一种内螺纹无缝钢管内模生产工艺的制作方法

本发明属于钢管生产模具加工技术领域，具体是指一种内螺纹无缝钢管内模生产工艺。

背景技术：

内螺纹无缝钢管是一种内表面带有螺旋凸筋的异形无缝钢管，一般用于高压锅炉内，由于其内壁有凹凸的内螺纹，可以有效克服钢管中介质慢速流动时产生的层流现象，同时能抑制钢管内壁的蒸汽膜效应，改善了锅炉水冷壁的传热效果，使管壁温度更加均匀。

内螺纹无缝钢管内表面凹凸不平的螺纹需要在冷拔工序形成，要求冷拔时的内膜表面具有沟槽，冷拔时，钢管受到外模的周向压力使内膜上的沟槽在钢管的内表面压出内螺纹凸筋，同时芯棒旋转装置通过芯棒带动内模旋转，在钢管的内壁上形成均匀、连续的内螺纹凸筋。内模在此过程中需要承受巨大的压力，同时表面的沟槽因为旋转会受到巨大的剪切力，因此内模的硬度、强度和耐磨性要求非常高。

技术实现要素：

为解决上述现有难题，本发明提供了一种表面硬度高耐磨性强可延长使用寿命、基体材料强度高有韧性、表面光洁度好无裂纹和氧化层的内螺纹无缝钢管内模生产工艺。利用本方法制造出来的内螺纹无缝钢管内模的工作表面具有非常高的硬度和耐磨性，基体具有足够的强度和韧性，适合用于内螺纹无缝钢管的冷拔生产。

本发明采用的技术方案如下：一种内螺纹无缝钢管内模生产工艺，包括以下步骤：

步骤一：

选材和外形加工：选用高强度模具材料，对模具材料进行切削加工，加工成为表面带有沟槽的模具毛坯；

步骤二：

渗硼处理：在焙烧罐内铺一层渗硼剂，将模具毛坯放入渗硼剂，然后用渗硼剂将模具毛坯完全掩埋，并将焙烧罐密封，将焙烧罐放入加热炉内；

步骤三：

加热处理：将焙烧罐预热到400-500℃，保温120-240min，然后加热到850～870℃，升温速度控制在10-20℃/min，并保温120-360min；然后加热到940～960℃，升温速度控制在20-30℃/min,保温30～90min，加热速度控制在20～30℃/min；

步骤四：

淬火：将焙烧罐从加热炉中取出，用夹具将模具毛坯从焙烧罐中取出，并放入盐水中淬火至室温；

步骤五：

回火：将淬火至室温的模具放入加热炉中加热到630-650℃，保温时间60-120min；

步骤六：

空冷：将回火后的模具放在充满保护气体的冷却箱内空冷至室温；

进一步地，步骤一中所述高强度模具材料其组成元素及重量百分比为：c：0.36～0.38％；si：0.30～0.50％；p≤0.035％；s≤0.010％；cr：6.8～7.6％；mo：4.7～5.4％；v：1.8～2.6％；其余为fe。

进一步地，步骤二中所述渗硼剂组成及百分比为：硼砂25％，氟硼酸钠8％，黏土22％，尿素7％，硅铁6％，碳酸氢铵4％，偶氮甲酰胺2％,碳酸钙0.25％，二氧化钛0.025％,稀土氟化物0.3％，其余为1:1的石墨和木炭。

进一步地，步骤四中所述盐水为8-12％的氯化钠溶液。

进一步地，步骤六中所述保护气体为二氧化碳或者氮气。

采用本发明流程生产内螺纹无缝钢管内模的生产工艺方法，具有如下有益效果：

1、所采用高强度模具材料，能够提供模具的强度要求，使模具能承受巨大的压力和剪切力，同时在热处理前是一种便于加工成型的材料。

2、热处理的过程中加入了渗硼处理，能够在模具表面形成50-200微米的高硬度的硼化铁层，提供模具表面耐磨性，有效提高了模具的使用寿命。

3、在加入渗硼处理的前提下，对模具进行了合适的热处理和淬火，提高了模具基体的强度和韧性。

4、回火后空冷采用了与空气隔绝的方式，有效避免了一般空冷过程中空气对模具表面造成的氧化和裂纹，极大提高了模具表面的光洁程度。

说明书附图

图1为本发明一种内螺纹无缝钢管内模生产工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一种内螺纹无缝钢管内模生产工艺，具体步骤为：

选用高强度模具材料，对模具材料进行切削加工，加工成为表面带有沟槽的模具毛坯；在焙烧罐内铺一层渗硼剂，将模具毛坯放入渗硼剂，然后用渗硼剂将模具毛坯完全掩埋，并将焙烧罐密封，将焙烧罐放入加热炉内；将焙烧罐预热到400-500℃，保温120-240min，然后加热到850～870℃，升温速度控制在10-20℃/min，并保温120-360min；然后加热到940～960℃，升温速度控制在20-30℃/min,保温30～90min，加热速度控制在20～30℃/min；将焙烧罐从加热炉中取出，用夹具将模具毛坯从焙烧罐中取出，并放入盐水中淬火至室温；将淬火至室温的模具放入加热炉中加热到630-650℃，保温时间60-120min；将回火后的模具放在充满保护气体的冷却箱内空冷至室温。

实施案例一：

步骤一：选用高强度模具材料其组成元素及重量百分比为：c：0.36％；si：0.4％；p：0.03％；s：0.010％；cr:7.0％；mo：4.8％；v：2.2％；其余为fe；

步骤二：所选用渗硼剂的组成为：硼砂25％，氟硼酸钠8％，黏土22％，尿素7％，硅铁6％，碳酸氢铵4％，偶氮甲酰胺2％,碳酸钙0.25％，二氧化钛0.025％,稀土氟化物0.3％，其余为1:1的石墨和木炭；

步骤三：将焙烧罐预热到500℃，保温120min，然后加热到860℃，升温速度20℃/min，保温240min；然后加热到960℃，升温速度20℃/min,保温60min，加热速度控制在20℃/min；

步骤四：将焙烧罐从加热炉中取出，用夹具将模具毛坯从焙烧罐中取出，并放入10％氯化钠溶液中淬火至室温；

步骤五：将淬火至室温的模具放入加热炉中加热到630℃，保温时间120min；

步骤六：将回火后的模具放在充满二氧化碳气体的冷却箱内空冷至室温；

实施案例二：

步骤一：选用高强度模具材料其组成元素及重量百分比为：c：0.38％；si：0.3％；p：0.03％；s：0.010％；cr:7.6％；mo：5.4％；v：2.6％；其余为fe；

步骤二：所选用渗硼剂的组成为：硼砂25％，氟硼酸钠8％，黏土22％，年俗7％，硅铁6％，碳酸氢铵4％，偶氮甲酰胺2％,碳酸钙0.25％，二氧化钛0.025％,稀土氟化物0.3％，其余为1:1的始末和木炭；

步骤三：将焙烧罐预热到450℃，保温240min，然后加热到860℃，升温速度10℃/min，保温200min；然后加热到960℃，升温速度10℃/min,保温30min，加热速度20℃/min；

步骤四：将焙烧罐从加热炉中取出，用夹具将模具毛坯从焙烧罐中取出，并放入12％氯化钠溶液中淬火至室温；

步骤五：将淬火至室温的模具放入加热炉中加热到650℃，保温时间60min；

步骤六：将回火后的模具放在充满氮气的冷却箱内空冷至室温；

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。