一种钎杆中空钢管的加工方法

发明领域

本发明涉及一种钎杆中空钢管的加工方法，属于钢管制造领域。

背景技术

钎具是凿岩爆破中必不可少的工具,而钎杆是钎具的重要组成部分,中空钢管主要用于生产凿岩钎杆。钎杆在使用过程中，要受到岩矿石的剧烈磨损、高压水流或气流、以及矿坑水的冲刷腐蚀，要承载凿岩机的高频冲击，随着液压凿岩等设备的出现，其冲击频率及冲击功在持续增加，因此中空钢是所有钢铁中受力状况最恶劣、使用寿命最短、技术含量最高、基础工业必备的消耗性工具。

中空钢管的性能主要取决于其组织结构，所以中空钢材质和加工工艺都是最终中空钢质量的重要影响因素。然而,目前国内钎具生产厂家仍然采用传统的横列式轧机两火成材工艺来生产中空钢,其生产流程要经过开坯和中间坯修磨环节,并且大多数采用铸管法生产,因而工艺路线长、能耗高、成材率低,质量不稳定,不能满足用户不需求。

发明内容

针对上述钎杆中空钢管存在的现有问题，本发明提供一种钎杆中空钢管的加工方法，用于缩短钎杆中空钢的工艺路线，提高钎杆中空钢质量的稳定性。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种钎杆中空钢管的加工方法，所述加工方法依次包括第一次退火处理、第二次退火处理、冷轧加工、第三次退火处理，其中前两次退火处理与第三次退火处理相同。

在上述一种钎杆中空钢管的加工方法中，第一次退火处理、第二次退火处理、第三次退火处理的温度均为650-680℃。第一次退火处理和第二次退火处理优选球化退火处理，经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。

在上述一种钎杆中空钢管的加工方法中，第一次退火处理、第二次退火处理、第三次退火处理均为钢材在30-60min升温至650-680℃，保温5-6h，然后自然冷却至250-300℃。

在上述一种钎杆中空钢管的加工方法中，第二次退火处理后钢材的洛氏硬度为16-20HRC。

在上述一种钎杆中空钢管的加工方法中，第三次退火处理后钢材的洛氏硬度为19-25HRC。

在上述一种钎杆中空钢管的加工方法中，两次退火处理前包括将钢材进行加热和穿孔处理，其中加热温度为1180-1220℃。

可用于本发明的合适钢材型号是ZK95CrMo、ZK55SiMnMo、ZK40SiMnCrNiMo、ZK35SiMnMoV、ZK23CrNi3Mo、ZK22SiMnCrNi2Mo，优选ZK23CrNi3Mo。在生产中对23CrNi3Mo钢材利用锻打后的余热进行软化退火，其硬度较高，造成加工困难，而高温退火温度太高，晶粒粗，会造成钢材烧损严重，一般对23CrNi3Mo钢材通过热处理工艺为：在奥氏体化加热之间进行渗碳+空冷+正火+奥氏体化+淬火+低温回火，这种热处理工艺后得到的组织为回火马氏体+碳化物+奥氏体的混合组织，这种中空钢强度足够高，但是韧性差，在实际应用过程中易发生断裂失效并造成严重的经济损失。本发明为了降低钢材硬度同时改善其内部组织，先通过第一次退火处理，将钢材硬度降至HRC24-28，再通过第二次退火处理，将钢材的硬度再次降至HRC16-20，此时钢材的硬度完全满足了冷轧条件，从而细化钢材内部组织，还避免了冷轧引起的钢材开裂。

本发明中冷轧也可以为冷拔，从最终产品的质量和尺寸精度而言，冷轧比冷拔具有优势。也可以将冷轧和冷拔两种处理方式一起配合使用，在冷轧后，经酸洗磷化皂化，再进行冷拔处理，然后再进行第三次退火处理，这种方式加工的钎杆中空钢管也具有相当高的物理稳定性。

在上述一种钎杆中空钢管的加工方法中，第二次退火处理与冷轧之间还包括酸洗处理。通过酸洗使中空钢表面层被腐蚀掉，酸液化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高，因此酸洗可使整个表面趋于均匀平衡。通过酸洗使铁与铁的氧化物比铬与铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，造成铬在中空钢表面富集，这种富铬钝化膜的成分与结构，提高了中空钢耐腐蚀性。

在上述一种钎杆中空钢管的加工方法中，第二次退火处理与冷轧之间还包括磷化处理。

在上述一种钎杆中空钢管的加工方法中，第二次退火处理与冷轧之间还包括皂化处理。

磷化、皂化处理不仅可以增强中空钢表面防腐性能同时所形成磷酸盐膜层做为一种润滑载体，与润滑剂的反应良好，降低中空钢后续加工表面摩擦系数，而且可以在中空钢表面生成一种吸附性及润滑性极佳的皂化层，以利于后续加工工艺的顺利进行。

本发明钎杆中空钢管专用孔型系统有圆型、六角型、菱型、万能孔型以及其相互组合，轧制规格为H19-H35、R32-R52。中空钢长度通常在6000mm-7000mm，冷轧后偏芯小，芯孔无尖角或明显畸形出现，内外表面光滑，尺寸精度高，中空钢每米的弯曲度小于2mm，总弯曲度小于总长度的0.1-0.2％，其中中空钢外表面的单位脱碳层深度小于0.15mm，内处裂纹小于0.1mm。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明对钢材进行连续两次退火处理，不仅防止了钢管开裂，而且通过降低钢材硬度，更加容易进行加工处理，使得最终中空钢质量的稳定性得到大幅提高，提高了钎杆中空钢管的使用寿命；相较于传统铸造工艺复杂性，本发明大大缩短了中空钢的加工工艺步骤，工艺环保能耗少，使得工业制造成本大大降低。

附图说明

图1为实施例1制得的中空钢截面。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1：

将型号为ZK23CrNi3Mo的钢材剪切后作为坯料加热至1210℃，通过中心穿孔后连续球化退火两次使钢材洛氏硬度降为HRC18，再经酸洗、磷化、皂化后利用连轧机组冷轧，然后进行第三次退火处理得到洛氏硬度为HRC20的中空钢坯，最后进行矫正处理得中空钢。其中三次退火处理均为钢材在60min升温至670℃，保温6h，然后自然冷却至300℃。

实施例2：

将型号为ZK95CrMo的钢材作为坯料加热至1200℃，通过中心穿孔后连续球化退火两次使钢材洛氏硬度降为HRC19，再经酸洗、磷化、皂化后利用连轧机组冷轧，然后进行第三次退火处理得到洛氏硬度为HRC20的中空钢坯，最后进行矫正处理得中空钢。其中三次退火处理均为钢材在60min升温至650℃，保温6h，然后自然冷却至300℃。

实施例3：

将型号为ZK55SiMnMo的钢材作为坯料加热至1180℃，通过中心穿孔后连续球化退火两次使钢材洛氏硬度降为HRC16，再经酸洗、磷化、皂化后利用连轧机组冷轧，然后进行第三次退火处理得到洛氏硬度为HRC18的中空钢坯，最后进行矫正处理得中空钢。其中，三次退火处理均为钢材在60min升温至670℃，保温6h，然后自然冷却至300℃。

实施例4：

将型号为ZK40SiMnCrNiMo的钢材作为坯料加热至1220℃，通过中心穿孔后连续球化退火两次使钢材洛氏硬度降为HRC20，再经酸洗、磷化、皂化后利用连轧机组冷轧，然后进行第三次退火处理得到洛氏硬度为HRC22的中空钢坯，最后进行矫正处理得中空钢。其中，三次退火处理均为钢材在60min升温至680℃，保温6h，然后自然冷却至300℃。

实施例5：

将型号为ZK35SiMnMoV的钢材作为坯料加热至1180℃，通过中心穿孔后连续球化退火两次使钢材洛氏硬度降为HRC20，再经酸洗、磷化、皂化后利用连轧机组冷轧，然后进行第三次退火处理得到洛氏硬度为HRC23的中空钢坯，最后进行矫正处理得中空钢。其中，三次退火处理均为钢材在60min升温至680℃，保温6h，然后自然冷却至300℃。

实施例6：

将型号为ZK22SiMnCrNi2Mo的钢材作为坯料加热至1190℃，通过中心穿孔后连续球化退火两次使钢材洛氏硬度降为HRC20，再经酸洗、磷化、皂化后利用连轧机组冷轧，然后进行第三次退火处理得到洛氏硬度为HRC25的中空钢坯，最后进行矫正处理得中空钢。其中，三次退火处理均为钢材在60min升温至680℃，保温5h，然后自然冷却至300℃。

实施例7：

将型号为ZK23CrNi3Mo的钢材剪切后作为坯料加热至1210℃，通过中心穿孔后连续球化退火两次使钢材洛氏硬度降为HRC18，再经酸洗、磷化、皂化后利用连轧机组冷轧，冷轧后再经酸洗磷化皂化，进行冷拔处理，然后再进行第三次退火处理，第三次退火处理得到洛氏硬度为HRC20的中空钢坯，最后进行矫正处理得中空钢。其中，三次退火处理均为钢材在60min升温至670℃，保温6h，然后自然冷却至300℃。

对比例1：

与实施例1的区别，仅在于，加热处理后仅进行一次退火处理。

对比例2：

与实施例1的区别，仅在于，加热处理后不进行退火处理。

对比例1和对比例2中得到的钢材因为因为硬度不能满足冷轧的条件，在进行冷轧后钢材都出现开裂的现象，对比例2中的钢材开裂现象尤为严重。实施例1-7中钢材因为进行连续两次退火处理，不仅防止了钢管开裂，而且随着钢材硬度的降低，更加容易进行加工处理，使得最终得到的中空钢稳定性得到大幅提高，从而提高了钎杆中空钢管的使用寿命。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。