钎杆用中空钢热轧方法、中空钢及热轧机与流程

1.本公开涉及凿岩钎具技术领域，尤其涉及钎杆用中空钢热轧方法、中空钢及热轧机。


背景技术：

2.钎具是凿岩孔用的作业工具，广泛应用于凿岩开采设备中。钎具由钎杆、钎头、钎尾、套管组成，其中，钎杆用中空钢一般通过热轧的工艺成型。钎具在作业过程中，受力复杂，钎杆用中空钢的成型工艺对钎具自身的使用寿命起关键作用。
3.相关技术中的钎杆成型工艺复杂，成本高，且成型的钎杆强度较差，影响使用寿命。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种钎杆用中空钢热轧方法、中空钢及热轧机。
5.本公开提供的钎杆用中空钢热轧方法，包括：对坯料进行加热，其中，所述坯料为贝氏体钢；对加热后的坯料进行穿孔；将芯棒插入所述穿孔中；对已插入所述芯棒的坯料进行减径压轧，且在减径压轧过程中将所述芯棒从所述穿孔中抽出；对已抽出所述芯棒的坯料进行定径压轧；对定径压轧后的坯料进行冷却。
6.在一些实施例中，所述对已插入所述芯棒的坯料进行减径压轧包括：对已插入所述芯棒的坯料进行一道或者多道减径压轧。
7.在一些实施例中，所述对已抽出所述芯棒的坯料进行定径压轧包括：对已抽出所述芯棒的坯料进行一道或者多道定径压轧。
8.在一些实施例中，所述对坯料进行加热包括：对坯料加热至第一温度后，保温第一时间，其中，所述第一温度为1080℃～1200℃之间，所述第一时间为0～45分钟。
9.在一些实施例中，所述对已抽出所述芯棒的坯料进行一道或者多道定径压轧包括：将抽出所述芯棒后的坯料降温至第二温度，在所述第二温度下，对出所述芯棒后的坯料进行一道或者多道定径压轧，其中，所述第二温度为850℃～1100℃。
10.在一些实施例中，所述方法还包括：对冷却后的坯料进行矫直。
11.本公开还提供一种中空钢，所述中空钢通过上述任一实施例的钎杆用中空钢热轧方法制成；其中，所述中空钢的材质为贝氏体钢。
12.在一些实施例中，所述中空钢的内径控制在第一直径以内，所述第一直径为5～25mm。
13.本公开还提供一种热轧机，其特征在于，应用于上述任一实施例所述的钎杆用中空钢的热轧方法，所述热轧机包括：加热装置，用于对所述坯料进行加热；第一压辊组，所述第一压辊组包括多对第一压辊，多对所述第一压辊沿着线性路径排布，其中，在所述线性路径的排布方向上，每对所述第一压辊之间的间距逐渐递减，用于对已插入芯棒的坯料进行
减径压扎；第二压辊组，所述第二压辊组包括多对第二压辊，用于对已抽出芯棒的坯料进行定径压扎。
14.在一些实施例中，所述第一压辊的数量为13对。
15.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：芯棒插入贝氏体钢的穿孔后，通过热轧机的压辊进行热压扎，对贝氏体钢进行减径处理，在减径压扎过程中，芯棒可以对贝氏体钢形成良好的支撑，在通过减径压扎处理过程中，有效减少了贝氏体钢的变形量，压扎精度得到提升；此外，对贝氏体钢减径压扎的过程中，将芯棒从穿孔中抽出，节省工艺，提高成型效率，由于贝氏体钢具有一定的热塑性，因此，芯棒从穿孔中抽出更容易，有效降低了芯棒抽出过程中断裂的风险，提升减径压扎过程的可靠性。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
18.图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种钎杆用中空钢热轧方法的流程图。
19.图2是根据本公开一示例性实施例示出的热轧机压辊组结构简图。
20.图3是根据本公开一示例性实施例示出的保温箱结构简图。
具体实施方式
21.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
22.如图1至图3所示，本公开提供一种钎杆用中空钢热轧方法100，包括步骤s11、步骤s12、步骤s13、步骤s14、步骤s15及步骤s16。
23.在步骤s11中，对坯料进行加热，其中，坯料为贝氏体钢。
24.可以通过感应加热装置对坯料进行加热，使坯料加热温度符合工艺要求。可以将坯料加热至第一温度后，再保温第一时间，其中，第一温度可以为1080℃～1200℃之间，第一时间可以为0～45分钟。通过感应加热装置对坯料进行预热、升温、保温三个加热阶段。其中，通过升温将坯料加热到1080℃～1200℃，能够避免坯料在加热过程中产生脱碳，增碳等。经过保温0～45分钟的坯料，可以保证坯料的加热更充分，使坯料的横向纵向加热更均匀，使坯料的内外温差较低，从而保证坯料的温度符合工艺要求。
25.坯料可以采用贝氏体钢，相较于23crni3mo钢而言，贝氏体钢具有高强度、高韧性，工艺性能更优等优点。贝氏体钢在加热到1080℃～1200℃之间，例如1000℃，从而降低贝氏体钢的硬度，提高塑性，以利于加工，减少残余应力，以使贝氏体钢坯符合工艺要求。
26.在步骤s12中，对加热后的坯料进行穿孔。
27.可以通过穿孔机对加热后的贝氏体钢进行穿孔，将实心的贝氏体钢形成内径符合要求的中空坯料，其孔径大小等于5～25mm。贝氏体钢在加热到1080℃～1200℃之间后，降
低贝氏体钢的硬度，提高塑性，以利于加工，减少残余应力。
28.在步骤s13中，将芯棒插入穿孔中。
29.芯棒可以是表面具有一定硬度，且具有一定抗拉强度以及具有一定韧性的hb钢，外径尺寸与贝氏体钢的穿孔内径尺寸相适配，例如芯棒外径尺寸等于5～25mm。芯棒插入贝氏体钢的穿孔中，作为内部衬底能够对中空的贝氏体钢起到支撑的作用，降低贝氏体钢的形变量。
30.在步骤s14中，对已插入芯棒的坯料进行减径压轧，且在减径压轧过程中将芯棒从所述穿孔中抽出。
31.芯棒插入贝氏体钢的穿孔后，通过热轧机的压辊进行热压扎，对贝氏体钢进行减径处理，以达到钎杆的所需外径尺寸。以往技术中，作为钎杆用中空钢并没有采用贝氏体钢，这是由于贝氏体钢虽然具有有高强度、高韧性，工艺性能更优等优点，但是在减径压扎过程中，贝氏体钢内孔容易变形。本公开由于是对已插入芯棒的贝氏体钢进行减径压扎，在减径压扎过程中，芯棒作为贝氏体钢的衬底可以对贝氏体钢形成良好的支撑，在通过一道或多道减径压扎处理得到钎杆的所需尺寸的过程中，有效减少了贝氏体钢的变形量，压扎精度得到提升，且能提高钎杆用中空钢的强度、高韧性。此外，在贝氏体钢减径压扎的过程中，将芯棒从穿孔中抽出，减少工艺步骤，提高成型效率，例如，贝氏体钢向前进一米，芯棒从穿孔中向后退出一米，由于贝氏体钢具有一定的热塑性(具有一定的温度)，因此，芯棒从穿孔中抽出更容易，有效降低了芯棒抽出过程中断裂的风险，提升减径压扎过程的可靠性。
32.在上述贝氏体钢减径压扎工序中，可以通过一道次减径压扎，也可以通过多道次减径压扎，例如可以通过13道次减径压扎，相比一道次的减径压扎，多道次减径压扎工艺可以降低每道次的减径量，使贝氏体钢的内径逐渐减小，从而能够减低贝氏体钢的变形量，压扎精度得到提升。
33.在步骤s15中，对已抽出芯棒的坯料进行定径压轧。
34.定径压扎过程中，贝氏体钢的内径几乎不变。可以通过热轧机上的压辊对已抽出的芯棒进行一道或者多道的定径压扎，例如可以进行1～8道次的压扎。一道次的定径压扎能够提高定径效率，多道次的定径压扎钎杆的致密性得到提升，钎杆的精度提高。
35.通过定径压扎得到符合尺寸要求的贝氏体钢，提高贝氏体钢的致密性，提升硬度。在凿岩过程中，能够减少钎杆的磨损，提高钎杆的使用寿命。
36.在一示例中，可以将抽出芯棒后的坯料降温至850℃～1100℃后，对抽出芯棒后的坯料进行一道或者多道定径压轧。降低至850℃～1100℃后贝氏体钢，硬度提升，即使在抽出芯棒后，即没有芯棒的支撑，在对坯料进行定径压轧也能确保贝氏体钢的内径尺寸不再变化，提高贝氏体钢的致密性，提升硬度的同时，确保定径压扎可靠性。
37.在步骤s16中，对定径压扎后的坯料进行冷却。
38.将定径压扎后的贝氏体钢放在冷床上冷却至400℃～500℃。400℃～500℃是钢的金相结构中，“贝氏体”形成的温度，这个温度有利于贝氏体形成，提高钎杆的性能。
39.在步骤s16之后，方法还包括：对冷却后的坯料进行矫直。可以通过3～7辊矫直机对冷却后的贝氏体钢进行矫直处理，提高钎杆的同轴度，在凿岩过程中，能够减少钎杆的磨损，提高钎杆的使用寿命。
40.在一些实施例中，方法还包括：加热保温箱至400℃～500℃，将冷却至400℃～500
℃的坯料放置在保温箱中冷却。
41.贝氏体钢在冷床上冷却到400℃～500℃时，可以放置在400℃～500℃的保温箱中进行冷却，由于贝氏体钢的温度与保温箱的温度差较小，这样有效避免了贝氏体钢与外部环境温差过大导致表面裂纹的问题，提升了钎杆的成型精度。同时，降低钢材由于冷却过程中不均匀导致组织转变不能均匀转变而引起的组织应力形变。
42.一示例中，在贝氏体钢放置在保温箱之后，可以停止对保温箱加热，使贝氏体钢与保温箱一起自然冷却，可以冷却一定时间，也可以冷却到一定的温度。例如可以一起自然冷却3～16小时，优选7～8小时，或者一起自然冷却至50℃。在自然冷却7～8小时之后，或者一起自然冷却至50℃，贝氏体钢的内部组织结构基本稳定，不会因温差过大影响性能。
43.但并不限于此，在贝氏体钢放置在保温箱之后，还可以使保温箱的温度逐渐降低，检测保温箱的温度，若保温箱的温度降温速度低于预设范围，即温度降低过慢，则可以开启保温箱的通风口，以辅助进行降温；若保温箱的温度降温速度高于预设范围，即温度降低过快，则可以开启保温箱的加热装置，使保温箱的温度缓慢降温达到期望的降温速度。
44.上述通过贝氏体钢与保温箱一起自然冷却，无需辅助干涉，更节能。通过控制保温箱的降温速度冷却贝氏体钢的方式，能够确保贝氏体钢与保温箱之间的温差不会相差太大，这样，能够确保贝氏体钢表面不产生裂纹，提升钎杆的性能。
45.值得说明的是，在一些实施例中，对冷却后的坯料进行矫直的步骤可以在贝氏体钢放置在保温箱之前进行，也可以在贝氏体钢放置在保温箱之前，如上所述的步骤s16之后进行。
46.根据本公开实施例还提供一种中空钢，中空钢通过上述任一实施例的钎杆用中空钢热轧方法制成。其中，中空钢的材质为贝氏体钢。
47.中空钢的中空内径与其前端连接的钎头相连通，形成供气体或者液体流通的通道，中空钢的后端可以设置为圆柱形，六角形、四角形或者其他形状，用于安装在凿岩机的机械臂。中空钢的内径可以为大于或等于5mm～10mm。
48.本公开实施例的钎杆用中空钢通过如上的钎杆用中空钢热轧方法制成，使得钎杆的致密性更高，硬度及强度更佳，性能得到大幅提升。在凿岩过程中，能够降低磨损，提升使用寿命。
49.本公开还提供一种热轧机，应用于上述任一实施例的钎杆用中空钢热轧方法，热轧机可以包括加热装置、第一压辊组200及第二压辊组。
50.加热装置用于对贝氏体钢进行加热，加热装置可以为感应加热装置将贝氏体钢加热至1080℃～1200℃，能够避免坯料在加热过程中产生脱碳，增碳等，且能够降低贝氏体钢的硬度，提高塑性，以利于加工，减少残余应力，以使贝氏体钢坯符合工艺要求。
51.第一压辊组200可以包括多对第一压辊，多对第一压辊沿着线性路径(图2中箭头方向)排布，其中，在线性路径的排布方向上，每对第一压辊之间的间距逐渐递减，用于对已插入芯棒的坯料进行减径压扎。
52.通过多对第一压辊进行热压扎，对贝氏体钢进行减径处理，以达到钎杆的所需外径尺寸。由于是对已插入芯棒的贝氏体钢进行减径压扎，在减径压扎过程中，芯棒可以对贝氏体钢形成良好的支撑，由于在线性路径的排布方向上，每对第一压辊之间的间距逐渐递减，在通过多道减径压扎处理得到钎杆的所需尺寸的过程中，有效减少了贝氏体钢的变形
量，压扎精度得到提升。此外，在贝氏体钢减径压扎的过程中，将芯棒从穿孔中抽出，例如，贝氏体钢向前进一米，芯棒从穿孔中向后退出一米，由于贝氏体钢具有一定的热塑性(具有一定的温度)，因此，芯棒从穿孔中抽出更容易，有效降低了芯棒抽出过程中断裂的风险，提升减径压扎过程的可靠性。
53.在上述贝氏体钢减径压扎工序中，可以通过一道次减径压扎，也可以通过多道次减径压扎，例如第一压辊可以设置为13对，可以通过13道次减径压扎，相比一道次的减径压扎，多道次减径压扎工艺可以降低每道次的减径量，使贝氏体钢的内径逐渐减小，从而能够减低贝氏体钢的变形量，压扎精度得到提升。
54.第二压辊组包括多对第二压辊，用于对已抽出芯棒的坯料进行定径压扎。多对第二压辊沿着线性路径上，每对第二压辊之间的距离可以相同，或者在线性路径方向上，每对第二压辊之间的距离微小递减，提高坯料的致密性，提升钎杆的硬度。
55.定径压扎过程中，贝氏体钢的内径几乎不变。可以通过1～8对第二压辊对已抽出的芯棒进行一道或者多道的定径压扎，从而可以进行1～8道次的定径压扎。一道次的定径压扎能够提高定径效率，多道次的定径压扎能够提高钎杆的精度。通过定径压扎得到符合尺寸要求的贝氏体钢，提高贝氏体钢的致密性，提升硬度。在凿岩过程中，能够减少钎杆的磨损，提高钎杆的使用寿命。
56.如图3所示，本公开还提供一种保温箱300，可以包括箱体310及多个温度计320。箱体310可以为多层结构，由外侧向内侧可以依次包括第一钢板层311、保温层312、第二钢板层313，第一钢板层311和第二钢板层313之间设置保温层312，能够隔绝与外界空气的热传递，延长保温箱300的温度时长。箱体310包括侧壁、底壁及顶壁，可以在侧壁上设置上述多层结构，也可以在底壁设置上述多层结构，还可以在底壁和侧壁均设置上述多层结构。
57.多个温度计320可以设置在以下一处或多处位置：箱体310的侧壁、底壁及顶壁。例如，可以在箱体310的侧壁的不同位置设置多个温度计320，还可以在底壁的不同位置设置多个温度计320，在顶壁的不同位置设置多个温度计320。还可以在侧壁、底壁及顶壁均设置温度计320，通过多个温度计320可以检测箱体310不同位置处的温度，实时观察保温箱300内的温度，及时作出调整。
58.如上文提到的，贝氏体钢在冷床上冷却到400℃～500℃时，可以放置在400℃～500℃的保温箱中进行冷却，由于贝氏体钢的温度与保温箱的温度差较小，这样有效避免了贝氏体钢与外部环境温差过大导致表面裂纹的问题，提升了钎杆的成型精度，同时降低钢材由于冷却过程中不均匀导致组织转变不能均匀转变而引起的组织应力形变。
59.在贝氏体钢放置在保温箱之后，可以停止对保温箱加热，使贝氏体钢与保温箱一起自然冷却，可以冷却一定时间，也可以冷却到一定的温度。例如可以一起自然冷却3～16小时，优选7～8小时，或者一起自然冷却至50℃以下。在自然冷却7～8小时之后，或者一起自然冷却至50℃以下，贝氏体钢的内部组织结构基本稳定，不会因温差过大影响性能。
60.在一实施例中，保温箱300的箱体310还包括加热丝314及第三钢板层，第三钢板层设置于第一钢板层311内侧，加热丝314设置于第二钢板层和第三钢板层之间，也就是说，在箱体310的多层结构中，由外侧向内侧依次包括第一钢板层311、保温层312、第二钢板层313、加热丝314、第三层钢板。通过加热丝314可以对保温箱300进行加热，确保保温箱300内的温度。例如，在温度计320检测到保温箱300内的温度降温速度过慢，则可以开启保温箱的
通风口，以辅助进行降温。若温度计320检测到保温箱的温度降温速度高于预设范围，即温度降低过快，则可以开启保温箱的加热丝，使保温箱的温度缓慢降温达到期望的降温速度。
61.通过贝氏体钢与保温箱一起自然冷却，无需辅助干涉，更节能。通过控制保温箱的降温速度冷却贝氏体钢的方式，能够确保贝氏体钢与保温箱之间的温差不会相差太大，这样，能够确保贝氏体钢表面不产生裂纹，提升钎杆的性能。
62.进一步可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
63.进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
64.进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。
65.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利范围指出。
66.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利范围来限制。