[發明專利]采用斜軋延伸技術生產高合金鋼高端管材的新工藝

有效

• 申請號: 200910087300.7
• 申請日: 2009-06-17
• 公開（公告）號: CN101579702A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 劉懷文;馬曉梅;朱玉寶
• 申請（專利權）人: 北京首宏鋼科技開發有限公司
• 主分類號: B21C37/06
• 分類號: B21C37/06;B22D13/02;B21B37/56;B21C45/00;B21B19/06
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 梁朝玉;尚志峰

技術領域：

本發明涉及無縫鋼管的制造技術，尤其涉及大口徑、中厚壁、高合金鋼的高端無縫鋼管的制造技術。

背景技術：

鋼材具有良好的綜合使用性能，能夠在不同工況條件下承受所要求的負載和具有所需的使用壽命周期，且工藝性能良好，是國民經濟建設不可或缺的重要基礎材料。一般來說，把含碳量0.02％-2％的碳鐵合金稱為鋼，含碳量大于2％的碳鐵合金稱為鑄鐵。根據不同的劃分標準，可以將鋼材劃分成不同的類別。按照鋼的化學成分可以分為碳素鋼和合金鋼：

碳素鋼中的成分除了鐵和碳外，還含有在冶煉中難以除凈的少量硅、錳、磷、硫、氧和氮等。根據含碳量大小，將碳素鋼分為低碳鋼(含碳小于0.25％)、中碳鋼(含碳0.25％～0.6％)和高碳鋼(含碳大于0.6％)。

合金鋼是特意加入或超過碳素鋼限量的合金元素的鋼，以便使其具有一般碳素鋼不可能具備的強度、韌性、耐蝕性、耐磨性、耐熱性、紅硬性等特殊性能。這些合金元素包括錳、硅、礬、鉻、鎳、鈦、釩等。合金元素總含量小于5％為低合金鋼，5％～10％為中合金鋼，大于10％為高合金鋼。

總體上講，鋼具有好的加工性能，但是隨著合金元素含量的提高，合金鋼特別是高合金鋼一般情況下都表現為：工藝塑性下降、變形溫度區間變窄、脆性增大、變形抗力加大、從而使得加工難度越來越大，因此高合金鋼產品的加工難度就更大，不但耗材、耗時、成本高，而?且質量也難以得到保證。尤其是高合金鋼無縫管材的加工成形，一直是困擾無縫鋼管制造業的難題之一。

其中，采用斜軋延伸技術來生產鋼管是常用的、古老的方法之一。德國曼內斯曼兄弟100多年前發明無縫鋼管生產工藝技術的核心，即立足于斜軋成形的穿孔機，即曼氏穿孔機。經過一個世紀多的技術進步，由最早的斜軋穿孔機演變出各種現代化的斜軋延伸軋管機，如二輥式的延伸機、狄塞爾軋機、ACCU-ROLL軋機、三輥式的阿塞爾軋機、TRANSVAL軋機等。盡管它們所用的軋輥形狀、數目、布置方式、芯棒的形狀和運動方式都不相同，但有兩點是共同的：第一，變形過程，管件在其中除了前進運動外，還在傾斜布置的軋輥的帶動下圍繞自己的中心軸線旋轉，即做螺旋前進運動，同時實現軋件在各類心棒上完成減徑減壁的延伸變形；第二，在這類軋機上都配備有穿孔機，其使命就是將實心坯穿軋成空心的荒管，以備后續的斜軋延伸成形裝置將其軋制成為各種管材產品。由于變換規格方便，尺寸精度和表面質量較好，鋼管斜軋延伸工藝用以生產規格繁多、表面精度要求較高的機械用管、軸承管、中厚壁結構管的優勢始終得到業內人士的公認。采用現有各類斜軋延伸技術生產管材的基本工藝流程是：

管坯下料→加熱→熱定心→斜軋穿孔→帶有長芯棒或短芯棒的鋼管斜軋延伸→退出芯棒→再加熱→除鱗→定減徑→成品熱處理→后精整

不難看出，由于斜軋穿孔也是現有鋼管斜軋生產工藝不可或缺的技術環節，采用這一工藝生產高端管材，特別是生產工藝塑性差、可變形溫度區間窄、變形抗力大的高合金鋼管材時，穿孔缺陷和過度的溫降將會造成技術上的種種麻煩，從而使上述工藝在生產高合金鋼高端鋼管品種方面的推廣應用受到了限制。

發明內容：

本發明正是為了克服上述現有技術的缺陷，提供了一種采用無須穿孔的斜軋延伸技術生產高合金鋼高端管材的工藝，尤其適用于大口徑、中厚壁、高合金鋼無縫鋼管的生產，其包括以下工藝步驟：

第一步，經爐外精煉的高合金鋼鋼水通過離心鑄造機離心鑄造成空心管坯；

第二步，將所述空心管坯的前端外表面加工成帶錐度的“咬入頭”、后端外表面加工成帶錐度的“尾端頭”，并對所述空心管坯的內外表面和所述“咬入頭”、“尾端頭”進行機加工和質量檢查；

第三步，對第二步處理后的所述空心管坯進行加熱；

第四步，向加熱后的所述空心管坯內插入芯棒，并送入斜軋延伸軋管機進行斜軋，制得壁厚、直徑和長度符合要求的管件；

第五步，對所述管件脫芯棒、切頭、切尾；

第六步，對切頭、切尾后的所述管件再經定徑、成品熱處理、精整，制得合格的成品管材。

其中，第一步所述的離心鑄造是在鑄型的旋轉軸線與水平夾角為0度的臥式離心鑄造機上進行的，離心鑄造出的空心管坯為等壁厚的兩端通透的空心管坯。

在所述第二步中，將所述空心管坯外表面的前端和后端各250mm長度分別加工成帶有錐度為1∶(1500～2000)/339的“咬入頭”和“尾端頭”，339為以毫米為單位的所述管坯的直徑，所述機加工是對所述空心管坯進行內外表面和所述“咬入頭”及“尾端頭”的切削加工；