[发明专利]一种大减径成形管模的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及管模制造技术领域，特别是一种大减径成形管模的热处理方法。

背景技术

目前，利用离心浇注技术生产球墨铸铁管具有生产节奏快和效率高的优点，具有极其广阔的发展前景。而管模是离心浇注机上浇铸铁管的大型关键部件，且使用环境极其恶劣。管模在高速旋转状态下，浇注中铁水因离心作用而敷在管模内壁上，使管模内壁温度急剧升高，而外表面通过循环水冷却以降低温度。由于管模长期承受交变热应力、拉伸应力和扭转应力等组合工况，故对管模质量要求极高，管模用管的常用牌号为21CrMo10。

管模常用的规格范围为DN80~DN1200 ，承口端外径最大达到1569mm。根据不同的规格，其加工工艺和方法也不同：1）对于规格小于DN 200的管模，坯料采用实心锻件，机加工采用深孔钻孔、镗孔的工艺方法；2）对于规格在DN 200~ DN 500范围内的管模，坯料用实心锻件，采用套料、镗孔的工艺方法，套出的芯料可以作为小一号规格管模的坯料，实现了二次利用；3）对于规格大于DN 500的管模，采用空心锻件，在高效率深孔组合机床上加工，实现了一次装夹、定位完成管模内孔、外圆等部位的通身加工，生产效率较高。

对于规格为DN 200~ DN 500小范围内的管模，还有采用连铸坯曼式穿孔周期轧管生产毛坯的管模制造工艺，该工艺发挥了连铸坯具有的成材率高、成本低和能耗少的优点，降低了管模的生产成本。但由于受连铸坯规格的限制（最大外径为800mm）, 不能生产DN 600及以上规格的管模毛坯（DN600管模毛坯大端外径应不小于860mm）；管模承口端仅通过曼式穿孔延伸（受曼式穿孔机减径能力的限制，压缩比为1.4左右），未经过周期轧管机轧制变形，连铸坯疏松的内部结构不能得到改善，甚至会更加恶化；大口径合金连铸圆管坯中心不可避免存在疏松和缩孔，投料前需对管坯内孔进行粗镗孔加工，以保证管模坯内表质量（管坯中心疏松和缩孔如不清除，经环形炉加热氧化，曼式斜轧穿孔后内表会形成较深的裂纹，且后续工序无法焊合）。

现有管模制造工艺主要存在以下不足：

（1）现有管模多采用实心或空心锻件深孔加工方式制造，虽然在大管径管模制造中采用了套料工艺以提高原材料利用率，材料损耗率一般在40%左右。

（2）现有管模制造存在管模承口端不易成型，需要额外采用加厚、扩管等工艺来完成喇叭型管模承口端的制造，这就使得现有管模制造工艺存在工艺复杂、制造周期偏长等问题。

（3）采用连铸坯周期轧管生产管模毛坯，自然形成的皮尔格头，即喇叭型管模承口端没有经过周期锻压轧制成形，不能保证和其它部分一样具有与锻坯相近的压缩比（轧制比），不能保证管模该部分原材料的性能。而离心浇注时承口端与传动皮带联接，带动管模高速旋转，使用工况最为恶劣，存在较大的安全隐患；大口径连铸圆管坯投料前，必需对管坯内孔进行粗镗孔加工，增加了材料的损耗（约5%）和镗孔加工成本；受连铸坯规格的限制，还存在管模毛坯生产范围窄的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，而提供一种大减径成形管模的热处理方法，以解决现有技术中存在的成材率低，产品规格覆盖范围不广等不足。

本发明的技术方案是：一种大减径成形管模的热处理方法，大减径成形管模的方法包括钢锭冶炼、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、精加工、磁粉探伤、人工复检、包装入库；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。

本发明由于采用特殊结构的钢锭和大减径工艺成形管模毛坯制造管模，能够充分发挥钢锭具有成本低、能耗少、成材率高等特点，可以有效结合水压冲孔、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，工艺简单，制造周期短，在产品安全可靠性、变形工艺、压缩比（特别是承口端）和管模规格覆盖范围方面有较大优势，基本实现了管模规格的全覆盖。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细内容作进一步描述。

附图说明

图1为本发明使用的钢锭的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的右视图；

图4为钢锭位于立式水压冲孔机内模内冲孔开始时的示意图；