3Cr2W8V钢制三辊穿孔顶头的热处理

STL昆山仕泰隆国际机械模具城全球招商热线05128618888820线网址WWWSTELONGCOM3CR2W8V钢制三辊穿孔顶头的热处理张迎春，宁艳平1衡阳财经工业职业技术学院机械工程系湖南衡阳4210082湖南省新邵县酿溪镇中学湖南新邵422900【摘要】分析了无缝钢管的生产工艺要求，介绍了3CR2W8VY辊穿孔顶头的热处理工艺。关键词3CR2W8V钢；三辊穿孔；热处理中图分类号TG1624文献标识码B文章编号1671350820100431158HEATTREATMENTOF3CR2W8VSTEELTHREEROLLERSPERFORATION【ABSTRACT】ANALYZINGTHESEAMLESSSTEELTUBEPRODUCTIONTECHNOLOGY，INTRODUCEDTHE3CR2W8VSTEELTHREEROLLERSPERFORATIONHEATTREATMENTPROCESSKEYWORDS3CR2W8VSTEEL；THREEROLLERSPERFORATION；HEATTREATMENT1引言钢管生产中管坯加热穿孑L是一道重要的工序。除了穿孔机的各参数外，穿孑L顶头是起着关键作用的一种工具。某厂三辊穿孔顶头质量不稳定，寿命短，耗材很大。三辊顶头主要的破坏形式是粘钢，穿不通，锥部迅速磨损，尾部极易开裂。该厂三辊机组生产的114XLOMM27SIMN无缝管，曾因顶头问题近两个月未能正常生产。因此通过热处理手段，充分发挥材料潜力，延长顶头寿命，对降低钢管生产的成本是十分有意义的。为此，进行了大量试验，取得了较好的效果。而且质量一直较稳定。在正常生产情况下，一个班只用一至两个顶头就行了。新车间建成后，毛管长度加长，穿孔时间由8S增加到14S。顶头仍能顺利通过，且平均每个顶头仍可以生产毛管20T以上。2穿孔顶头的工作状况三辊穿孔顶头的工作状态三辊穿孑L时，顶头前伸于管坯变形区，顶头进入管坯后。在1,200L。300的温度中承受三向压力，轴向推力、旋转扭力、高温摩擦力、机械疲劳应力和冷热疲劳应力等，可以说是热作模具中受力复杂的状态之一。这种工作状态要求模具具有较好的高温强度，高温韧性，冷热疲劳和机械疲劳强度以及抗磨损能力。三辊穿孔时的径向受力状态可以简化示意为图1所示3个轧辊互成120。角均布。当管坯被啮人后，顶头在3个均衡径向压力下，承受着交变载荷。但它的机械疲劳应力和径向应力都比轴向应力要小，因此，顶头锥部需要很好的高温硬度，高温强度和润滑性能。图1三辊穿孔示意图横剖面3三辊穿孔顶头的热处理试验1顶头材质采用3CR2W8V钢制造。试验用三辊顶头规格为B94MM，管坯27SIMN。2顶头形状采用内外水冷式。图2为三辊机组用顶头。3热处理设备淬火用RX2512碳矽加热炉；回火用RJJ366电阻炉。图2三辊穿孔顶头的热处理状态模具制造2010年第7期87STL淮安仕泰隆国际工业博览城全球招商热线05178629999920线网址WWWSTLEPCOM4热处理工艺首先12A108机组B94MM顶头为目标，经100多个顶头，6个工艺方案筛选。确定了图3低淬高回工艺规程。5实验实用数据如表1所示。图3三辊穿孔顶头的热处理工艺表1实验用数据最后一次实验L2个顶头，穿管2,984支，平均为373支爪。4热处理工艺分析三辊顶头经图3工艺规范热处理，可以达到以下目的1在较高温度下，经较长时间保温，能使CR原子向基体扩散，达到渗铬的目的。2分段淬火是为了提高硬度和强度，以利于承受三辊穿孔的强大轴向应力，径向扭转摩擦力，并保持其高韧性和塑性，以利于提高抗冷热疲劳和机械疲劳应力。3基体组织为细小的索氏体基体分布着大量的细小碳化物，硬度为3940HRC。经两年多的使用考验，证明此工艺是合理可行的。目前一个顶头已能穿400支以上约80T。5表面状态及润滑机理钢管生产使穿孔能顺利进行，顶头的表面状态是十分重要的。穿孑L顶头分内水冷和内外水冷，内水冷冷却条件较差，一般用于GB9OMM以上的顶头，这种顶头要求的润滑条件较高。内外水冷冷却适应范围较宽，不受顶头大小的影响。本文试图对内外水冷顶头的润滑机理作些探讨。气氛中水蒸汽含量越高，FE，0就越多。FE一0共析温度为570，共析成分为230，含氧量高达23以上，在高温下生成的也是FEO和FE。O。穿孑L中水喷人孔腔，在1,2001,300C温度下分解，管内只有水蒸汽及其分解的0和H。在这个高温条件下，钢管内壁和顶头表面氧化的结果自然主要是FE，0，其次是FEO和FE0，因此，保证了顶头表面保护层的致密性，耐磨性和强韧性，在热处理中，它的氧化分成三层FEFE0FE0，顶头在穿孔过程中，按以下方式通过扩散继续氧化FEIFE304IFE203FEIFEOLLFE304IFE203靠近FE的FEO按下式反应FEHOFEOHT氢气来不及还原反应，从毛管尾部喷出燃烧成兰色火焰。三辊穿孑L过程中，三辊顶头表面镀有00250030MM铬层，在热处理过程中又渗入一部分到基体中。穿孔过程中，首先是靠铬层的低摩擦系数和高温耐磨性，穿过前23支后，形成了尖晶石的FEOCR20。层，在不断的穿孔过程中，又形成了复杂的氧化物层，如FEFE304FE203，FE304WO，FE304V205等。由于它们的高温强度、耐磨性和隔热性，承受了三辊穿孔复杂强大的应力和磨损。由于三辊不存在周期性的空穴，高压水从鼻部喷出后迅速汽化分解，形成了高温汽囊，包围着顶头前方，一方面起着顶头与毛管内壁的隔离作用，减少了顶头的磨损；另一方面，汽囊有隔热作用，降低了顶头的工作温度，达到了延长顶头寿命的目的。6结束语1钢管生产中的穿孔顶头是一种工作状态非常复杂的热作模具，对它的热处理不能遵循一般的热作模具处理方法。2穿孔顶头的热处理在保持材质一定的强韧性外，更重要的是获得表面良好的高温润滑性能。3小型穿孔顶头最适宜于采用内外水冷。7参考文献1赵忠，丁仁亮，周而康等金属材料及热处理M】北京机械工业出版社，20