一种大直径不锈钢圆管坯的制作方法技术

本发明专利技术属于不锈钢领域，一种大直径不锈钢圆管坯的制作方法，包括以下步骤：步骤一：铸坯准备；步骤二：构筑多层复合坯；步骤三：一火加热造。采用本发明专利技术生产的大直径不锈钢圆管坯内在组织良好，可满足包括后续锻造、轧制、热穿孔、热挤压、热扩等在内的热加工性能要求。热扩等在内的热加工性能要求。

【技术实现步骤摘要】
一种大直径不锈钢圆管坯的制作方法


[0001]本专利技术属于不锈钢领域，涉及一种大直径不锈钢圆管坯的制作方法。

技术介绍

[0002]随着国民经济的迅猛发展，出于安全性、高效率等方面考虑，石油、石化等能源行业对关键管道，例如锅炉管、流体输送管等，提出了更高的质量要求，大直径厚壁不锈钢无缝钢管需求旺盛。
[0003]大直径不锈钢圆管坯，作为生产大直径厚壁无缝管的原料，目前主要采用“模注大尺寸钢锭+锻造”的工艺进行生产。与碳钢和低合金钢相比，不锈钢具有合金含量高、钢水流动性差的特点，随着浇铸钢锭尺寸的增加，不可避免的产生在钢锭头部的缩孔也越严重，当浇铸温度、浇铸速度等关键工艺参数控制不合理时，在钢锭的冒口附近会产生严重的缩孔外，有时还会出现二次缩孔，严重时可贯穿钢锭头尾，造成钢锭报废。当钢锭锻造过程中（尤其对于规格≥φ375mm的管坯产品），当锻比（或压缩比）控制不合理或加热温度或加热不均匀时，上述缺陷不能得到有效焊合，而是继续保持在圆管坯内部成为残余缩孔或分层缺陷，造成圆管坯内部组织均匀性差、探伤合格率低等问题，增加了后续制管的生产难度。
[0004]构筑多层复合坯，多见于复合板材的生产，通常指将两块（层）不同材质和性能的材料采用爆炸法或轧制法生产出复合板材。与复合板轧制工艺不同，复合锻造生产圆管坯（或型材），在锻造或轧制等制坯环节，需要考虑工件的尺寸以及形变工艺影响，必须使用多层连铸坯复合的方法进行。此外，复合后的圆管坯（或型材）还需满足后续锻造（或轧制）、热穿孔、热挤压、热扩等多种变形要求，其中最苛刻的是热穿孔过程中材料承受的多轴交变剪切应力的形变过程，极易造成热穿孔开裂报废。通过查阅相关资料，在多层复合方面国际尚属空白，尤其是在不锈钢方面，没有可以借鉴经验和案例。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是针对上述问题，提供一种大直径不锈钢圆管坯的制作方法。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：一种大直径不锈钢圆管坯的制作方法，包括以下步骤：步骤一：铸坯准备：根据管坯成品规格，选择合适规格的连铸板坯，对计划构筑的连铸板坯表面进行清理；步骤二：构筑多层复合坯：采用真空电子束焊接方法，对连铸板坯进行焊接，单边焊接宽度40
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70mm，深度构筑多层复合坯高宽比为0.5
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2.49；步骤三：一火加热：墩粗前加热至目标温度，目标温度为固相线以下100
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150℃，按照截面尺寸计算，保温时间为1.0min/mm
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1.5min/mm；步骤四：锻造：采用“墩粗和锻造拔长”工艺生产，墩粗后回炉进行多火补热，加热温度与一火加热的目标温度一致，时间为1
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1.5min/mm，多火补热后进行锻造拔长，锻造拔长初始变形量为≤5%，将墩粗后工件锻打成方形或八角形，然后进行后续锻造。
[0007]进一步的讲，步骤一中连铸板坯的要求为机加工表面光洁度为Ra≤3.4μm。
[0008]进一步的讲，采用丙酮或乙醇对计划构筑的连铸板坯表面进行清理。
[0009]进一步的讲，步骤二中采用真空电子束焊接方法为将计划构筑的连铸板坯放入真空室，将真空室真空度抽至≤30Pa，保持10min
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2h后，采用电子束焊枪将连铸板坯逐块焊接。
[0010]本专利技术的有益效果是：采用本专利技术生产的大直径不锈钢圆管坯内在组织良好，可满足包括后续锻造、轧制、热穿孔、热挤压、热扩等在内的热加工性能要求。
具体实施方式
[0011]为了克服现有大直径不锈钢圆管坯加工方法的上述不足，本专利技术通过构筑多层复合坯，控制成型过程的关键工艺参数的方法，提供了一种大直径不锈钢圆管坯的制作方法。
[0012]本专利技术提供了一种采用工艺成熟、质量稳定、经济性良好的不锈钢连铸板坯作为原料，通过真空焊接，将多层连铸板坯构筑成复合坯，再采用“墩粗+拔长”的锻造工艺将所构筑的复合坯加工成大直径不锈钢圆管坯的制作方法。其总体工艺流程为：铸坯准备
→
构筑多层复合坯
→
加热
→
锻造
→
检验
→
包装
→
交付。具体如下。
[0013]铸坯准备与传统工艺相比，本专利技术采用的是工艺成熟、质量稳定、经济性良好的不锈钢连铸板坯作为原料。与模注工艺相比，连铸工艺的钢液凝固速度远大于模注，加之连铸工艺可以通过对铸坯凝固的不同阶段实施不同强度冷却，以及包括在结晶器、二冷段和凝固末端在内的一种或多种组合的电磁搅拌技术措施的合理使用，对连铸坯的内部质量和外观质量的控制能力远远高于模注。因此，采用工艺成熟、质量稳定、经济性良好的不锈钢连铸板坯作为需构筑复合坯的原料，可以从本质出发，改进传统大尺寸钢锭存在的缩孔、分层等凝固缺陷，进而提升实物质量。
[0014]铸坯准备的尺寸规格根据管坯成品规格，按照锻比＞3选择合适规格的连铸板坯。对计划构筑的铸坯表面进行清理。要求为：机加工表面光洁度度:Ra≤3.4μm；采用丙酮或乙醇等类似清洁剂对机加工表面进行清洗。
[0015]构筑多层复合坯构筑多层复合坯是在真空条件下采用电子束焊接的方法将两层或多层连铸坯制成热加工前的原料钢坯。传统的复合坯主要将计划焊接的钢坯四周进行焊接，在焊接后期的某一位置预留缺口，在缺口部位使用真空泵将焊接的钢坯之间的空气抽净后焊接封堵缺口。该工艺的优势是工艺简单、成本低廉，但在实际生产过程中容易出现抽空不净，每块复合坯的批量质量波动、可焊接复合数量少的问题，不具备稳定的批量生产条件。本专利技术提供了一种真空电子束焊接构筑多层复合坯的方法，首先将计划构筑的连铸坯放置在真空室，将真空室抽空并在真空条件下保持一定时间后，再采用真空电子束焊枪逐块将计划构筑的连铸坯的四周焊接成多层复合坯。采用该方法构筑的多层复合坯，可以消除了铸坯焊后局部抽真空工艺经常出现的抽空不净、质量波动的问题，更具有大批量稳定的生产条件。
[0016]根据多次试验和反复实践结果，在构筑多层复合坯时，对真空室极限真空度＜67Pa，焊接前极限真空度下的保持时间＞10min。采用电子束焊接，对铸坯焊接单边焊接深度40
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70mm，可构筑多层复合坯的数量取决于焊后的构筑的多层复合坯高宽比决定，焊后构筑的多层复合坯宽高比≯2.5。
[0017]加热多层复合坯的加热工艺，与传统的加热工艺要求不同。传统的加热工艺目的是将材料加热到最佳形变温度，保证材料具有好的自然塑性条件下变形。本专利技术加热目的以保证复合坯经过后续变形后，将多块（层）焊接的铸坯复合成一个整体，同时完成材料由铸态组织向热加工的纤维状组织转变为目的关键工序。选择合适的加热温度和保温时间是保证加热质量的关键参数。如果加热温度过高，复合坯容易出现过热或过烧，导致加热废品产生；如果温度偏低，则不能保证焊接复合坯经热加工后具有较好的复合率，在局部容易产生小尺寸的分层、错层缺陷，严重时局部复合差、复合率低，致使复合工件报废。
[0018]加热工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大直径不锈钢圆管坯的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：铸坯准备：根据管坯成品规格，选择合适规格的连铸板坯，对计划构筑的连铸板坯表面进行清理；步骤二：构筑多层复合坯：采用真空电子束焊接方法，对连铸板坯进行焊接，单边焊接宽度40
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70mm，深度构筑多层复合坯高宽比为0.5
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2.49；步骤三：一火加热：墩粗前加热至目标温度，目标温度为固相线以下100
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150℃，按照截面尺寸计算，保温时间为1.0min/mm
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1.5min/mm；步骤四：锻造：采用“墩粗和锻造拔长”工艺生产，墩粗后回炉进行多火补热，加热温度与一火加热的目标温度一致，时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：方旭东，孙铭山，夏焱，赵建伟，
申请(专利权)人：山西太钢不锈钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：