KPW50VMR軋管機是一種高速冷軋機，該機具有軋制速度快、變形量大的優點，但用于該機的芯棒處于150~200℃的溫度環境，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韌性及疲勞強度。最初，這種高速冷軋機的芯棒采用GCr15鋼制作。雖然GCr15鋼芯棒的使用壽命已超過蘇聯同類軋機的水平，但在同一條件下GCr15鋼芯棒的使用壽命僅為德國A8、MAR350鋼芯棒的50%。由此，選用了我國自己研制的LD基體鋼制作芯棒。實踐表明，LD鋼芯棒綜合性能滿足KPW50VMR軋管機要求，使用壽命大大超過GCr15鋼和A8鋼、MAR350鋼芯棒，制造成本僅為A8鋼、MAR350鋼的1/3，實現了KPW50VMR軋管機芯棒國產化。

由于KPW50VMR軋管機芯棒的工作環境要求芯棒用鋼具有高硬度、高耐磨性、高強韌性，高疲勞強度和高熱穩定性，由于LD鋼含有較多的Cr、Mo、V、Si等合金元素。Cr、Mo、V元素是強碳化物形成元素，它們在鋼中以MC、M₆C、M₂₃C₆類型的碳化物出現。這些碳化物不但具有較高的硬度，而且以彌散形式分布時還可提高鋼的耐磨性、強韌性和熱穩定性，因此，LD鋼適于用作芯棒。通過測試幾種鋼經熱處理后的機械性能，LD鋼的性能指標是最好的。

LD鋼的熱處理工藝
表1列出了LD鋼的相變臨界點。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，同時還要考慮KPW50VMR軋管機芯棒屬于細長桿件(見圖1)，熱處理溫度越高，越容易使其彎曲變形。因此，采用了預熱、高溫加熱、分級冷卻、等溫淬火、高溫回火、熱校直的LD鋼芯棒熱處理工藝。

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

圖1 KPW50VMR軋管機芯棒尺寸圖

圖2 LD基體鋼芯棒熱處理工藝曲線圖

為了減小淬火應力和芯棒彎曲，加熱后先將芯棒預熱到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力和殘余應力，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圖2。
對于小規格，如軋制Φ22*0.9mm鋼管的芯棒，為了提高芯棒的強韌性，可適當降低淬火加熱溫度，以求在硬度下降不多的情況下提高韌性。對于芯棒兩端的螺紋部分，淬火后進行局部降低硬度處理。

LD鋼芯棒的使用效果
通過對幾種材料的芯棒軋制1Cr18Ni9Ti、00Cr17Ni14Mo2等不銹鋼管的使用對比(見表2~3)，LD鋼芯棒的使用效果如下：

表2  LD鋼和A8、MAR350鋼芯棒壽命系數對比
               芯棒數(支)  軋管數(根)  軋制數(m)  平均壽命(m/支)  平均壽命系數
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)對比
鋼號          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，LD鋼芯棒平均使用壽命為17105m/支，而德國的A8鋼芯棒平均使用壽命僅為9384m/支，軋制Φ40*3.5mm不銹鋼管時，LD鋼芯棒平均使用壽命為27930m/支，而德國的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鋼的芯棒報廢時(斷裂除外)又嚴重磨損，由此可見，LD鋼的耐磨性能好。用LD鋼制作芯棒，其生產成本僅為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足KPW50VMR冷軋管機要求。軋制1Cr18Ni9Ti等不銹鋼時，LD鋼芯棒平均使用壽命可達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冷軋管機芯棒較理想的材料，完全可以取代A8、MAR350鋼。

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資料來源：東莞市弘超模具科技有限公司

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