[发明专利]一种采用钢锭大减径成形毛坯的管模制造方法

摘要

一种采用钢锭大减径成形毛坯的管模制造方法，包括钢锭冶炼、钢锭复检、环形炉加热、水压冲孔、大减径穿孔、周期轧管、人工初检、矫直、粗机加工、超声波探伤、热处理、理化检验合格、精加工、磁粉探伤、人工复检、包装入库，钢锭材料为21CrMo10，大减径穿孔时，将瓶坯（5）用锥形辊（6）和顶头（7）斜轧大减径穿孔得到毛管8，减径穿孔后毛管8外径较管模承口端外径大10mm。本发明结合水压冲孔、锥形辊大减径穿孔、周期轧管机锻轧等技术，不仅能够保证管模毛坯整体具有与锻件相近的性能，同时又能够充分利用轧制时本应该切除的皮尔格头，大幅度提高原材料的利用率，管模制造成本降低了近40%，生产效率高，基本实现了管模规格的全覆盖。

主权项

一种采用钢锭大减径成形毛坯的管模制造方法，包括钢锭冶炼、钢锭复检、环形炉加热、水压冲孔、大减径穿孔、周期轧管、人工初检、矫直、粗机加工、超声波探伤、热处理、理化检验合格、精加工、磁粉探伤、人工复检、包装入库；其特征是：钢锭冶炼时，钢锭材料为21CrMo10，并严格控制磷、硫、氮、氢、氧的含量，其中磷重量含量小于0.008％，硫重量含量小于0.004％，氮重量含量小于100ppm，氢重量含量小于2ppm，氧重量含量小于35ppm；钢锭复检时，钢锭本体外周的棱的外接圆直径D为660～1650mm，钢锭本体外周的棱的外接圆直径D较棱的内切圆直径d大40mm，即D＝d+40mm，棱的数量为16～24边，锥度范围为1.6～2.5°，管模最小压缩比u为2.7～3.3；本体外周的棱的内切圆直径d与管模承口端外径H关于最小压缩比u的关系式如下：d×d＝4×u×S×(H+10‑S)，式中S为毛管壁厚；环形炉加热时，采用环形炉将钢锭加热到水压冲孔挤压温度1150～1200℃，钢锭入炉时，预热一段温度不大于720℃，加热时间3～12小时；预热二段温度控制在810～830℃，加热时间1.5～3小时；加热一段温度控制在900～920℃，加热时间1.5～3.5小时；加热二段温度控制在1030～1050℃，加热时间1.5～3.5小时；加热三段温度控制在1130～1150℃，加热时间1.5～3.5小时；加热四段温度控制在1250～1270℃，加热时间1～6小时；均热段温度控制在1240～1260℃，加热时间2～8小时；总加热时间12～40小时；水压冲孔时，将钢锭置于水压冲孔机的内模中，用冲头冲孔，得到外径670～1670mm、锥度为0.7°～1.6°的瓶坯，瓶坯的金属过充满度2％～12％；大减径穿孔时，将瓶坯用锥形辊和顶头斜轧大减径穿孔得到毛管，总直径压下率为10～16％，椭圆度为1.03～1.07，碾轧角为－0.2°～－3.5°，减径率5％～21％，减径穿孔后毛管外径较管模承口端外径大10mm；周期轧管时，设计周期轧管机组Φ390～Φ1390mm大孔型，包括锻轧段、精轧段、终轧段和空轧段的曲线方程，其中锻轧段为包络线、锻轧段起始角为24°～26°，锻轧段夹角为85°～95°，锻轧段曲线展开长度范围为600～900mm，保证皮尔格头有合理的加工余量；控制轧辊转速6～52rpm，风压4.5～6bar，喂入量40‑90mm；周期轧管末期保留150～200mm长毛管，用于取横向试样和管模承口端的加工；热处理时，淬火温度为870℃～890℃，淬火时间按壁厚系数1.8～2.5min/mm进行控制，回火温度为610℃～630℃，回火时间2～6小时，得到高强韧性回火索氏体组织。