【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种热轧无缝钢管及其壁厚可控式加工工艺。
技术介绍
1、传统热轧无缝钢管的制备工艺主要依赖于对原料的成分配比、轧制温度及冷却方式进行控制。然而，随着无缝钢管在石油化工、能源、机械制造等领域的广泛应用，其对于壁厚精度、材料均匀性以及耐腐蚀性等性能的要求越来越高。
2、现有工艺中，虽然能够通过调整钢材的化学成分及轧制条件实现一定程度的壁厚控制，但无法有效地在全流程中精确控制壁厚的变化，尤其在热轧和冷却过程中，管壁厚度可能会出现较大的偏差，影响钢管的最终性能。此外，传统工艺中的冷却速率调节不够精细，导致钢管表面硬度及内在组织不够均匀，容易引发微裂纹等缺陷。
3、因此，亟需一种能够对钢管壁厚进行精确控制的热轧无缝钢管及其加工工艺，以精确控制无缝钢管的壁厚变化。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决以上现有技术的不足，提供一种热轧无缝钢管及其壁厚可控式加工工艺，通过采用激光干涉壁厚测量模块、冷却调控系统、模筒转速控制方式以及优化的原料配比，该工艺能够在制造过程中实时监测和控制钢管的壁厚变化，从而提高钢管的壁厚精度，以下为具体的方案：
2、在一方面，本专利技术提供一种热轧无缝钢管，所述无缝钢管的原料组分按重量百分比配比如下：c：0.05％-0.25％，si：0.10％-0.50％，mn：0.30％-1.20％，p：≤0.030％，s：≤0.030％，cr：0.40％-1.10％，mo：0.10％-0.30％，ni：0.10％-0.40％
3、在另一方面，本专利技术还提供一种热轧无缝钢管的壁厚可控式加工工艺,所述无缝钢管的原料组分按重量百分比配比如下：c：0.05％-0.25％，si：0.10％-0.50％，mn：0.30％-1.20％，p：≤0.030％，s：≤0.030％，cr：0.40％-1.10％，mo：0.10％-0.30％，ni：0.10％-0.40％，其余为fe及不可避免的杂质，其制备方法包括以下步骤：(1)依据所述原料组分进行配比，将原料放入真空电弧炉中，熔炼过程中，温度逐渐升高至1640-1660℃，保持至少25分钟，待除渣处理获得初步合金液；(2)对模筒进行预热处理，预热温度控制在290-310℃，模筒喷涂一层锆英粉涂料，模筒转速控制在75-90倍重力加速度，将初步合金液注入模筒，浇铸温度为1500-1600℃；(3)通过激光干涉壁厚测量模块实时采集钢坯壁厚数据，测量频率达到每秒300-600次；(4)根据激光干涉壁厚测量模块的测量结果控制模筒的转速，浇注成型后脱模拔管得到钢管；(5)对钢管进行退火处理，退火温度控制在900℃至1000℃之间，保温时间为20-30分钟；(6)采用冷却速率为30℃/s的强制风冷方式进行冷却，冷却至室温后进行酸洗和磷化处理。
4、更进一步地，所述步骤(1)中，真空电弧炉内的压力控制在0.001pa以下，熔炼过程中，通过除渣处理获得初步合金液的渣含量小于0.01％，在真空电弧炉中进行熔炼时，控制炉内压力至0.001pa以下的原因是为了减少合金熔炼过程中因氧气、氮气或其他气体的残留而导致的杂质夹杂现象，低压条件下，有效抑制了这些有害气体对熔融合金的影响，避免了钢中产生氧化物、硫化物等夹杂物，尤其是在cr、mo等对纯净度要求较高的合金元素存在时，这种低压熔炼环境显得尤为重要，同时，渣含量控制在小于0.01％，提高了材料的纯净度，减少成分波动，确保钢管的机械性能和耐腐蚀性均匀，满足无缝钢管在苛刻环境下使用的高品质要求。
5、更进一步地，所述步骤(2)中，所述锆英粉涂料的厚度为2-3mm，涂料喷涂时的压力维持在0.9mpa，初步合金液注入模筒的速度为30-40kg/s，锆英粉涂料的厚度及涂料喷涂压力直接影响模筒表面与合金液的界面质量，锆英粉涂层的厚度控制在2-3mm是为了在保持足够的热隔离效果的同时，确保模筒不会因热冲击产生变形或裂纹，锆英粉的高熔点和优良的热导率有助于避免合金液在模筒壁上凝固不均匀，同时，喷涂压力维持在0.9mpa是为了保证涂料的附着力和均匀分布，避免因涂层不均而导致合金液浇注时产生局部冷凝或微观缺陷，此外，合金液注入模筒的速度为30-40kg/s是通过优化液态合金的流动性和平衡浇注过程中产生的湍流和冷却效应，确保浇注过程中的均匀成型，减少气泡或固化不均的缺陷。
6、更进一步地，退火过程中，还会通过激光干涉壁厚测量模块监测管壁厚度变化，使壁厚偏差不超过±0.03mm，在退火过程中，壁厚控制是决定无缝钢管最终质量的关键步骤之一，通过激光干涉壁厚测量模块实时监测管壁厚度变化，能够精确调整退火过程中的温度分布和材料的晶体组织转变，从而控制钢管壁厚偏差在±0.03mm以内，这种超精密控制不仅提高了钢管的机械强度和抗压性能，还确保了各段钢管的壁厚均匀性，尤其是用于高压输送和复杂工况条件下时，钢管的安全性和可靠性得以显著提升。
7、更进一步地，在所述步骤(6)之后还包括步骤：对每根钢管进行无损检测，包括超声波检测和x射线检测，以确保壁厚的均匀性及无内部缺陷，无损检测是对每根钢管进行质量保障的必要步骤，超声波检测和x射线检测的结合能够全面检查钢管的内部缺陷和壁厚均匀性，超声波检测主要用于探测钢管内部的气孔、夹杂物和裂纹，特别是高频超声波能穿透厚壁管材，检测其内部缺陷，而x射线检测则通过不同密度区域的对比，进一步检测内部组织的均匀性和微观结构的变化，这些无损检测方法的应用确保了每根钢管均符合高标准的质量要求，避免了因内部缺陷造成的早期失效。
8、更进一步地，所述步骤(6)中，冷却过程为分段冷却，每段的冷却速率由独立控制系统实时调节，第一段冷却速率为40℃/s，第二段冷却速率为25℃/s，冷却过程对材料的组织和性能有着直接的影响，分段冷却方式使得钢管在不同的阶段可以得到最佳的冷却速率控制，第一段冷却速率设置为40℃/s，能够快速降低钢管表面温度，抑制晶粒的过度长大，确保表层硬度及耐磨性；而第二段冷却速率为25℃/s，减缓冷却速率是为了平衡内外壁的温度梯度，避免因冷却速率不一致导致的热应力过大而产生微裂纹，此外，独立控制系统实时调节每段冷却速率，进一步保证了钢管内部组织的均匀性及机械性能的稳定性。
9、更进一步地，所述步骤(1)中，在初步熔炼后的合金液中加入重量比0.001％-0.005％的纯氩气进行气体搅拌，搅拌时间为10-15分钟，在初步熔炼后的合金液中加入重量比0.001％-0.005％的纯氩气进行气体搅拌，目的是通过氩气的惰性和密度，形成强力的搅拌效果，减少钢水中的气体和夹杂物，降低氧含量，氩气搅拌还能够均匀分散合金液中的元素，防止其局部过饱和或成分不均，特别是对于难以熔化的元素的均匀分布至关重要，如mo、cr；搅拌时间控制在10-15分钟是为了充分发挥氩气的净化作用，同时避免过长时间搅拌导致合金液过度氧化或冷却，影响后续浇注过程的成型质量。
10、有益效果：通过激光干涉壁厚测量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热轧无缝钢管，其特征在于，所述无缝钢管的原料组分按重量百分比配比如下：C：0.05％-0.25％，Si：0.10％-0.50％，Mn：0.30％-1.20％，P：≤0.030％，S：≤0.030％，Cr：0.40％-1.10％，Mo：0.10％-0.30％，Ni：0.10％-0.40％，其余为Fe及不可避免的杂质，所述无缝钢管的壁厚为5-20mm。
2.一种热轧无缝钢管的壁厚可控式加工工艺，用于实现如权利要求1所述的一种热轧无缝钢管，其特征在于,所述无缝钢管的原料组分按重量百分比配比如下：C：0.05％-0.25％，Si：0.10％-0.50％，Mn：0.30％-1.20％，P：≤0.030％，S：≤0.030％，Cr：0.40％-1.10％，Mo：0.10％-0.30％，Ni：0.10％-0.40％，其余为Fe及不可避免的杂质，其制备方法包括以下步骤：(1)依据所述原料组分进行配比，将原料放入真空电弧炉中，熔炼过程中，温度逐渐升高至1640-1660℃，保持至少25分钟，待除渣处理获得初步合金液；(2)对模筒进行预热处理，预热温度控制在290-310℃，模筒
3.根据权利要求2所述的一种热轧无缝钢管的壁厚可控式加工工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，真空电弧炉内的压力控制在0.001Pa以下，熔炼过程中，通过除渣处理获得初步合金液的渣含量小于0.01％。
4.根据权利要求2所述的一种热轧无缝钢管的壁厚可控式加工工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，所述锆英粉涂料的厚度为2-3mm，涂料喷涂时的压力维持在0.9MPa，初步合金液注入模筒的速度为30-40kg/s。
5.根据权利要求2所述的一种热轧无缝钢管的壁厚可控式加工工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，退火过程中，还会通过激光干涉壁厚测量模块监测管壁厚度变化，使壁厚偏差不超过±0.03mm。
6.根据权利要求2所述的一种热轧无缝钢管的壁厚可控式加工工艺，其特征在于，在所述步骤(6)之后还包括步骤：对每根钢管进行无损检测，包括超声波检测和X射线检测，以确保壁厚的均匀性及无内部缺陷。
7.根据权利要求2所述的一种热轧无缝钢管的壁厚可控式加工工艺，其特征在于，所述步骤(6)中，冷却过程为分段冷却，每段的冷却速率由独立控制系统实时调节，第一段冷却速率为40℃/s，第二段冷却速率为25℃/s。
8.根据权利要求2所述的一种热轧无缝钢管的壁厚可控式加工工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，在初步熔炼后的合金液中加入重量比0.001％-0.005％的纯氩气进行气体搅拌，搅拌时间为10-15分钟。
...【技术特征摘要】
1.一种热轧无缝钢管，其特征在于，所述无缝钢管的原料组分按重量百分比配比如下：c：0.05％-0.25％，si：0.10％-0.50％，mn：0.30％-1.20％，p：≤0.030％，s：≤0.030％，cr：0.40％-1.10％，mo：0.10％-0.30％，ni：0.10％-0.40％，其余为fe及不可避免的杂质，所述无缝钢管的壁厚为5-20mm。
2.一种热轧无缝钢管的壁厚可控式加工工艺，用于实现如权利要求1所述的一种热轧无缝钢管，其特征在于,所述无缝钢管的原料组分按重量百分比配比如下：c：0.05％-0.25％，si：0.10％-0.50％，mn：0.30％-1.20％，p：≤0.030％，s：≤0.030％，cr：0.40％-1.10％，mo：0.10％-0.30％，ni：0.10％-0.40％，其余为fe及不可避免的杂质，其制备方法包括以下步骤：(1)依据所述原料组分进行配比，将原料放入真空电弧炉中，熔炼过程中，温度逐渐升高至1640-1660℃，保持至少25分钟，待除渣处理获得初步合金液；(2)对模筒进行预热处理，预热温度控制在290-310℃，模筒喷涂一层锆英粉涂料，模筒转速控制在75-90倍重力加速度，将初步合金液注入模筒，浇铸温度为1500-1600℃；(3)通过激光干涉壁厚测量模块实时采集钢坯壁厚数据，测量频率达到每秒300-600次；(4)根据激光干涉壁厚测量模块的测量结果控制模筒的转速，浇注成型后脱模拔管得到钢管；(5)对钢管进行退火处理，退火温度控制在900℃至1000℃之间，保温时间为20-3...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵健，赵卡尔，汪道慧，
申请(专利权)人：江苏健力钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：
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