一种热轧无缝钢管用芯棒的制作方法

一种热轧无缝钢管用芯棒的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种热轧无缝钢管用芯棒，所述芯棒的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.4-0.5，Si：0.2-0.4，Mn：0.8-1.0，Cr：3.2-3.4，Ni：4.5-5.5，W：3.2-3.4，V：0.4-0.6，Co：1.1-1.3，Al：0.1-0.3，Ce：0.15-0.25，余量为Fe及不可避免的杂质。
【专利说明】一种热轧无缝钢管用芯棒
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种热轧无缝钢管用芯棒。
【背景技术】
[0002]芯棒是热轧无缝钢管生产中消耗量最大的关键工具之一。由于芯棒的工作条件恶劣，穿孔时，芯棒的工作温度高达1000°c以上，与此同时还要承受着巨大的轴向压力、径向压力、旋转摩擦力、急冷急热的热应力，经受着机械疲劳和热疲劳的作用。在如此恶劣的工况下，故芯棒常以塌鼻、粘钢、开裂等失效形式报废，芯棒的使用寿命缩短、更换频率很高，由此影响钢管生产效率和质量，对组织大规模无缝钢管生产和产品质量都有重要影响，因此研制高质量、长寿命的芯棒一直以来都是无缝钢管生产中一个比较重要的课题。
[0003]目前，国内生产普通碳素钢管应用较多的芯棒材料为3Cr2W8V和20Cr2Ni4W钢。在使用前，芯棒进行挂高温氧化铁膜处理。这类芯棒在使用中常因出现塌鼻、粘钢和开裂等缺陷而报废。生产不锈钢管常用钥基合金芯棒，但其高温氧化严重，需要不断地进行高温润滑，生产效率低，而且钥材价格一再提高，造成芯棒昂贵。
[0004]一直以来，各无缝钢管芯棒生产厂家比较关注芯棒材质的改进，而对芯棒制作工艺探索不多，基本局限于普通铸造和锻造成型。通过大量的理论研究和实践验证，结合使用要求的不同，芯棒材质一般选用合金工具钢(如H13)或合金结构钢(如30CrNi3、35CrMo等)，该类材料在高温强度和韧性方面总是难以合理平衡，造成各种形式的芯棒失效，影响其使用寿命。特别是在高压锅炉管、合金钢管和不锈钢管的穿孔过程中，有的芯棒很快就失效，平均寿命在4~5支/个， 而在普通钢管的穿孔中也只有100支/个左右。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于提出一种热轧无缝钢管用芯棒，该芯棒通过对合金化学成分的调整，使得其高温强韧性好、热疲劳性能优异。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种热轧无缝钢管用芯棒，所述芯棒的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.4-0.5，Si:0.2-0.4，Mn:0.8-1.0, Cr:3.2-3.4，N1:4.5-5.5，W:3.2-3.4，V:0.4-0.6，Co:1.1-1.3，Al:0.1-0.3，Ce:0.15-0.25，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0008]优选，所述芯棒的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.43-0.47，Si:
0.25-0.35，Mn:0.85-0.95，Cr:3.25-3.35，N1:4.8-5.2，W:3.25-3.35，V:0.45-0.55，Co:
1.15-1.25，Al:0.15-0.25，Ce:0.18-0.22，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0009]最优选，所述芯棒的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.45，Si:
0.30, Mn:0.90, Cr:3.30, N1:5.0,ff:3.30, V:0.50, Co:1.20, Al:0.20, Ce:0.20，余量为 Fe及不可避免的杂质。
[0010]本发明采用以上技术方案后，具有以下积极效果:
[0011](I)本发明在成分设计上遵循节约合金元素、满足优异性能的原则，利用原有低合金钢的相关组织结构、性能指标，除调整了 C、Cr、N1、W、V、Co等元素含量以外，还添加了适量的铝，来提高抗高温氧化性能，特别是还添加了稀土 Ce，通过Ce净化钢液，去除结晶组织中晶界富集的有害杂质，细化晶粒，改善铸件组织，提高综合性能。
[0012](2)此外，添加的钴元素能将镍、铁合金组成中其它金属碳化物晶粒结合在一起，使合金具更高的韧性，并减少对冲击的敏感性能，钴基合金的耐热性是因为形成了难熔的碳化物，这些碳化物不易固溶，扩散活动性小，当温度在1038°C以上时，钴基合金的优越性更是显露无遗。
[0013](3)由于成分设计合理，离心铸造工艺先进，保证了芯棒的高温强度、硬度、塑性、耐热疲劳性能等，在穿制不锈钢无缝钢管钢管、普通锅炉管时，芯棒的使用寿命提高至国内外同类产品的2-2.5倍左右，大幅度地降低了生产成本，经济效益可观。
[0014](4)实验结果表明，所述发明在穿孔试验时，在国内某知名的大型钢管厂的直径140mm机组上穿制低合金锅炉管200支。在合金钢管的试穿中，本发明的平均使用寿命也达到10支以上。
【具体实施方式】
[0015]实施例一
[0016]一种热轧无缝钢管用芯棒，所述芯棒的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.4, S1:0.4，Mn:0.8，Cr:3.4，N1:4.5，W:3.4，V:0.4，Co:1.3，Al:0.1, Ce:0.25，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0017]实施例二
[0018]一种热轧无缝钢管`用芯棒，所述芯棒的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.5, Si:0.2, Mn:1.0, Cr:3.2, N1:5.5，W:3.2，V:0.6，Co:1.1, Al:0.3，Ce:0.15，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0019]实施例三
[0020]一种热轧无缝钢管用芯棒，所述芯棒的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.43，Si:0.35，Mn:0.85，Cr:3.35，N1:4.8，W:3.35，V:0.45，Co:1.25，Al:0.15，Ce:
0.22，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0021]实施例四
[0022]一种热轧无缝钢管用芯棒，所述芯棒的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.47, Si:0.25, Mn:0.95, Cr:3.25, N1:5.2, W:3.25, V:0.55, Co:1.15, Al:0.25, Ce:
0.18，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0023]实施例五
[0024]一种热轧无缝钢管用芯棒，所述芯棒的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.45，Si:0.3，Mn:0.9，Cr:3.3，N1:5.0, W:3.3，V:0.5，Co:1.2，Al:0.2，Ce:0.20，
余量为Fe及不可避免的杂质。
【权利要求】
1.一种热轧无缝钢管用芯棒，其特征在于，所述芯棒的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.4-0.5，Si:0.2-0.4，Mn:0.8-1.0, Cr:3.2-3.4，N1:4.5-5.5，W:3.2-3.4，V:0.4-0.6，Co:1.1-1.3，Al:0.1-0.3，Ce:0.15-0.25，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种热轧无缝钢管用芯棒，其特征在于，所述芯棒的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.43-0.47，Si:0.25-0.35，Mn:0.85-0.95, Cr:3.25-3.35，N1:4.8-5.2，W:3.25-3.35，V:0.45-0.55，Co:1.15-1.25，Al:0.15-0.25，Ce:0.18-0.22，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求2所述的一种热轧无缝钢管用芯棒，其特征在于，所述芯棒的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.45，Si:0.30，Mn:0.90，Cr:3.30，N1:5.0, W:3.30，V:0.50，Co:1.20，Al:0.20，Ce:0.20，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
【文档编号】B21B25/00GK103805884SQ201210444535
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月8日 优先权日:2012年11月8日
【发明者】林永峰 申请人:无锡新三洲特钢有限公司