一种采用钢管连轧机组制造大口径、高合金钢无缝管材的新方法技术

一种采用钢管连轧机组制造大口径、高合金钢无缝管材的新方法，包括如下工艺步骤：炉外精炼的高合金钢钢水离心铸造成空心管坯；将所述空心管坯的前端外表面加工成带锥度的“咬入头”，并对所述空心管坯的内外表面和所述前端的“咬入头”进行机加工和质量检查；对机加工和质量检查后的所述空心管坯进行加热；对加热后的所述空心管坯导入芯棒并在所述钢管连轧机组上进行连续轧制，制得壁厚、直径和长度符合要求的管件；对所述管件进行定径、冷却、热处理、精整，制得合格的成品管材。该工艺方法缩短了工艺流程、降低了成本；无须穿孔步骤，提高了产品质量和产品合格率；前端带有小锥度“咬入头”，有助于改善轧件的一次、二次咬入条件，能快速建立起稳定的轧制过程，提高了整个机组的变形能力和轧制稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无缝钢管的制造技术，尤其涉及大口径、中厚壁、难 加工的高合金钢高端无缝管材的制造技术。
技术介绍
钢材具有良好的综合使用性能，能够在不同工况条件下承受所要 求的负载和具有所需的使用寿命周期，且工艺性能良好，是国民经济 建设不可或缺的重要基础材料。 一般来说，把含碳量0. 02%-2%的碳铁 合金称为钢，含碳量大于2%的碳铁合金称为铸铁。根据不同的划分标 准，可以将钢材划分成不同的类别。按照钢的化学成分可以分为碳素 钢和合金钢碳素钢中的成分除了铁和碳外，还含有在冶炼中难以除净的少量 硅、锰、磷、硫、氧和氮等。根据含碳量大小，将碳素钢分为低碳钢 (含碳小于0.25%)、中碳钢(含碳0.25% 0.6%)和高碳钢(含碳大于 0. 6%)。合金钢是特意加入或超过碳素钢限量的合金元素的钢，以便使其 具有一般碳素钢不可能具备的强度、韧性、耐蚀性、耐磨性、耐热性、 红硬性等特殊性能。这些合金元素包括锰、硅、矾、铬、镍、钛、钒 等。合金元素总含量小于5%为低合金钢，5% 10%为中合金钢，大于 10%为高合金钢。总体上讲钢具有好的加工性能，但是随着合金元素含量的提高， 合金钢特别是高合金钢一般情况下都表现为工艺塑性下降、变形温 度区间变窄、脆性增大、变形抗力加大、从而使得加工难度越来越大，因此高合金钢产品的加工难度更大，不但耗材、耗时、成本高，而且 质量难以得到保证。尤其是高合金钢无缝管材的加工成形， 一直是困 扰无缝钢管制造业的难题之一。作为现代钢管制造行业技术进步的重要特征之一，以PQF三辊 连轧机组为代表的钢管连轧技术得到了令世人瞩目的发展，并使之成 为一种高产能、高精度、高自动化水平的具有代表性的轧管机组。业 内人士一直不无道理地认定这类钢管连轧机组适合生产具有批量性 的各类中小直径、中薄壁的专用管材，且采用连铸坯生产碳素钢、低 合金钢管材的优越性也十分显著。此时，包括穿孔在内的整个连轧生 产过程相当稳定、工艺也很成熟。但是，面对各类高合金钢，尤其是 中大口径(外径在O250mm以上)、中厚壁(径壁比在25以下)的 高合金钢高端管材，该类钢管连轧机组却远未显示出作为一种强变形 机组应有的优势。其中一个原因是，其要直接采用连铸坯经过穿孔再 通过钢管连轧机组来生产高合金钢的高端管材，这在技术上尚存在不 少问题，有待进一步加以解决。采用钢管连轧机组来制造无缝钢管的现有工艺流程为 经过炉外精炼的钢水一连铸一圆坯切断一(加热一锻轧开坯)一 表面清理一加热一热定心、除鳞一穿孔一保证获得延伸系数3-5的连 轧成形一再加热一定减径一冷却一成品热处理一后精整一成品。(如 图l所示)。采用上述现有技术，在钢管连轧机组上生产各类高合金钢大口 径、中厚壁高端管材，最大的局限来自于对连铸坯的穿孔及其所用管 坯的质量水平。一方面，高合金钢连铸坯本身的质量须要提高和稳定； 另一方面，穿孔也很难保证达到预期的质量要求，因为合金钢特别是 高合金钢在穿孔过程极易在其中心部位形成孔腔即产生所谓的"曼内 斯曼效应"，从而留下种种表面的和内在的缺陷。暴露型的孔腔在内 壁则往往形成内折叠缺陷，封闭型孔腔则易产生各类分层缺陷。这些 缺陷对于高端管材常常都被看作是致命性的。因此，对于大口径的高 合金钢高端无缝钢管，"零穿孔缺陷"的制造工艺一直是钢管界人士长期追求的一个目标。
技术实现思路
本专利技术正是在上述
技术介绍
条件下，经过潜心研发得出的大口 径、中厚壁、难变形的高合金钢高端无缝钢管生产的新工艺方法，具 体为-一种采用钢管连轧机组制造高合金钢高端无缝管材的新方法，包 括以下工艺步骤-第一步，经炉外精炼的高合金钢钢水通过离心铸造机离心铸造成 空心管坯；第二步，将所述空心管坯的前端外表面加工成带锥度的"咬入 头"，并对所述空心管坯的内外表面和所述前端的"咬入头"进行机 加工和质量检查；第三步，对机加工和质量检查后的所述空心管坯进行加热；第四步，对加热后的所述空心管坯导入芯棒并在所述钢管连轧机 组上进行连续轧制，制得壁厚、直径和长度符合要求的管件；第五步，对所述管件进行定径、冷却、热处理、精整，制得合格 的成品管材。其中，第一步所述的离心铸造是在铸型的旋转轴线与水平夹角为 O度的卧式离心铸造机上进行的，离心铸造出的空心管坯为等壁厚的 两端通透的空心管坯。在所述第二步中，将所述空心管坯的前端250mm长度外表面加工 成锥度为l: (1500 2000)/D的"咬入头"，D为以毫米为单位的所述 管坯的直径；第二步中所述的机加工是对离心铸造成的所述空心管坯的内外 表面及所述前端的"咬入头"进行的切削加工。进一步，对所述空心管坯内表面的切削厚度不少于5毫米，所述 空心管坯外表面的切削厚度不少于2毫米。第三步所述的加热采用联合加热法，即800。C以下采用炉内燃气 加热，80(TC 120(TC采用感应加热。第四步所述的空心管坯导入芯棒并在所述钢管连轧机组上进行 连续轧制时，总延伸系数大于等于3。进一步，所述钢管连轧机组包括多架轧管机，所述钢管连轧机组 中的第一架轧管机和第二架轧管机的轧辊孔型的宽高比为1.26 1.29。所述钢管连轧机组的第一架轧管机、第二架轧管机和第三架轧管 机的变形量分别为18 22%， 22 26%， 24 28%，最后两架轧管机的 变形量分别为O. 5 1. 0%和0. 3 0. 5%。第五步所述的精整包括根据需要对所述管件进行的机加工和矫直。采用本专利技术的上述加工方法，首次将高质量的离心铸造坯与技术 成熟、变形条件比较理想的钢管连轧机组之间建立起了工艺上的联 系，尤其适用用于生产大口径、中厚壁、难加工的高合金钢无缝管材， 形成了一种节能、优质、经济而有别于传统方法的生产高合金钢无缝 钢管的一种短流程生产新工艺。本专利技术的上述方法，相对于现有加工工艺具有以下优点1、 采用本专利方法生产大口径高合金钢无缝管材，无需专门安 排容易出现多种缺陷的穿孔工步，并相应地减少了热定心以及再加热 等步骤，縮短了工艺流程、降低了成本；2、 采用本专利方法，无需"穿孔"工步，真正实现了 "零穿孔 缺陷"，为在具有强变形能力的钢管连轧机组上生产难变形、高精度 的高合金钢高端管材奠定了基础，提高了产品质量和产品合格率；3、采用本专利的方法，还可以在加热之前对空心管坯的质量进 行检查，合格后再投入后续的加热和连轧工序，便于产成品质量的控 制，有助于提高产品的合格率。而采用现有工艺则不能对穿孔后进入 下道连轧工序前的工件质量进行检测，从而很有可能导致质量参差不 齐的工件均通过后续工序，导致产成品质量难以得到有效控制；74、 采用本专利方法，无需专门安排容易出现多种缺陷的穿孔工 序，为生产变形温度区间窄、抗力大的高合金钢高端管材提供了更为 有利的温度条件，并可减少至少一次再加热环节和縮短加热时间，可节约能源10%左右；5、 本专利方法是一种短流程的制管工艺，至少可以减少2-3个环 节，且不需要价格昂贵的大吨位的开坯设备，从而明显降低制管车间 的设备投资和运行费用以及占地面积；6、 本专利方法由于采用组织致密、机械性能更好，气孔、縮孔、 夹渣、粗大晶粒等缺陷更少的离心铸造管坯，在变形条件相同的情况 下，本专利方法可以获得表面质量和综合性能更为优良的、可用于重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用钢管连轧机组制造高合金钢无缝管材的新方法，包括以下工艺步骤：　第一步，经炉外精炼的高合金钢钢水通过离心铸造机离心铸造成空心管坯；　第二步，将所述空心管坯的前端外表面加工成带锥度的“咬入头”，并对所述空心管坯的内外表面和所 述前端的“咬入头”进行机加工和质量检查；　第三步，对机加工和质量检查后的所述空心管坯进行加热；　第四步，对加热后的所述空心管坯导入芯棒并在所述钢管连轧机组上进行连续轧制，制得壁厚、直径和长度符合要求的管件；　第五步，对所述 管件进行定径、冷却、热处理、精整，制得合格的成品管材。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘怀文，马晓梅，
申请(专利权)人：刘怀文，马晓梅，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]