔型系统和菱-菱孔型系统+万能孔型系统示意图；

[0026] 图2是本发明的中空钢连轧箱-方孔型系统和椭圆-圆孔型系统示意图。

[0027] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

[0028] 实施例1：本实施例轧制六角中空钢H22。

[0029] 采用尺 寸为150×150mm的 ZK55SiMnMo、ZK8Cr、ZK95CrMo、ZK20-25CrNi3Mo、ZK40SiMnCrNiMo或ZK22SiMnCrNiMo连铸方坯作为坯料，利用连轧机组进行轧制，轧机分为粗轧机组、中轧机组、预精轧机组和精轧机组，整个连轧机组采用平立交替布置。坯料经中心钻孔后装80Mn14芯材或装内衬管+80Mn14芯材，然后进入连续式加热炉进行加热，加热温度控制在1050～1200℃，出炉后在进入粗轧机组前采用高压水对轧件进行除鳞，将钢坯表面的氧化铁皮全部破碎，清除表面氧化层，高压水的压力控制在18～20MPa。再进入中轧机组、预精轧机组和精轧机组轧制。整个连轧机组采用平立交替布置。

[0030] 为了实现中空钢的均匀变形，粗轧机组各架次标准料型尺寸控制如下：

[0031]

[0032] 进入中轧机组的坯料进行控温轧制，中轧机组采用微张力控制，进入预精轧机组、精轧机组的料型采用活套控制，实现无张力轧制，在预精轧机组的最后一架出口利用扭转导卫将轧件扭转45°后进入精轧机组轧制，从而满足中空钢轧制工艺的要求。为了实现中空钢的均匀变形，实现双金属或三金属同时轧制的变形均匀性，连轧孔型系统采用专用的中空钢菱-方孔型系统和菱-菱孔型系统+万能孔型系统进行轧制，如图1所示。为合理分配轧制过程的金属流量，实现均匀变形，其各道次标准料型尺寸控制如下：

[0033]

[0034] 轧制温度控制在950～1180℃，终轧温度控制在830～950℃；通过轧制后，进入冷床控温、控冷，然后采用无齿锯定尺锯切，收集、成检，转入抽芯环节。

[0035] 实施例2：本实施例轧制圆形中空钢R52。

[0036] 采用尺寸为150×150mm的ZK20-25CrNi3Mo、ZK40SiMnCrNiMo或ZK22SiMnCrNiMo连铸方坯作为坯料，利用连轧机组进行轧制圆形中空钢。轧机分为粗轧机组、中轧机组、预精轧机组和精轧机组。连轧机组采用平立交替布置。坯料经中心钻孔后装80Mn14芯材，然后进入连续式加热炉进行加热，加热温度控制在1050～1200℃，出炉进入轧制工序。在进入粗轧机组前采用高压水对轧件进行除鳞，将钢坯表面的氧化铁皮全部破碎，清除表面氧化层，高压水的压力控制在18～20MPa。

[0037] 为了实现中空钢的均匀变形，粗轧机组各架次标准料型尺寸控制如下：

[0038]

[0039] 进入中轧机组的坯料进行控温轧制，中轧机组采用微张力控制，为了实现中空钢的均匀变形，实现双金属轧制的变形均匀性，连轧孔型系统采用专用的中空钢箱-方孔型+椭圆-圆孔型系统进行轧制，如图2所示。为合理分配轧制过程的金属流量，实现均匀变形，其各道次标准料型尺寸控制如下：

[0040]轧机架次 1# 2# 3# 4# 5# 6#
料型mm 90±0.5 84±0.5 70±0.4 58±0.4 40±0.3 52±0.3

[0041] 轧制温度控制在950～1180℃，终轧温度控制在830～950℃；通过轧制后，进入冷床控制，然后采用无齿锯定尺锯切，收集、成检，转入抽芯环节。

[0042] 本发明的实施方式不限于上述实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。