[發(fā)明專利]一種采用鋼管連軋機(jī)組制造大口徑、高合金鋼無縫管材的新方法

有效

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• 申請日: 2009-06-17
• 公開（公告）號: CN101579816A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉懷文;馬曉梅
• 申請（專利權(quán)）人: 劉懷文;馬曉梅
• 主分類號: B23P23/04
• 分類號: B23P23/04;B22D13/02
• 代理公司: 北京友聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 梁朝玉;尚志峰

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及無縫鋼管的制造技術(shù)，尤其涉及大口徑、中厚壁、難加工的高合金鋼高端無縫管材的制造技術(shù)。?

背景技術(shù)：

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(fù)載和具有所需的使用壽命周期，且工藝性能良好，是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)不可或缺的重要基礎(chǔ)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(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，可以將鋼材劃分成不同的類別。按照鋼的化學(xué)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(jù)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(qiáng)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(xiàn)為：工藝塑性下降、變形溫度區(qū)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(chǎn)品的加工難度更大，不但耗材、耗時、成本高，而且質(zhì)量難以得到保證。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(yè)的難題之一。?

作為現(xiàn)代鋼管制造行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要特征之一，以PQF三輥連軋機(jī)組為代表的鋼管連軋技術(shù)得到了令世人矚目的發(fā)展，并使之成為一種高產(chǎn)能、高精度、高自動化水平的具有代表性的軋管機(jī)組。業(yè)內(nèi)人士一直不無道理地認(rèn)定這類鋼管連軋機(jī)組適合生產(chǎn)具有批量性的各類中小直徑、中薄壁的專用管材，且采用連鑄坯生產(chǎn)碳素鋼、低合金鋼管材的優(yōu)越性也十分顯著。此時，包括穿孔在內(nèi)的整個連軋生產(chǎn)過程相當(dāng)穩(wěn)定、工藝也很成熟。但是，面對各類高合金鋼，尤其是中大口徑(外徑在Φ250mm以上)、中厚壁(徑壁比在25以下)的高合金鋼高端管材，該類鋼管連軋機(jī)組卻遠(yuǎn)未顯示出作為一種強(qiáng)變形機(jī)組應(yīng)有的優(yōu)勢。其中一個原因是，其要直接采用連鑄坯經(jīng)過穿孔再通過鋼管連軋機(jī)組來生產(chǎn)高合金鋼的高端管材，這在技術(shù)上尚存在不少問題，有待進(jìn)一步加以解決。?

采用鋼管連軋機(jī)組來制造無縫鋼管的現(xiàn)有工藝流程為：?

經(jīng)過爐外精煉的鋼水→連鑄→圓坯切斷→(加熱→鍛軋開坯)→表面清理→加熱→熱定心、除鱗→穿孔→保證獲得延伸系數(shù)3-5的連軋成形→再加熱→定減徑→冷卻→成品熱處理→后精整→成品。(如圖1所示)。?

采用上述現(xiàn)有技術(shù)，在鋼管連軋機(jī)組上生產(chǎn)各類高合金鋼大口徑、中厚壁高端管材，最大的局限來自于對連鑄坯的穿孔及其所用管坯的質(zhì)量水平。一方面，高合金鋼連鑄坯本身的質(zhì)量須要提高和穩(wěn)定；另一方面，穿孔也很難保證達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量要求，因為合金鋼特別是高合金鋼在穿孔過程極易在其中心部位形成孔腔即產(chǎn)生所謂的“曼內(nèi)斯曼效應(yīng)”，從而留下種種表面的和內(nèi)在的缺陷。暴露型的孔腔在內(nèi)壁則往往形成內(nèi)折疊缺陷，封閉型孔腔則易產(chǎn)生各類分層缺陷。這些缺陷對于高端管材常常都被看作是致命性的。因此，對于大口徑的高合金鋼高端無縫鋼管，“零穿孔缺陷”的制造工藝一直是鋼管界人士長期追求的一個目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明正是在上述背景技術(shù)條件下，經(jīng)過潛心研發(fā)得出的大口徑、中厚壁、難變形的高合金鋼高端無縫鋼管生產(chǎn)的工藝方法，具體為：?

一種采用鋼管連軋機(jī)組制造高合金鋼高端無縫管材的新方法，包括以下工藝步驟：?

第一步，經(jīng)爐外精煉的高合金鋼鋼水通過離心鑄造機(jī)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1∶3.75～5錐度的“咬入頭”，并對所述空心管坯的內(nèi)外表面和所述前端的“咬入頭”進(jìn)行機(jī)加工和質(zhì)量檢查；?

第三步，對機(jī)加工和質(zhì)量檢查后的所述空心管坯進(jìn)行加熱；?

第四步，對加熱后的所述空心管坯導(dǎo)入芯棒并在所述鋼管連軋機(jī)組上進(jìn)行連續(xù)軋制，制得壁厚、直徑和長度符合要求的管件；?

第五步，對所述管件進(jìn)行定徑、冷卻、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(zhuǎn)軸線與水平夾角為0度的臥式離心鑄造機(jī)上進(jìn)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。?