一种无缝钢管的生产新工艺制造技术

一种无缝钢管的生产新工艺，包括以下工艺步骤：第一步，通过离心铸造，生产出一端带有环状杯底的空心管坯；第二步，对所述空心管坯的内外表面进行机加工；第三步，对机加工后的所述空心管坯进行加热；第四步，对加热后的空心管坯进行顶管轧制加工，制得符合壁厚、直径和长度要求的管件；第五步，对顶管轧制加工后的所述管件经松棒、脱棒后进行切头、精整，制得合格的成品管材。本发明专利技术可以生产高质量的、难于加工的不锈钢和特种钢管，而且克服了现有技术的缺陷，形成了一种节能、优质、经济而有别于传统方法的生产无缝钢管的短流程新工艺。

【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无缝钢 管的制造技术。
技术介绍
大口径无缝钢管，特别是直径大于500毫米、径壁比在25以下的 大口径中厚壁无缝钢管，在很多工业领域的重要场合，有着广泛的用 途。如用于火力发电的主蒸汽管道和核电的回路管道，以及CNG拖 车用、气站用高压气瓶与各类高压容器的缸体等等。正因为大口径厚 壁无缝钢管的用途广泛，导致对其机械性能和理化性能的要求各不相 同，从而对其材质及其加工工艺方法的选择亦有所不同。对于能源工 业、天燃气管道、核电回路、火力主蒸汽管、拖车用大型气瓶、蓄能 器管等各类高压容器用管，大部分必须采用口径大于500毫米、具有 一定长度(有的长达13米)的大口径中厚壁无缝管材，又因为管道内 的介质基本上都是高温、高压，有的还具有放射性、高腐蚀性等，使 用环境十分恶劣，对管道的物理、化学性能、长度和尺寸精度、表面 质量及金相组织均提出了很高的要求。因而，对于用于上述能源工业 等特殊领域的大口径中厚壁无缝钢管，不但要求材质为难加工的不锈 钢、各种合金钢，例如304、 316、 30CrMoA、 35CrMo、 30CrMnSiA等钢 种，还必须要经过独特的锻造或者轧制使之具有合理的锻态或轧态的 金相结构。为了达到上述要求， 一些传统的生产方法己经不能生产出符合要 求的大口径中厚壁无缝钢管。但是在强大的市场需求下，各国先后开 发出了多种生产大口径中厚壁无缝钢管的工艺方法，并在美国、日本、意大利、法国、英国以及委内瑞拉、捷克、印度等国家得到了成功的 应用。据目前粗略统计，世界上已经建有多台套机组专门用来生产大 口径中厚壁无缝钢管。主要有三类挤压法、顶管法和扩径(管)法。一类是挤压法。早在20世纪80年代以前，美国就拥有三台套 20000 30000吨级的大型挤压机，可以生产4> 500 4> 1200毫米的管 材，坯料重可达16吨，挤压法的工艺步骤如图l所示。因为大型挤压 设备投资高、技术复杂，且该方法流程长、设备多、工艺稳定性难以 保证，且加工的管材长度有限，因此推广受到了限制。另一类是扩径(管)法。即对采用自动轧管机、或采用周期轧管 机、或采用斜轧穿孔机轧出的半成品管，通过各种扩管工艺(例如斜 扩、拉扩、推扩等)，可生产小600 4)800毫米的无缝钢管。目前国 内比较有代表性的生产厂家是原成都无缝钢管厂，其生产工艺流程如 附图2所示。该方法除同样存在上述挤压方法存在的工序多、投资和 维修成本高的缺陷外，扩径法最致命的缺陷还在于其不具有消差能 力、易扩展表层缺陷，因此扩径量受到限制，且扩径变形过程难以控 制。因此，这种方法的应用有着明显的不足。再一类为顶管法。在美国、日本、法国、英国都建有用方坯冲出 带杯底的毛坯，然后在顶管机上生产d> 500 d> 1500毫米成品钢管的 方法，方坯最重可达22吨，管长可达9米。目前国内比较有代表性的 生产厂家就是武汉重工铸锻有限责任公司，其实际的生产工艺如附图 3所示。该加工方法的局限性也十分明显首先，该方法流程长、设 备多、投资和维护成本高。其中，目前武汉重工铸锻有限责任公司用 于压力定型即用于冲压出带杯底坯料的设备是大型的水压机，成本很 高；其次，因为冲压模具的限制，被加工的管材长度有限；再次，尤 其在冲孔的过程中，工件内孔易出现裂纹等种种缺陷，而这些缺陷很 难被后道工序所克服而且还有可能被后道工序进一步扩大，造成后续 修整量增加和成品率不高。这一方法是目前采用最多的用于加工大口 径中厚壁锻态或轧态无缝钢管的方法。为了克服现有技术的缺陷，尤其是为了加工出符合能源、燃气、 核电、火电、国防等急需的高质量的不锈钢或特种合金钢的大口径中 厚壁无缝管材，人们一直在研究和探索更好的加工方法，其中ZL00112551.6号中国专利技术专利就公开了一种利用"离心铸造+冷拔" 的方法来生产"超低碳双相不锈钢无缝钢管"的方法。该方法相对于 上述的三种方法，虽然可以生产含有Cr、 Ni、 Mo、 N等元素的特种钢 管，但是该方法仍然需要价格昂贵的冷拔管机，而且需要多次循环冷 拔，且每次冷拔后还要进行固溶处理、酸洗处理和润滑处理。同样存 在设备成本高、加工程序多等缺陷，且对于大口径中厚壁无缝钢管的 生产来说，该方法难以采用。
技术实现思路
本专利技术正是为了克服上述
技术介绍
的缺陷，经过多年的试验和研 发得出的无缝钢管生产的新工艺方法，尤其适合于生产用于能源工 业、天燃气管道、核电一回路、火电主蒸汽管、高压气瓶管等需要的 高质量、难加工和特长的大口径中厚壁无缝钢管。具体为 一种无缝钢管的生产新工艺，包括以下工艺步骤 第一步，通过离心铸造生产出空心管坯； 第二步，对所述空心管坯的内外表面进行机加工； 第三步，对机加工后的所述空心管坯进行加热； 第四步，对加热后的空心管坯进行顶管轧制加工，制得壁厚、直 径和长度符合要求的管件；第五步，对顶管轧制加工后的所述管件进行切头、精整，制得合 格的成品管材。所述第一步的离心铸造是在铸型的旋转轴线与水平夹角即倾角 为15 30度的倾斜式离心铸造机上进行的，离心铸造出的空心管坯为一端内径收口的空心管坯，使所述空心管坯成为一端带环状杯底的空 心管坯。或者，所述第一步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。进一步，在所述两端通透的空心管坯的一端焊接一环状杯底，使 所述空心管坯成为一端带环状杯底的空心管坯。所述焊接为气体保护自动焊，所述环状杯底可采用普通碳素钢制成。第二步所述的机加工是对制得的所述一端带环状杯底的空心管 坯进行内外表面的切削加工。对所述一端带环状杯底的空心管坯内表面的切削厚度不少于5毫 米，对所述一端带环状杯底的空心管坯外表面的切削厚度不少于2毫 米。在所述第二步和所述第三步之间还包括缺陷检查步骤，将存在缺 陷进行修磨后仍不符合要求的所述空心管坯排除出所述工艺步骤。所述第三步的所述加热是按照所述空心管坯的材料高温塑性图 的走向预先选择的温度范围进行加热。或者，对上述制得的所述两端通透的空心管坯在所述第三步和第 四步之间还包括在线收口步骤，该步骤是在收口机上对所述离心铸造 所得的两端通透的所述大口径厚壁空心管坯的一端进行收口，使所述 大口径厚壁空心管坯成为一端带环状杯底的空心管坯。所述第四步的所述顶管轧制加工，是将芯棒插入加热后的所述一 端带环状杯底的空心管坯中，然后靠芯棒的推进送入多架辊环的顶管 机中进行轧制变形。所述将芯棒插入加热后的所述一端带环状杯底的空心管坯中，然 后靠所述芯棒的推进送入具有3 7架辊环的顶管机中进行轧制变形， 所述3 7架辊环的孔型直径由小到大依次排列。所述空心管坯在单架辊环上的最大延伸系数("Max)为1.35，平 均延伸系数为(tu)为(0.85-0.95) uMM，且所述孔型直径由小到大依次排列的各架辊环上的延伸系数按照"山"字形规律分布，即前后 架辊环上的延伸系数小，中间辊环上的延伸系数大。所述顶管机如为具有5架辊环的顶管机，所述空心管坯在各架辊 环上的延伸系数由前到后依次为(0.92-0.96) "a 、 (1.00-1.08) ua、 (1.10-1.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无缝钢管的生产新工艺，包括以下工艺步骤：　第一步，通过离心铸造生产出空心管坯；　第二步，对所述空心管坯的内外表面进行机加工；　第三步，对机加工后的所述空心管坯进行加热；　第四步，对加热后的所述管坯进行顶管轧制加工，制得壁厚、直径和长度符合要求的管件；　第五步，对顶管轧制加工后的所述管件进行切头、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，朱玉宝，孙德宽，朱剑峰，李晓桂，高澜庆，宣晶晶，
申请(专利权)人：北京首宏钢科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]