用于连轧机组的空心芯棒的热处理方法

摘要

本发明公开一种用于连轧机组的空心芯棒的热处理方法，该热处理方法包括：加热步骤，将待热处理的空心芯棒在燃气炉内均匀升温至900℃，保证加热时间为5～6小时；淬火步骤，空心芯棒出燃气炉之后，对加热后的空心芯棒进行淬火，在淬火时提高水对空心芯棒的冷却能力和内部、外部同时均匀冷却；回火步骤，在600～640℃回火18～26小时，然后使空心芯棒出炉。通过该方法解决低成本合金钢空心芯棒采用传统淬火工艺由于冷却不足、不均匀造成空心芯棒头部、中部、尾部硬度不均匀及抗回火稳定性与连轧机组芯棒普遍选用的4Cr5MoV1Si号钢相比偏低现象。得到的空心芯棒硬度均匀并与4Cr5MoV1Si号钢芯棒相比具有较高抗回火稳定性；使低合金钢（30Cr2MoV）成为制造芯棒材质之一。降低芯棒的生产成本。

权利要求

1.一种用于连轧机组的空心芯棒的热处理方法，所述热处理方法包括下述步骤：加热步骤，将待热处理的空心芯棒在燃气炉内均匀升温至900℃，保证加热时间为5～

6小时；

淬火步骤，空心芯棒出燃气炉之后，对加热后的空心芯棒进行淬火，在淬火时空心芯棒的内部和外部同时冷却，以提高淬火介质对空心芯棒的冷却能力和冷却均匀性；

回火步骤，在燃气炉内将淬火后的空心芯棒加热升温至600～640℃保证回火18～26小时，然后使空心芯棒出炉，其中，空心芯棒的材质是30Cr2MoV钢。

2.根据权利要求1所述的热处理方法，其中，在淬火步骤中，淬火介质为水。

3.根据权利要求1所述的热处理方法，其中，淬火时间为300s～3600s。

4.根据权利要求1所述的热处理方法，其中，30Cr2MoV号钢的化学成分按重量百分比计：C 0.31％～0.34％、Mn 0.4％～0.7％、Si 0.17％～0.40％、P≤0.008％、S≤0.003％、Cr 2.30％～2.70％、Mo 0.60％～0.65％、V 0.20％～0.25％、Cu≤0.20％、Sn≤0.064％、As≤0.03％，其余为铁和不可避免的杂质。

5.根据权利要求1所述的热处理方法，其中，空心芯棒的尺寸为

说明书

用于连轧机组的空心芯棒的热处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种空心芯棒的热处理方法，具体地，涉及一种用于连轧机组的空心芯棒的热处理方法。

背景技术

[0002] 芯棒是生产无缝钢管的连轧机组中所使用的最重要的变形工具之一。其消耗量较大，并且它的质量和成本直接关系到无缝钢管生产的质量和效益。而无缝钢管轧制在过程中芯棒的工作条件十分恶劣，其表面承受着压应力、摩擦力和冷热交变应力等。长时间工作的芯棒会出现表面热疲劳龟裂、机械划伤、剥落掉块、镀铬层损坏等缺陷。然而，芯棒质量的好坏，直接影响到轧制过程中能否顺利进行并且所轧制钢管质量能否满足标准要求，以及钢管制造成本的高低。

[0003] 多年来，国内各无缝钢管生产企业的芯棒多数依靠进口，进口芯棒不仅价格十分昂贵，并且交货时间难以控制，对生产造成一定的影响，这严重制约着我国无缝钢管产业的发展，因此，迫切需要研制开发一种大规模芯棒的制造方法，以满足国内市场的需求。据相关资料分析，我国已投产和即将投产的连轧管机组共有26套，连轧管机组年产量能在1000万吨以上，按照连轧管机组平均消耗1.0kg/t管计算，年消耗芯棒近1万吨。由此可见，随着钢管业竞争的日益加剧，降低生产成本，提高生产效益成为人们关注的焦点，而影响钢管生产成本的重要因素之一则是芯棒的成本。如何提高芯棒的质量，降低芯棒生产成本是亟待解决的问题。

发明内容

[0004] 针对上述现有技术中的不足，本发明的一个目的在于提供一种用于连轧机组的空心芯棒的热处理方法。

[0005] 根据本发明的一方面，提供一种用于连轧机组的空心芯棒的热处理方法，所述热处理方法包括如下步骤：加热步骤，将待热处理的空心芯棒在燃气炉内均匀升温至900℃，保证加热时间为5～6小时；淬火步骤，空心芯棒出燃气炉之后，对加热后的空心芯棒进行淬火，在淬火时空心芯棒的内部和外部同时冷却，以提高淬火介质对空心芯棒的冷却能力以及均匀性；回火步骤，在燃气炉内将淬火后的空心芯棒加热升温至600～640℃保证回火18～26小时，然后使空心芯棒出炉。

[0006] 根据本发明的实施例，在淬火步骤中，淬火介质为水。

[0007] 根据本发明的实施例，空心芯棒的材质是30Cr2MoV号钢。

[0008] 根据本发明的实施例，淬火时间为300s～3600s。

[0009] 根据本发明的实施例，30Cr2MoV号钢的化学成分按重量百分比计：C0.31%～0.34%、Mn0.4%～0.7%、Si0.17%～0.40%、P≤0.008%、S≤0.003%、Cr2.30%～2.70%、Mo0.60%～0.65%、V0.20%～0.25%、Cu≤0.20%、Sn≤0.064%、As≤0.03%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0010] 根据本发明的实施例，空心芯棒的尺寸为 404.7mm×140mm×13500mm。

[0011] 根据本发明的用于连轧机组的空心芯棒( 404.7mm×140mm×13500mm)的热处理方法，得到的空心芯棒硬度均匀并具有较高抗回火稳定性；使低合金钢（30Cr2MoV）成为制造空心芯棒( 404.7mm×140mm×13500mm)材质之一。另外，降低了芯棒的生产成本。

附图说明

[0012] 通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：

[0013] 图1示出了本发明的示例性实施例的空心芯棒内部冷却装置的结构示意图。

具体实施方式

[0014] 下面将结合实施例对本发明的用于连轧机组的空心芯棒的热处理方法进行详细的描述。

[0015] 本发明提供一种用于连轧机组的空心芯棒的热处理方法，该热处理方法包括：加热工艺、淬火工艺、回火工艺以及冷却工艺。

[0016] 具体地讲，在加热工艺的步骤中，需要将待热处理的空心芯棒104放入到加热炉（例如，可以是燃气炉）中进行加热，加热温度为900℃-1020℃，加热保温时间为5～6h。

[0017] 在淬火工艺的步骤中，需要对加热后的空心芯棒104进行淬火。具体地讲，以水作为淬火介质，对空心芯棒104的内部和外部同时进行冷却从而提高水对空心芯棒104冷却能力以及均匀性，其中，对于空心芯棒104的外部冷却采用现在技术中常用的淬火冷却装置并且采用本领域对淬火常用的现有工艺来执行，而对于空心芯棒104的内部冷却可通过如图1中所示的空心芯棒内部冷却装置来执行，该空心芯棒内部冷却装置100包括用于输送淬火介质的泵102、用于将淬火介质输送至空心芯棒104内部的管道101以及控制管道中淬火介质的压力的压力表103，但本发明并不限于此。另外，在本发明中，可通过控制空心芯棒内部冷却装置100的管道101直径和压力表103的压力使得空心芯棒的内部的冷却更加均匀，优选地，管道的直径可为80～200mm，压力可控制在0.05～2MPa。此外，在对空心芯棒的内部进行冷却时，优选地，淬火介质水的温度可以控制在20℃左右。在本发明中，优选地，淬火时间可为300s～3600s。

[0018] 在回火工艺的步骤中，加热升温至600～640℃保温18～26h。采用空冷的方式对回火后的空心芯棒104进行冷却。

[0019] 另外，本领域技术人员可知，30Cr2MoV号钢（GB）标准的化学成分按重量百分比计：C0.26%～0.34%、Mn0.4%～0.7%、Si0.17%～0.40%、P≤0.035%、S≤0.035%、Cr2.30%～2.70%、Mo0.15%～0.25%、V0.10%～0.20%、Cu≤0.20%、Sn≤0.064%。但是在本发明中，为提高空心芯棒材质的淬透性以及抗回火稳定性，优选地，空心芯棒104的材质为30Cr2MoV号钢，即为：C0.31%～0.34%、Mn0.4%～0.7%、Si0.17%～0.40%、P≤0.008%、S≤0.003%、Cr2.30% ～ 2.70%、Mo0.60% ～ 0.65%、V0.20% ～ 0.25%、Cu ≤ 0.20%、Sn ≤ 0.064%、As≤0.03%，其余为铁和不可避免的杂质。本发明通过30Cr2MoV材质的空心芯棒替代
4Cr5MoV1Si材质的芯棒，使得Cr含量由4.50%～5.50%降为2.30%～2.70%，Mo含量由
1.00%～1.50%降为0.60%～0.65%，V含量由0.80%～1.20%降为0.20%～0.25%，经对比，本发明节约了芯棒材质中加入的Cr、Mo、V等贵合金元素的含量，节约成本在50%以上。

[0020] 此外，本发明的空心芯棒104的尺寸可为内径 404.7mm×壁厚140mm×长度13500mm。

[0021] 本发明通过采用对空心芯棒( 404.7mm×140mm×13500mm)内孔控制流量冷却，利用水温、流速对冷却能力影响而提高水对空心大芯棒冷却能力，解决了低成本合金钢空心芯棒采用传统淬火由于冷却不足、不均匀造成空心芯棒头部、中部、尾部硬度不均匀及抗回火稳定性偏低现象，对空冷后的空心芯棒进行硬度检测头部、中间、尾部硬度波动≤30HB。

[0022] 另外，本发明得到的空心芯棒硬度均匀并具有较高抗回火稳定性；使低合金钢（30Cr2MoV）成为制造芯棒材质之一。

[0023] 另外，本发明的方法降低了芯棒的生产成本。

[0024] 示例1

[0025] 对30Cr2MoV号钢的空心芯棒104( 404.7mm×140mm×13500mm)进行热处理。其中，30Cr2MoV号钢的化学成分按重量百分比计：C0.31%～0.34%、Mn0.4%～0.7%、Si0.17%～0.40%、P≤0.008%、S≤0.003%、Cr2.30%～2.70%、Mo0.60%～0.65%、V0.20%～0.25%、Cu≤0.20%、Sn≤0.064%、As≤0.03%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0026] 将该空心芯棒104置于燃气炉中加热至900℃后，保温6h。对加热后的空心芯棒104进行淬火，淬火时间为720s，对于空心芯棒104的外部冷却采用现在技术中常用的淬火冷却装置并且采用本领域对淬火常用的现有工艺来执行，对于空心芯棒104内部冷却采用空心芯棒内部冷却装置100对空心芯棒的内部进行冷却，该空心芯棒104内部冷却装置100包括用于将水（温度为20℃）输送至空心芯棒内部的管道101、用于输送淬火介质的泵102以及控制管道1中淬火介质的压力的压力表103，同时空心芯棒内部冷却装置100中的管道101的直径为100mm，压力表103的压力为0.5MPa。将淬火后的空心芯棒104加热升温至610℃，回火26h。对回火后的空心芯棒104进行空冷。对热处理后的空心芯棒进行力学性能测试，其结果如表1中所示。

[0027] 对例1

[0028] 对4Cr5MoV1Si号钢芯棒(内径 380mm×长度13500mm)进行热处理。

[0029] 其中，4Cr5MoV1Si(GB)号钢的化学成分按重量百分比计：C0.30%～0.38%、Mn≤0.60%、Si0.70%～1.40%、P≤0.005%、S≤0.003%、Cr4.50%～5.50%、Mo1.00%～1.50%、V0.80%～1.20%、Cu≤0.20%、Sn≤0.064%、As≤0.03%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0030] 将该芯棒置于加热炉中加热至1030℃后，保温6h。将加热后的芯棒在油中进行淬火，淬火时间为2.5小时。将淬火后的芯棒加热升温至610℃，回火26h，二次回火。对回火后的芯棒进行空冷。对热处理后的芯棒进行力学性能测试，其结果如表1中所示。

[0031] 表1常温机械性能对比表

[0032]

[0033] 从表1中显示的数据可以看出，30Cr2MoV钢空心芯棒的常温冲击功和机械性能优于4Cr5MoV1Si钢芯棒的常温冲击功和机械性能。

[0034] 对示例1和对例1得到的芯棒进行取样作抗回火稳定性试验，结果如表2所示：

[0035] 表2抗回火稳定性对比表

[0036]

[0037] 从表2中显示的数据可以看出：30Cr2MoV钢空心芯棒的抗回稳定性优于4Cr5MoV1Si钢芯棒。

[0038] 综上所述，由于冲击值和抗回火稳定性指标是衡量连轧机芯棒好坏的关键技术指标，30Cr2MoV钢大空心芯棒( 404.7mm×140mm×13500mm)的关键技术指标优于4Cr5MoV1Si钢大芯棒( 385.1mm×13500mm)。因此，30Cr2MoV钢能成为制造连轧机大空心芯棒材质之一。