[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)高級(jí)合金鋼無縫鋼管的新方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910089170.0
• 申請(qǐng)日: 2009-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN101633115A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉懷文;馬曉梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉懷文;馬曉梅
• 主分類號(hào): B23P23/04
• 分類號(hào): B23P23/04
• 代理公司: 北京友聯(lián)知識(shí)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)，尤其涉及中大口徑、中厚壁、難加工的高級(jí)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(guó)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)，又可以將鋼劃分成不同的類別。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。

總體上講鋼具有較好的加工性能，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。高合金鋼產(chǎn)品的加工難度，不但導(dǎo)致耗材、耗時(shí)、高成本、所用裝備噸位高，而且產(chǎn)成品質(zhì)量難以得到保證。采用現(xiàn)有傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)無縫管材尤其是生產(chǎn)高合金鋼無縫管材，由于必須經(jīng)過成孔工序，因此技術(shù)難度和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)明顯增大，從而一直成為困擾無縫鋼管制造業(yè)的難題之一。

在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于中大口徑(外徑在Φ250mm以上)高端合金鋼管材的加工，基本都是將實(shí)心坯料事先加工成空心荒管(一般為實(shí)心坯穿成荒管，或者是實(shí)心錠鍛造后再通過沖孔、擴(kuò)孔生產(chǎn)荒管)后，再插入芯棒，然后進(jìn)行鍛造、或擠壓、軋制、頂管等壓力加工成形，最后再抽出芯棒，經(jīng)精整等工序制造出成品，不但耗時(shí)、耗材、成本高，而且需要配備各類大型設(shè)備，工藝和質(zhì)量均難以控制：

首先，要將實(shí)心錠坯加工成空心荒管，如果是經(jīng)過穿(或沖)孔制成荒管，不僅須要在作業(yè)線上安裝功率很大的專用設(shè)備，更為重要的是，穿(沖)孔過程是一個(gè)極易誘發(fā)各類表層缺陷的過程。缺陷一旦產(chǎn)生，在后續(xù)的加工過程不僅不能根除，相反會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，從而有可能對(duì)成品的質(zhì)量和收得率造成嚴(yán)重不良影響；

其次，不少用以生產(chǎn)高端管材的高合金鋼和合金，熱變形相當(dāng)困難，穿(沖)孔就更加不易。這一點(diǎn)往往成為高合金鋼和合金高端管材生產(chǎn)的攔路虎。國(guó)內(nèi)外還常常采用將實(shí)心件加工成空心管件來生產(chǎn)高端管材，核電上采用的不少管狀部件，就是采用這種方法制造出來的。這種方法，因合金鋼難以機(jī)加工，不但對(duì)機(jī)加工設(shè)備要求很高，而且生產(chǎn)效率極低，且嚴(yán)重浪費(fèi)貴重的合金鋼金屬；

此外，采用帶芯棒進(jìn)行管件的壓力加工，由于受到加工設(shè)備、工模具的制造與運(yùn)送、變形溫度控制等因素的限制，加工道次多、輔助工序復(fù)雜、加之質(zhì)量難以控制，導(dǎo)致中大口徑高端管材加工難度劇增。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有工藝的上述技術(shù)難題，本發(fā)明提供了一種全新的中大口徑高級(jí)合金鋼無縫鋼管的制造方法，包括：

A、制備管坯：制備合金鋼空心管坯；

B、插入芯材：向所述空心管坯中插入碳素鋼芯材，使所述空心管坯變成帶有碳素鋼芯材的復(fù)合坯；

C、壓力加工：對(duì)所述復(fù)合管坯進(jìn)行壓力加工，直至其尺寸符合設(shè)定的要求；

D、掏空芯材：將壓力加工后的所述復(fù)合坯內(nèi)部的碳素鋼芯材掏去，并加工成符合要求的管件；

E、制得成品：對(duì)所述管件進(jìn)行成品熱處理，切頭切尾，精整，制得成品管材。

進(jìn)一步，所述空心管坯是通過離心鑄造制得，或者是實(shí)心坯通過沖孔或穿孔、擴(kuò)孔制得。

所述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。

所述壓力加工為鍛造加工，或者為擠壓加工，或者為軋制加工，或者為頂管加工。

所述掏空芯材為采用機(jī)加工的方法整體掏去所述碳素鋼芯材。

所述精整包括根據(jù)需要對(duì)所述管件進(jìn)行的機(jī)加工和矯直。