连轧管机限动芯棒用锻制圆钢-标准编制说明

《

一、任务来源

连轧管机用限动芯棒是无缝钢管连轧机组的重要变形工具，限

动芯棒材料在一定程度上决定着无缝钢管的制造成本。限动芯棒在使

用过程中表面温度可达700℃，且用后急冷，工作中需要承受多次冷

热交替循环和较强的热磨损，同时还需承受较大的拉伸、压缩接触应

力和高速循环的高温冷热疲劳应力，对芯棒材料的韧性和耐热疲劳性

要求非常高。

鉴于较为恶劣的工作环境，限动芯棒多采用具有较好高温蠕变

强度、横向冲击韧性和耐热疲劳性能的钢材产品作为主要生产制作材

料。近年来，4Cr5MoSiV1等牌号产品相继研发投入使用，但在标准

化领域，由于缺乏专用标准指导企业生产，行业内各企业主要依照现

行国家标准《工模具钢》（GB/T1299—2014）加严产品非金属夹杂

物、晶粒度、拉伸、冲击等力学性能性能指标，补充表面硬度均匀性、

超声波探伤等关键技术指标，与客户签订技术协议组织生产供货。为

提高标准实施效果，填补细分领域标准空白，江阴华润制钢有限公司

向中国特钢企业协会提出《连轧管机限动芯棒用锻制圆钢》标准制定

计划。通过标准研制，将进一步规范连轧管机限动芯棒用钢生产加工，

有助于保障钢材产品质量，为下游用钢行业提供高质量原材料。

二、制定本文件的目的和意义

伴随着我国钢材产品生产制造水平的不断提高，我国细分领域

标准水平也亟需提升。工模具钢领域，国外标准中，ISO4597《工具

钢》、ASTMA681《合金工具钢》、JISG4404《合金工具钢》、DIN

17350《工具钢交货技术条件》是常用的工模具钢技术规范。但该系

列标准多关注于产品选材，集中于产品设计、服役条件和预期性能，

技术指标范围设定较为宽泛，未对下游客户低倍组织、晶粒度、非金

属夹杂物等技术指标提出具体要求。国内标准方面，现行标准《工模

具钢》（GB/T1299—2014）是主要执行的通用领域模具钢标准。该

标准将原有《碳素工具钢》《合金工具钢》《塑料模具钢》等标准汇

集一起，发布于2014年12月，属于保基本、兜底线的标准类型。

连轧管机限动芯用钢有较为严苛的使用工况，下游用钢客户在

进行原材料采购时，提出的技术指标远高于上述标准要求。为提高标

准先进性、适用性，在钢材生产销售中有标可依、有据可查，本标准

将在现行国标GB/T1299—2014的基础上，进一步提高、细化相关技

术要求。本标准的制定，有利于采用标准化手段控制细分领域工模具

圆钢产品性能指标，为限动芯棒产业提供高质量原材料。

三、标准编制过程

江阴华润制钢有限公司与冶金工业规划研究院等单位共同承担

了《连轧管机限动芯棒用锻制圆钢》团体标准的编制工作，共同组建

了该团体标准起草小组，明确各自的责任和分工，并开展工作。在《连

轧管机限动芯棒用锻制圆钢》标准制定过程中，起草小组认真查阅有

关资料、收集相关数据信息，结合国内外工模具钢生产情况，以及产

品下游用户提出的性能要求和相关产品标准等，进行本团体标准的编

制工作。

主要编制过程如下：

2021年月：提出制定标准项目，并进行了标准立项征求意见和

论证工作；

2021年月：中国特钢企业协会发布了项目计划；

2021年月：进行了起草标准的调研、问题分析和相关资料收集

等准备工作，完成了标准制定提纲、标准草案；

2022年月：工作组内征求意见和讨论；

2022年月：召开标准启动会，围绕标准草案进行讨论，按照与

会意见和建议进行修改，形成征求意见稿并发出征求意见；

2022年月：计划完成征求意见处理、形成标准送审稿；

2022年月：完成该标准审定会和标准报批稿，上报中国特钢企

业协会审批。

四、标准编制原则

本标准的制定一是坚持先进性与实用性相结合、统一性与灵活

性相结合、可靠性与经济性相结合的原则，尽可能使标准满足目标要

求；二是充分考虑下游客户对圆钢的使用需求，在充分调研交流基础

上开展标准编制工作，尽可能使该标准符合实际现状和未来发展要求；

三是技术创新的原则。在与国家标准体系协调一致的基础上，在标准

结构、内容及主要技术指标等方面进行技术创新，在标准中充分体现

产品的技术特点。

五、标准的研究思路及内容

（一）编制思路

本文件的设计与编制主要以问题与需求为导向，聚焦于限动芯棒

对钢材原料的需求，进一步细化、补充和完善细分领域用钢的化学成

分（气体含量）、力学性能、晶粒度、锻造比、非金属夹杂物、表面

质量等技术指标，增强原料生产企业对下游用户的服务意识，强化细

分领域标准的指导意义。通过制定科学、合理、全面、可操作的标准，

助力提高限动芯棒用钢材产品的技术指标要求。

本文件在参考《工模具钢》（GB/T1299—2014）等标准的基础

上，结合实际用钢需要，对技术指标进行了加严和扩展，增强了原料

生产制造商与下游用户的联系，使标准更具有针对性和实用性。

（二）标准技术框架

本文件包含以下部分

前言

1范围

2规范性引用文件

3术语和定义

4订货内容

5尺寸、外形、重量

6技术要求

7试验方法

8检验规则

9包装、标志及质量证明书

（三）标准技术内容

1.范围

本文件规定了连轧管机限动芯棒用锻制圆钢的订货内容、尺寸、

外形、重量、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证

明书。

本文件适用于连轧管机限动芯棒用直径为100mm~550mm的锻

制圆钢（以下简称圆钢）。

2.规范性引用文件

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化

文件的结构和起草规则》给出的规则起草。

3.术语和定义

本文件没有需要界定的术语和定义。

4.订货内容

按本文件订货的合同或订单应包括下列内容：

a）文件编号；

b）产品名称；

c）牌号；

d）尺寸规格；

e）交货长度；

f）重量；

g）其他特殊要求。

5.尺寸、外形、重量

本章节参照GB/T1299提出“圆钢的尺寸、外形及允许偏差应符

合GB/T702—2017中2组的精度要求”。

6技术要求

6.1牌号及化学成分

据悉，编制单位目前主要生产4Cr5MoSiV1、4Cr5Mo2V两牌号

产品，本文件结合企业实际生产情况，提出两牌号产品化学成分要求。

生产企业具有较强的P、S元素控制能力，两牌号产品S含量均不高

于0.005%。此外，为保障钢材产品质量，本文件补充提出氢氧氮气

体以及锡、锑等微量元素含量要求。具体要求如下表所示。

表1钢的牌号和化学成分单位：%

化学成分（质量分数）

牌号

CSiMnPSCrMoV

4Cr5MoSiV10.35~0.420.70~1.20≤0.60≤0.018≤0.0054.50~5.501.20~1.500.80~1.20

4Cr5Mo2V0.36~0.410.25~0.400.35~0.55≤0.020≤0.0054.90~5.202.35~2.600.35~0.50

注：圆钢中Cu含量应不大于0.12%，Sn含量应不大于0.01%，Sb含量应不大于0.005%，As含量应不大于0.02%。

气体元素含量方面，本文件提出“圆钢中全氧含量应不大于

0.002%，氢含量应不大于0.0002%，氮含量应不大于0.014%。”的具

体要求，对钢材产品纯净度进行规范。

6.2冶炼方法

本文件明确了“钢应采用电弧炉+LF+VD精炼、转炉+LF+VD精

炼或电弧炉+LF+VD精炼+电渣重熔。经供需双方协商，并在合同中

注明，也可采用其他方法冶炼。”的冶炼要求。

6.3交货状态

根据下游客户原材料要求，本文件提出圆钢以退火状态交货。

6.4硬度

硬度是影响钢材产品切削性能和耐磨性能的重要技术指标，本文

件要求圆钢进行硬度检验，并明确规定了退火态钢材硬度具体指标如

下表所示。

表2圆钢的交货状态硬度值和试样的淬火硬度值

牌号退火状态的钢材硬度HBW

4Cr5MoSiV1≤229

4Cr5Mo2V≤229

6.5非金属夹杂物

钢中的非金属夹杂物通常形状不规，其存在极易破坏钢材产品的

连续性，降低产品品质。本文件中A类、B类、D类夹杂物指标要求

达到或高于GB/T1299—2016中较为先进的1组技术指标，C类夹杂

物达到2组要求，并补充DS要求，具体指标如下表所示：

表3非金属夹杂物合格级别

ABCDDS

项目

细系粗系细系粗系细系粗系细系粗系

合格级别不大2.0

1.51.51.51.51.51.52.02.0

于

6.6晶粒度

晶粒大小对钢材冷却过程中发生转变及转变产物的性能产生较

大影响，较细的晶粒有助于提升钢材产品的力学性能，本文件与GB/T

1299—2016相比，新增晶粒度作为产品技术要求，明确提出“圆钢应

检验奥氏体晶粒度，其合格级别应为8级或更细”。

6.7锻造比

大的锻造比有助于细化金属晶粒，使金属内部偏析趋向均匀，提

高产品力学性能。为保障产品性能稳定性，本文件补充提出锻造比技

术指标，要求锻造比应不小于6。

6.8无损检测

前期由于缺少专用领域标准，各钢铁企业主要依据欧标进行圆钢

无损检测，根据用户使用需求，提出如下表所示的超声波检验要求。

表4无损检测

探伤位置质量等级

距离表面40mm内满足GB/T6402—2008中4级质量要求

心部位置满足GB/T6402—2008中2级质量要求

6.9表面质量

本章节参照GB/T1299—2016，提出圆钢表面质量要求，具体指

标如下：圆钢表面允许有从圆钢公称尺寸算起深度不超过公差之半的

局部缺陷存在，但交货的圆钢表面不应有裂纹、折叠、结疤，若有上

述缺陷存在，允许局部修磨，但最大修磨处应满足圆钢的最小尺寸。

7.试验方法

7.1章节提出了如下所示的化学成分试验方法要求：

圆钢的化学成分试验方法应按GB/T4336、GB/T11261、GB/T

20123、GB/T20124进行，仲裁时应按GB/T223.11、GB/T223.13、

GB/T223.28、GB/T223.31、GB/T223.47、GB/T223.50、GB/T223.53、

GB/T223.59、GB/T223.60、GB/T223.64、GB/T223.68、GB/T223.69、

GB/T223.82的规定进行。

7.2本章节针对其他检验项目提出圆钢的检验数量、取样方法和

试验方法要求，具体内容如下表所示。

表5取样部位与试验方法

序号检验项目取样数量取样部位试验方法

1化学成分1个/炉GB/T200667.1

2硬度2个/批GB/T231.1GB/T231.1

3显微组织2个/批不同圆钢GB/T13299

4非金属夹杂2个/批不同圆钢GB/T10561—2015

5晶粒度1个/批整支圆钢GB/T6394

6无损检测逐支整支圆钢GB/T6402—2008

7表面质量逐支整支圆钢目视、量具

8尺寸、外形逐支整支圆钢目视、量具

8.检验规则

本章节对检查和验收、组批规则、复验和判定规则、数值修约等

四个方面提出