KPW50VMR軋管機(jī)是一種高速冷軋機(jī)，該機(jī)具有軋制速度快、變形量大的優(yōu)點(diǎn)，但用于該機(jī)的芯棒處于150~200℃的溫度環(huán)境，并受到較大的剪切力、正壓力、摩擦力和高頻次(100次/分)的沖擊力作用，因此，要求芯棒具有高的硬度，高的耐磨性能和高的強(qiáng)韌性及疲勞強(qiáng)度。最初，這種高速冷軋機(jī)的芯棒采用GCr15鋼制作。雖然GCr15鋼芯棒的使用壽命已超過(guò)蘇聯(lián)同類(lèi)軋機(jī)的水平，但在同一條件下GCr15鋼芯棒的使用壽命僅為德國(guó)A8、MAR350鋼芯棒的50%。由此，選用了我國(guó)自己研制的LD基體鋼制作芯棒。實(shí)踐表明，LD鋼芯棒綜合性能滿(mǎn)足KPW50VMR軋管機(jī)要求，使用壽命大大超過(guò)GCr15鋼和A8鋼、MAR350鋼芯棒，制造成本僅為A8鋼、MAR350鋼的1/3，實(shí)現(xiàn)了KPW50VMR軋管機(jī)芯棒國(guó)產(chǎn)化。

由于KPW50VMR軋管機(jī)芯棒的工作環(huán)境要求芯棒用鋼具有高硬度、高耐磨性、高強(qiáng)韌性，高疲勞強(qiáng)度和高熱穩(wěn)定性，由于LD鋼含有較多的Cr、Mo、V、Si等合金元素。Cr、Mo、V元素是強(qiáng)碳化物形成元素，它們?cè)阡撝幸訫C、M₆C、M₂₃C₆類(lèi)型的碳化物出現(xiàn)。這些碳化物不但具有較高的硬度，而且以彌散形式分布時(shí)還可提高鋼的耐磨性、強(qiáng)韌性和熱穩(wěn)定性，因此，LD鋼適于用作芯棒。通過(guò)測(cè)試幾種鋼經(jīng)熱處理后的機(jī)械性能，LD鋼的性能指標(biāo)是最好的。

LD鋼的熱處理工藝
表1列出了LD鋼的相變臨界點(diǎn)。由于LD鋼含有多種合金碳化物，因此選擇熱處理加熱溫度既要考慮保證足夠的合金碳化物溶于奧氏體中，又要防止鋼的晶粒粗化，同時(shí)還要考慮KPW50VMR軋管機(jī)芯棒屬于細(xì)長(zhǎng)桿件(見(jiàn)圖1)，熱處理溫度越高，越容易使其彎曲變形。因此，采用了預(yù)熱、高溫加熱、分級(jí)冷卻、等溫淬火、高溫回火、熱校直的LD鋼芯棒熱處理工藝。

表1  LD鋼的相變臨界點(diǎn)溫度℃
Ac1  Ac3  Ar1  Ar3   Ms
856  915  720  806  105

圖1 KPW50VMR軋管機(jī)芯棒尺寸圖

圖2 LD基體鋼芯棒熱處理工藝曲線圖

為了減小淬火應(yīng)力和芯棒彎曲，加熱后先將芯棒預(yù)熱到900℃ ，然后再在260℃的硝鹽爐中等溫淬火并熱校直。由于LD鋼在550℃以下回火的硬度變化不大，為了盡可能的減小組織應(yīng)力和殘余應(yīng)力，回火溫度選擇在540℃，并采用兩次回火。LD鋼芯棒熱處理工藝曲線見(jiàn)圖2。
對(duì)于小規(guī)格，如軋制Φ22*0.9mm鋼管的芯棒，為了提高芯棒的強(qiáng)韌性，可適當(dāng)降低淬火加熱溫度，以求在硬度下降不多的情況下提高韌性。對(duì)于芯棒兩端的螺紋部分，淬火后進(jìn)行局部降低硬度處理。

LD鋼芯棒的使用效果
通過(guò)對(duì)幾種材料的芯棒軋制1Cr18Ni9Ti、00Cr17Ni14Mo2等不銹鋼管的使用對(duì)比(見(jiàn)表2~3)，LD鋼芯棒的使用效果如下：

表2  LD鋼和A8、MAR350鋼芯棒壽命系數(shù)對(duì)比
               芯棒數(shù)(支)  軋管數(shù)(根)  軋制數(shù)(m)  平均壽命(m/支)  平均壽命系數(shù)
LD鋼               17         15104     348021         20472           3.28
A8、MAR350鋼       37         9904      230914         6241              1

表3  LD鋼和A8、MAR350鋼芯棒硬度(HRC)對(duì)比
鋼號(hào)          大端   工作部分   小端
LD鋼         30~40     59~62       35~44
A8鋼          59          60~62       59~60
MAR350鋼    61~62     61~62       63~64

軋制Φ38*2.5mm不銹鋼管時(shí)，LD鋼芯棒平均使用壽命為17105m/支，而德國(guó)的A8鋼芯棒平均使用壽命僅為9384m/支，軋制Φ40*3.5mm不銹鋼管時(shí)，LD鋼芯棒平均使用壽命為27930m/支，而德國(guó)的A8鋼芯棒平均使用壽命僅為5123m/支，LD鋼芯棒的使用壽命是A8鋼的1.82和5.45倍。
LD鋼芯棒各部硬度適中，有的軋管軋45440m/支后，芯棒僅有微小磨損，而A8、MAR350鋼的芯棒報(bào)廢時(shí)(斷裂除外)又嚴(yán)重磨損，由此可見(jiàn)，LD鋼的耐磨性能好。用LD鋼制作芯棒，其生產(chǎn)成本僅為A8、MAR350鋼芯棒的1/3。

綜上所述，LD鋼芯棒采用在1100~1150℃高溫下加熱、分級(jí)冷卻、等溫淬火和兩次540℃回火的熱處理工藝， 其硬度和綜合性能滿(mǎn)足KPW50VMR冷軋管機(jī)要求。軋制1Cr18Ni9Ti等不銹鋼時(shí)，LD鋼芯棒平均使用壽命可達(dá)20472m/支，是A8、MAR350鋼芯棒平均使用壽命的3倍以上，且制造成本僅為A8、MAR350鋼的1/3。因此，LD鋼是制作KPW50VMR冷軋管機(jī)芯棒較理想的材料，完全可以取代A8、MAR350鋼。

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