專利名稱：GCr15軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置及控冷工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋼管生產工藝配套裝置，特別是一種GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置及控冷工藝。
背景技術：
GCr 15軸承鋼的控制軋制與控制冷卻基本可分為高溫控軋+控制冷卻、高溫控軋+ 控制冷卻+等溫控軋、低溫控軋等三類工藝。軸承鋼的等溫控軋工藝需增加等溫設備來保證軋件溫度一定，并且軋機主電機的功率和軋機剛度也提出較高要求，因此在大生產中廣泛應用還有一定困難。低溫控軋通常采用在750 900°C兩相區之間變形或將管坯加熱到 1080 1150°C，待管坯冷卻到750 900°C時再進行軋制，這些工藝需要大功率和高剛度的軋機，在大量生產實踐中實踐困難很大。高溫控軋加控制冷卻的Cr 15軸承鋼的控制冷卻技術不需要更換現有軋機，目前在大斷面板材、棒材、線材生產中已經得到了廣泛的應用，然而在軸承鋼管的應用和研究不多，在軋制過程中，GCrl5鋼中網狀碳化物的析出較多，鋼管表面容易產生裂紋，鋼管表面氧化層厚度較高，后續球化退火的時間較長，同時具有接觸疲勞壽命不高、成材率低等問題。GCrl5軸承鋼管的生產工藝包括熱軋和冷拔兩種生產工藝。熱軋GCrl5軸承鋼管生產工藝為管坯加熱到1080 1150°C，通過在單一奧氏體區進行熱軋、定徑后的終軋溫度在950°C左右，軋后在冷床上空冷。冷軋/拔GCrl5軸承鋼管生產工藝為管坯加熱到 1080 1150°C，熱軋穿孔的終軋溫度在950°C左右，軋后在冷床上空冷，進入球化爐退火， 酸洗，冷軋或冷拔，成品退火等。熱軋或熱穿孔后均得到粗片狀珠光體和網狀碳化物組織， 對軸承鋼的球化組織和性能都極為不利。以前為解決網狀碳化物的問題，采用低溫終軋，雖然降低了網狀碳化物的析出量，但大大降低了軋機的產量，也使后續球化退火時間加長， 增加了生產成本。
發明內容
本發明所要解決的問題就是提供一種GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置，結構合理，有利縮短球化退火時間和提高球化退火組織級別，降低了生產成本，提高了生產效率。為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置，其特征在于包括設在機架上檢測軸承鋼管進出控冷水圈時的溫度、環境溫度及冷卻水的溫度、水量和水壓的檢測裝置、冷卻軸承鋼管的控冷水圈、輸送軸承鋼管的輥道系統和采集檢測裝置測得數據控制控冷水圈工作的控制系統，控冷水圈包括外鋼圈、設在外鋼圈中的內鋼圈和封住外鋼圈和內鋼圈之間空間的端面板，以及接在外鋼圈上的進水管和出水管，在內鋼圈上設有若干出水針孔。進一步的，所述若干出水針孔在內鋼圈上沿軸承鋼管輸送方向設有3 10排，每排出水針孔在內鋼圈上周向均布，前排出水針孔與后排出水針孔之間交錯分布。出水針孔交錯布置成篩子狀，形成均勻水環，有利于軸承鋼管均勻冷卻。進一步的，所述出水針孔為圓臺狀，出水針孔在內鋼圈內表面上的口部直徑小于在內鋼圈外表面上的口部直徑。能夠增加出水的壓強。進一步的，所述進水管通過主水管與水池連通，在主水管上設有增壓泵，所述出水管與回收池連通。便于冷卻水回收利用。進一步的，所述外鋼圈的外表面兩側平向設有支架板，支架板通過螺紋緊固件與機架固接，在支架板與機架之間設有調節控冷水圈中心高度的墊板。使控冷水圈的中心線與軸承鋼管的中心線在同一直線上。進一步的，所述輥道系統包括沿軸承鋼管輸送方向設在機架上的若干V形輥道和驅動最先與軸承鋼管接觸的第一個V形輥道的電機。進一步的，所述輥道的軸線與軸承鋼管的軸線之間的夾角為75 82°。輥道的軸線與軸承鋼管的軸線成一定角度，使軸承鋼管在前進過程中同時轉動來提高冷卻的均勻性。另外，本發明還提供一種GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷工藝，采用上述控冷裝置實現，其特征在于包括以下工藝步驟1)在機架上沿軸承鋼管輸送方向間隔安裝四組控冷裝置，每組控冷裝置包括三個控冷水圈，熱軋穿孔后的軸承鋼管在V形輥道上進行水冷和空冷交替冷卻；2)軸承鋼管經過8 15秒后送出控冷裝置；其中，熱軋穿孔后的軸承鋼管的溫度控制在850 910°C以上，V形輥道的線速度在0. 4 2m/s，水冷時間與空冷時間之比為1 6 8 ；軸承鋼管送出控冷裝置后的表面溫度控制在550 620°C，表面返紅溫度控制在620 680°C，返紅時間在1 3秒。進一步的，所述軸承鋼管在熱軋穿孔后的溫度優選控制在900°C以上。進一步的，所述控冷水圈中從出水針孔出水的水壓大于0. 5Mpa。采用上述技術方案后，本發明具有如下優點在保證鋼管表面不產生裂紋的情況下，抑制網狀碳化物的析出，獲得細片狀索氏體組織，有利縮短球化退火時間和提高球化退火組織級別，降低了生產成本，提高了生產效率。
下面結合附圖對本發明作進一步說明圖1為本發明一種實施例的結構示意圖；圖2為控冷水圈的結構示意圖；圖3為出水針孔在內鋼圈上的分布示意圖；圖4為出水針孔的結構示意圖5為通過墊板調節控冷水圈中心高度的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1至5所示本發明一種實施例的結構示意圖，GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置，包括設在機架1上檢測軸承鋼管進出控冷水圈時的溫度、環境溫度及冷卻水的溫度、水量和水壓的檢測裝置、冷卻軸承鋼管的控冷水圈2、輸送軸承鋼管的輥道系統和采集檢測裝置測得數據控制控冷水圈工作的控制系統，控冷水圈包括外鋼圈21、設在外鋼圈中的內鋼圈22和封住外鋼圈和內鋼圈之間空間的端面板23，以及接在外鋼圈上的進水管M 和出水管25，在內鋼圈上設有若干出水針孔沈。若干出水針孔在內鋼圈上沿軸承鋼管輸送方向設有3 10排，在本實施例中，設有5排出水針孔，具體數量根據冷卻強度要求作出改變；每排出水針孔在內鋼圈上周向均布，前排出水針孔與后排出水針孔之間交錯分布。出水針孔為圓臺狀，出水針孔在內鋼圈內表面221上的口部直徑小于在內鋼圈外表面222上的口部直徑。控冷裝置中的核心部件是控冷水圈，其中內鋼圈的直徑為軸承鋼管直徑2. 5 3. 5倍；外鋼圈的直徑為內鋼圈直徑的1. 8 2. 5倍；內鋼圈壁厚為5 6mm，在內鋼圈沿軸向間隔15 20mm在圓周圓弧上間隔8 15mm打Φ 1 2mm的出水針孔，沿軸承鋼管運動方向設有3 10排，出水針孔沿圓周方向均勻分布、沿軸向交錯布置呈篩子狀，形成均勻水環。上述實施例中，進水管通過主水管3與水池4連通，在主水管上設有增壓泵5，保證水壓大于0. 5MPa。出水管與回收池連通。控冷裝置中進水管采用外徑為Φ25 30mm的鋼管，供12個水圈的主水管的內徑不小于100mm。檢測裝置的測溫系統采用遠紅外線測溫儀及微機系統，根據檢測到的環境溫度、 水溫、水壓、水量及軸承鋼管規格，按進入控冷裝置前的軸承鋼管溫度調節輥道速度，達到軸承鋼管出控冷裝置的目標溫度。控制系統是通過采集檢測裝置的數據，根據軸承鋼管規格，調節輥道電機的轉速及每個控冷水圈的開或關檢測軸承鋼管出口溫度，與目標控制溫度比較，在保證軸承鋼管不出現裂紋，以最大的冷卻速度冷卻，最終確定最佳的輥道轉速和控冷水圈的開或關；將獲得的調整參數自動存入數據庫中，以便控制系統能夠自適應來完成，降低人工干預的時間。另外，在外鋼圈的外表面兩側平向設有支架板27，支架板通過螺紋緊固件11與機架固接，在支架板與機架之間設有調節控冷水圈中心高度的墊板12。所述輥道系統包括沿軸承鋼管輸送方向設在機架上的若干V形輥道6和驅動最先與軸承鋼管接觸的第一 V形輥道的電機。輥道的軸線與軸承鋼管的軸線之間的夾角為75 82°，這樣軸承鋼管邊前進邊旋轉，提高冷卻的均勻性，在本實施例中優選了 80°，V形輥道有利于保證軸承鋼管從控冷水圈的中心通過。另外本發明還提供了一種GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷工藝，采用上述控冷裝置實現，其特征在于包括以下工藝步驟1)在機架上沿軸承鋼管輸送方向間隔安裝四組控冷裝置，每組控冷裝置包括三個控冷水圈，熱軋穿孔后的軸承鋼管在V形輥道上進行水冷和空冷交替冷卻；2)軸承鋼管經過8 15秒后送出控冷裝置；其中，熱軋穿孔后的軸承鋼管的溫度控制在850 910°C以上，V形輥道的線速度在0. 4 2m/s，水冷時間與空冷時間之比為1 6 8 ；軸承鋼管送出控冷裝置后的表面溫度控制在550 620°C，表面返紅溫度控制在620 680°C，返紅時間在1 3秒。厚壁大管的表面返紅溫度偏低，薄壁小管的表面返紅溫度偏高；軸承鋼管送出控冷裝置后的表面溫度不得低于500°C，以防軸承鋼管開裂或組織不良，軸承鋼管出控冷裝置反紅后采用堆冷或空冷的方式。所述軸承鋼管在熱軋穿孔后的溫度優選控制在900°C以上；所述控冷水圈中從出水針孔出水的水壓大于0. 5Mpa。控制管坯熱軋穿孔后的終軋溫度，確保軸承鋼管進入第一個控冷水圈前為單一奧氏體組織，即可以控制軸承鋼管的開軋溫度在1080 1150°C，經過 8 12秒的穿孔，然后脫頂桿，移送到控冷裝置經過5 8秒，到達第一個控冷水圈前大約在 950"C。實施例一熱軋穿孔后的軸承鋼管的溫度控制在1000°C，V形輥道的線速度在2m/s，水冷時間與空冷時間之比為1 8，軸承鋼管經過15秒后送出控冷裝置；軸承鋼管送出控冷裝置后的表面溫度控制在600°C，表面返紅溫度控制在650°C，返紅時間為1秒。實施例二 熱軋穿孔后的軸承鋼管的溫度控制在980°C，V形輥道的線速度在1. 6m/s，水冷時間與空冷時間之比為1 7，軸承鋼管經過10秒后送出控冷裝置；軸承鋼管送出控冷裝置后的表面溫度控制在620°C，表面返紅溫度控制在680°C，返紅時間為1. 5秒。實施例三熱軋穿孔后的軸承鋼管的溫度控制在950°C，V形輥道的線速度在1. 2m/s，水冷時間與空冷時間之比為1 7，軸承鋼管經過12秒后送出控冷裝置；軸承鋼管送出控冷裝置后的表面溫度控制在570°C，表面返紅溫度控制在620°C，返紅時間為2秒。實施例四熱軋穿孔后的軸承鋼管的溫度控制在920°C，V形輥道的線速度在0. 8m/s，水冷時間與空冷時間之比為1 6，軸承鋼管經過8秒后送出控冷裝置；軸承鋼管送出控冷裝置后的表面溫度控制在590°C，表面返紅溫度控制在650°C，返紅時間為3秒。實施例五熱軋穿孔后的軸承鋼管的溫度控制在910°C，V形輥道的線速度在0. 4m/s，水冷時間與空冷時間之比為1 6，軸承鋼管經過10秒后送出控冷裝置；軸承鋼管送出控冷裝置后的表面溫度控制在550°C，表面返紅溫度控制在620°C，返紅時間為3秒。在實際生產中，穿制Φ47Χ5. 5軸承鋼管，穿孔后軸承鋼管進入控冷裝置前的溫度在970°C左右，經過13秒控冷后，溫度降到600°C左右，然后取樣，觀察軸承鋼管內外表面，沒有發現裂紋，金相組織明顯比空冷均勻細小。除上述優選實施例外，本發明還有其他的實施方式，本領域技術人員可以根據本發明作出各種改變和變形，只要不脫離本發明的精神，均應屬于本發明所附權利要求所定義的范圍。
權利要求
1.GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置，其特征在于包括設在機架(1)上檢測軸承鋼管進出控冷水圈時的溫度、環境溫度及冷卻水的溫度、水量和水壓的檢測裝置、冷卻軸承鋼管的控冷水圈( 、輸送軸承鋼管的輥道系統和采集檢測裝置測得數據控制控冷水圈工作的控制系統，控冷水圈包括外鋼圈(21)、設在外鋼圈中的內鋼圈02)和封住外鋼圈和內鋼圈之間空間的端面板03)，以及接在外鋼圈上的進水管04)和出水管05)，在內鋼圈上設有若干出水針孔06)。
2.根據權利要求1所述的GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置，其特征在于所述若干出水針孔在內鋼圈上沿軸承鋼管輸送方向設有3 10排，每排出水針孔在內鋼圈上周向均布，前排出水針孔與后排出水針孔之間交錯分布。
3.根據權利要求1或2所述的GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置，其特征在于 所述出水針孔為圓臺狀，出水針孔在內鋼圈內表面021)上的口部直徑小于在內鋼圈外表面(22 上的口部直徑。
4.根據權利要求1所述的GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置，其特征在于所述進水管通過主水管C3)與水池(4)連通，在主水管上設有增壓泵(5)，所述出水管與回收池連通。
5.根據權利要求1所述的GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置，其特征在于所述外鋼圈的外表面兩側平向設有支架板(27)，支架板通過螺紋緊固件(11)與機架固接，在支架板與機架之間設有調節控冷水圈中心高度的墊板(12)。
6.根據權利要求1所述的GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置，其特征在于所述輥道系統包括沿軸承鋼管輸送方向設在機架上的若干V形輥道(6)和驅動最先與軸承鋼管接觸的第一個V形輥道的電機。
7.根據權利要求6所述的GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置，其特征在于所述輥道的軸線與軸承鋼管的軸線之間的夾角為75 82°。
8.GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷工藝，采用權利要求1所述的GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置實現，其特征在于包括以下工藝步驟1)在機架上沿軸承鋼管輸送方向間隔安裝四組控冷裝置，每組控冷裝置包括三個控冷水圈，熱軋穿孔后的軸承鋼管在V形輥道上進行水冷和空冷交替冷卻；2)軸承鋼管經過8 15秒后送出控冷裝置；其中，熱軋穿孔后的軸承鋼管的溫度控制在850 910°C以上，V形輥道的線速度在 0. 4 2m/s，水冷時間與空冷時間之比為1 6 8 ；軸承鋼管送出控冷裝置后的表面溫度控制在550 620°C，表面返紅溫度控制在620 680°C，返紅時間在1 3秒。
9.根據權利要求8所述的GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷工藝，其特征在于所述軸承鋼管在熱軋穿孔后的溫度優選控制在900°C以上。
10.根據權利要求8所述的GCrl5軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷工藝，其特征在于所述控冷水圈中出水針孔的水壓大于0. 5Mpa。
全文摘要
本發明公開了一種GCr15軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷裝置，包括設在機架上的檢測裝置、冷卻軸承鋼管的控冷水圈、輸送軸承鋼管的輥道系統和采集檢測裝置測得數據控制控冷水圈工作的控制系統，控冷水圈包括外鋼圈、設在外鋼圈中的內鋼圈和封住外鋼圈和內鋼圈之間空間的端面板，以及接在外鋼圈上的進水管和出水管，在內鋼圈上設有若干出水針孔。另外本發明還提供了一種GCr15軸承鋼管坯熱軋穿孔后控冷工藝，采用上述控冷裝置實現。本發明在保證鋼管表面不產生裂紋的情況下，抑制網狀碳化物的析出，獲得細片狀索氏體組織，有利縮短球化退火時間和提高球化退火組織級別，降低了生產成本，提高了生產效率。
文檔編號B21B45/02GK102357540SQ20111018114
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者任蜀焱, 孫國均, 胡彬, 袁杰, 趙健, 陽輝 申請人:浙江健力股份有限公司