CN101101077B - 不锈钢双金属复合管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢双金属复合管及其制造方法，具有可提高不锈钢双金属复合管质量的优点。不锈钢双金属复合管的制造方法，包括下述步骤：① 在两个熔炼炉中进行熔炼；② 熔清后进行去渣及脱氧处理；③ 离心浇铸外层金属液并加入玻璃渣保护剂；④待浇铸完外层金属液3～5分钟，外层金属液凝固之后浇铸内层材质金属液，直到结束，内外两层金属液在离心力作用下冷却凝固为不锈钢双金属复合管坯料；⑤ 将不锈钢双金属复合管坯料在环形加热炉中加热到850～900℃后，再经一次感应炉、二次感应炉加热到1200～1240℃，然后对不锈钢双金属复合管坯料在挤压机上热挤压。可大大提高了产品质量，尤其适合在高端钢材产品上推广使用。

Description

不锈钢双金属复合管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种钢材及其制造方法，尤其是涉及一种不锈钢双金属复合管及其制造方法。

背景技术

目前，不锈钢双金属复合管具有良好的综合性能，既有很高的强度，也有良好的有耐腐蚀性能、耐磨性能及其它特殊性能。内层和外层分别为两种不同的金属材料，根据复合管使用的工况条件选择设计不同的材料，由于在兼顾了内外两层管材的优点的同时也克服了它们的缺点，使两种材料优势互补，同时也节约大量贵重金属，降低了成本，具有良好的技术特点和应用前景。不锈钢双金属复合管可广泛用于石油、化工、造船、能源、机械制造等部门。

目前不锈钢双金属复合管的制造方法主要有三种，即包覆成型、爆炸成型和拉拔成型。包覆盛型和拉拔成型必须将经过严格处理的内层钢管、外层钢管套装或用钎焊料焊合在一起，形成复合管，爆炸成型法也必须将两种金属板以爆炸焊方式形成复合带，复合带再经热轧、冷轧、焊接形成复合管。这三种成型方法存在一个共同的问题，就是复合管的内层材料和外层材料都必须是现有的金属管材或金属板材，复合管管坯是一个二次成型的过程，势必影响复合管结合层质量。采用内层钢管、外层钢管套装复合方式，两层管之间是属机械结合，高温下，碳钢和不锈钢间膨胀系数差异以及层间存在气体，容易造成内覆层失稳、鼓泡，并且机械结合结构使它不能进行冷、热加工制造弯头、三通等配件内覆不锈钢焊管处于焊接和冷加工状态，会降低它的抗腐蚀能力。另外复合管内、外层的材质选择和厚度选择也必须依赖于现有金属管或金属板。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高不锈钢双金属复合管质量的不锈钢双金属复合管及其制造方法。。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：不锈钢双金属复合管的制造方法，包括下述步骤：①、将不锈钢液与另一种金属液分别在两个熔炼炉中进行熔炼；②、不锈钢液与另一种金属液熔清后进行去渣及脱氧处理；③、先将外层材质金属液进行离心浇铸，待外层金属液浇铸到重量百分比为50％～67％之后随外层金属液加入玻璃渣保护剂；④、待浇铸完外层金属液3～5分钟，在外层金属液凝固之后浇铸内层材质金属液，直到结束，内外两层金属液在离心力作用下冷却凝固为不锈钢双金属复合管坯料；⑤、将不锈钢双金属复合管坯料在环形加热炉中加热到850～900℃后，再经一次感应炉、二次感应炉加热到1200～1240℃，然后对不锈钢双金属复合管坯料在挤压机上进行热挤压。

进一步的是，在成型为不锈钢双金属复合管坯料后，将不锈钢双金属复合管进行机械加工。

在上述技术方案中，所述机械加工包括对不锈钢双金属复合管内外层表面、端面及端面倒角进行加工。

进一步的是，所述熔炼炉为感应炉、电炉、电弧炉、真空精炼炉中的一种或两种。

在上述技术方案中，在对不锈钢双金属复合管坯料进行热挤压后，还应进行热处理、矫直、抛光、润滑与冷轧。

作为上述技术方案的优选方案，所述热处理为空冷、水冷或固溶处理。

进一步的是，不锈钢双金属复合管坯料经过冷轧以后进行脱脂、热处理、矫直、清洗、抛光、检验。

采用上述方法制造的不锈钢双金属复合管，包括外层1与内层3，在外层1与内层3之间形成过渡层2。

本发明的有益效果是：通过采用离心浇铸，无需单独准备内层、外层钢管或金属板、带材，内、外层双金属结合是一次成型的过程，生产工艺简便，通过离心复合浇铸方式使内外两种金属实现冶金结合，克服了机械结合复合管存在结合强度低以及焊合复合管在焊接和冷加工状态抗腐蚀能力低等缺点，大大提高了产品的质量。采用离心浇铸工艺生产不锈钢管坯进行热挤压和冷轧，进一步改善了不锈钢管的内部组织形态和力学性能，提高了产品质量。尤其适合在高端钢材产品的制造上面推广使用。

附图说明

图1是本发明的双金属复合管的结构简图。

图2是图1的俯视图。

图中标记为，外层1、过渡层2、内层3。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2所示，本发明的不锈钢双金属复合管的制造方法，其特征是包括下述步骤：①、将不锈钢液与另一种金属液分别在两个熔炼炉中进行熔炼；②、不锈钢液与另一种金属液熔清后进行去渣及脱氧处理；③、先将外层材质金属液进行离心浇铸，待外层金属液浇铸到重量百分比为50％～67％之后随外层金属液加入玻璃渣保护剂；④、待浇铸完外层金属液3～5分钟，在外层金属液凝固之后浇铸内层材质金属液，直到结束，内外两层金属液在离心力作用下冷却凝固为不锈钢双金属复合管坯料；⑤、将不锈钢双金属复合管坯料在环形加热炉中加热到850～900℃后，再经一次感应炉、二次感应炉加热到1200～1240℃，然后对不锈钢双金属复合管坯料在挤压机上进行热挤压。通过采用离心浇铸，无需单独准备内层、外层钢管或金属板、带材，内、外层双金属结合是一次成型的过程，生产工艺简便，通过离心复合浇铸方式使内外两种金属实现冶金结合，克服了机械结合复合管存在结合强度低以及焊合复合管在焊接和冷加工状态抗腐蚀能力低等缺点，大大提高了产品的质量。先浇注的外层金属液可以是不锈钢金属液，也可以是另一种金属液，应根据不锈钢双金属复合管使用条件而定，当使用的环境若容易使外层发生氧化而生锈，则先浇注的外层金属液为不锈钢液；反之，则后浇注的内层金属液为不锈钢液。将金属液进行熔炼，熔炼炉可以为感应炉、电炉、电弧炉、真空精炼炉中的一种或两种，即可将不锈钢金属液与另一种金属液用一种熔炼炉进行熔炼，也可以采用两种不同的熔炼炉进行熔炼，但两种金属液是分别在两个熔炼炉中进行。去渣和脱氧处理的目的都是为了达到净化钢液作用；玻璃保护渣加入后熔化，均匀覆盖在内表面，防止金属液氧化，如可加入O型玻璃保护渣，去渣及脱氧处理之后出钢，出钢温度大于相应钢铁熔化温度即可。在步骤4中当内层金属液浇铸凝固后可适当降低离心机转速。

为了获得表面质量更好的不锈钢双金属复合管，在成型为不锈钢双金属复合管坯料后，将不锈钢双金属复合管进行机械加工。机械加工主要是对钢管的内外表面进行处理，减小表面粗糙度；当然，在对内外表面进行处理的时候，还可以同时对钢管的端面进行倒角。

为了能进一步改善不锈钢双金属复合管的内部组织形态和力学性能，提高产品质量，将不锈钢双金属复合管坯料在环形加热炉中加热到850～900℃后，再经一次感应炉、二次感应炉加热到1200～1240℃，然后对不锈钢双金属复合管坯料在挤压机上进行热挤压。在对不锈钢双金属复合管坯料进行热挤压后，其内部组织形态和力学性能得到了改善，同时，通过热挤压，可将不锈钢双金属复合管拉拔到不同的长度，适应各种不同场合的需要，而挤压机与挤压力可根据钢管在热挤压前后的尺寸变化大小进行选取。在热挤压后，还应进行热处理、矫直、抛光、润滑与冷轧。其中热处理工艺可以是采用空冷、水冷或固溶处理；冷轧是为了进一步改善不锈钢管的内部组织形态和力学性能，同时使得不锈钢双金属复合管的尺寸在小范围内进行调整，进一步提高了产品的质量。为了能进一步提高产品的精度，在冷轧后，还应进行脱脂、热处理、矫直、清洗、抛光、检验，脱脂的主要目的是去除钢管表面油污等。

采用以上实施方式制造的不锈钢双金属复合管，包括外层1与内层3，在外层1与内层3之间形成过渡层2。其中过渡层2是在离心力的作用下形成的冶金结合层，使外层1与内层3之间形成了冶金结合，大大地提高了不锈钢双金属复合管的质量。

实施例：

具体实施例1

生产外层材质为碳钢10、内层为不锈钢1Cr18Ni9Ti的不锈钢双金属复合管，复合管规格为φ76×5mm，具体实施方式步骤如下：

1、根据复合管规格选取所浇铸的离心管坯尺寸为外径φ220mm、内径φ90mm，离心管坯长度为450mm，管坯毛重约110kg，外层碳钢重量约70kg，内层不锈钢约40kg。两种材质分别同时用两座感应电炉熔炼，金属液熔清后经脱氧处理，采用定量出包浇铸，以控制内、外层厚度。

2、离心复合浇铸为先浇铸外层碳钢金属液，在浇铸外层金属液重量35kg后随流加入经过烘烤的玻璃渣保护剂，外层金属液浇入总重量为70kg左右。当外层金属液浇铸3min之后外层金属液凝固时，再浇入内层不锈钢金属液40kg左右。内外两层金属液在离心力作用下冷却凝固，得到内外层冶金结合的空心复合管坯。当内层金属液浇铸凝固后适当降低离心机转速，管坯温度降低到750℃停止离心机旋转，取出离心复合管坯。

3、对双金属离心复合浇铸空心管坯进行机械加工，包括内外层表面、端面及倒角，管坯经加工后，尺寸为外径φ214mm、内径φ98mm，长度为440mm，内层不锈钢厚度约为25mm。

4、加工后的离心复合管坯先在环形加热炉中加热到900℃后，再经一次感应炉、二次感应炉加热到1240℃。

5、离心复合管坯加热后，经润滑处理，在31.5MN的挤压机上进行热挤压，挤压力为17～19MN，挤压管尺寸为φ95×8，挤压后管坯进行在线水淬固溶处理。

6、热挤压以后的复合管坯再经过矫直、抛光、镀铜润滑处理后，在LG80冷轧机上进行冷轧，冷轧后的复合管坯尺寸为φ76×5mm。经过冷轧以后不锈钢双金属复合管再进行脱脂、固溶、矫直、清洗、检验以后，即可生产得到外层为普通碳钢10、内层为不锈钢1Cr18Ni9Ti的φ76×5mm双金属复合管。

具体实施例2

生产外层材质为碳钢12CrMo、内层为不锈钢1Cr18Ni9Ti的不锈钢双金属复合管，复合管规格为φ89×5mm，具体实施方式步骤如下：

1、根据复合管规格选取所浇铸的离心管坯尺寸为外径φ260mm、内径φ100mm，离心管坯长度为450mm，管坯毛重约160kg，外层碳钢重量约110kg，内层不锈钢约50kg。两种材质分别同时用两座感应电炉熔炼，金属液熔清后经脱氧处理，采用定量出包浇铸，以控制内、外层厚度。

2、离心复合浇铸为先浇铸外层碳钢金属液，在浇铸外层金属液重量60kg后随流加入经过烘烤的玻璃渣保护剂，外层金属液浇入总重量为110kg左右。当外层金属液浇铸4min之后外层金属液凝固时，再浇入内层不锈钢金属液50kg左右。内外两层金属液在离心力作用下冷却凝固，得到内外层冶金结合的空心复合管坯。当内层金属液浇铸凝固后适当降低离心机转速，管坯温度降低到750℃停止离心机旋转，取出离心复合管坯。

3、对双金属离心复合浇铸空心管坯进行机械加工，包括内外层表面、端面及倒角，管坯经加工后，尺寸为外径φ249mm、内径φ112mm，长度为440mm，内层不锈钢厚度约为24mm。

4、加工后的离心复合管坯先在环形加热炉中加热到880℃后，再经一次感应炉、二次感应炉加热到1230℃。

5、离心复合管坯加热后，经润滑处理，在31.5MN的挤压机上进行热挤压，挤压力为17～19MN，挤压管尺寸为φ133×9，挤压后管坯采取在线水淬固溶处理。

6、热挤压以后的复合管坯再经过矫直、抛光、镀铜润滑处理后，在HTP-160冷轧机上进行冷轧，冷轧后的复合管坯尺寸为φ89×5mm。经过冷轧以后不锈钢双金属复合管再进行脱脂、固溶、矫直、清洗、检验以后，即可生产得到外层为普通碳钢12CrMo、内层为不锈钢1Cr18Ni9Ti的φ89×5mm双金属复合管。

具体实施例3

生产外层材质为碳钢10、内层为不锈钢1Cr18Ni9Ti的不锈钢双金属复合管，复合管规格尺寸为φ108×5mm，具体实施方式步骤如下：

1、根据复合管规格选取所浇铸的离心管坯尺寸为外径φ273mm、内径φ110mm，离心管坯长度为450mm，管坯毛重约170kg，外层碳钢重量约100kg，内层不锈钢约70kg。两种材质分别同时用两座感应电炉熔炼，金属液熔清后经脱氧处理，采用定量出包浇铸，以控制内、外层厚度。

2、离心复合浇铸为先浇铸外层碳钢金属液，在浇铸外层金属液重量67kg后随流加入经过烘烤的玻璃渣保护剂，外层金属液浇入总重量为100kg左右。当外层金属液浇铸完毕5min之后，再浇入内层不锈钢金属液70kg左右。内外两层金属液在离心力作用下冷却凝固，得到内外层冶金结合的空心复合管坯。当内层金属液浇铸凝固后适当降低离心机转速，管坯温度降低到750℃即可停止离心机旋转。

3、双金属离心复合浇铸空心管坯进行机械加工，包括内外层表面、端面及倒角，管坯经加工后，尺寸为外径φ263mm、内径φ120mm，长度为440mm。

4、加工后的离心复合管坯先在环形加热炉中加热到850℃后，再经一次感应炉、二次感应炉加热到1200℃。

5、离心复合管坯加热后，经润滑处理，在31.5MN的挤压机上进行热挤压，挤压力为19～21MN，挤压成品管尺寸为φ159×9，挤压后管坯采取在线水淬固溶处理。

6、热挤压以后的复合管坯再经过矫直、抛光、镀铜润滑处理后，在HPT 160冷轧机上进行冷轧，冷轧后的复合管坯尺寸为φ108×5mm。经过冷轧以后不锈钢双金属复合管再进行脱脂、固溶、矫直、清洗、检验以后，即可生产得到外层为普通碳钢10、内层为不锈钢1Cr18Ni9Ti的φ108×5mm双金属复合管。

Claims (7)

1.不锈钢双金属复合管的制造方法，其特征是包括下述步骤：①、将不锈钢液与另一种金属液分别在两个熔炼炉中进行熔炼；②、不锈钢液与另一种金属液熔清后进行去渣及脱氧处理；③、先将外层材质金属液进行离心浇铸，待外层金属液浇铸到重量百分比为50％～67％之后随外层金属液加入玻璃渣保护剂；④、待浇铸完外层金属液3～5分钟，在外层金属液凝固之后浇铸内层材质金属液，直到结束，内外两层金属液在离心力作用下冷却凝固为不锈钢双金属复合管坯料；⑤、将不锈钢双金属复合管坯料在环形加热炉中加热到850～900℃后，再经一次感应炉、二次感应炉加热到1200～1240℃，然后对不锈钢双金属复合管坯料在挤压机上进行热挤压。

2.如权利要求1所述的不锈钢双金属复合管的制造方法，其特征是：在成型为不锈钢双金属复合管坯料后，将不锈钢双金属复合管进行机械加工。

3.如权利要求2所述的不锈钢双金属复合管的制造方法，其特征是：所述机械加工包括对不锈钢双金属复合管内外层表面、端面及端面倒角进行加工。

4.如权利要求1所述的不锈钢双金属复合管的制造方法，其特征是：所述熔炼炉为感应炉、电炉、电弧炉、真空精炼炉中的一种或两种。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的不锈钢双金属复合管的制造方法，其特征是：在对不锈钢双金属复合管坯料进行热挤压后，还应进行热处理、矫直、抛光、润滑与冷轧。

6.如权利要求5所述的不锈钢双金属复合管的制造方法，其特征是：所述热处理为空冷、水冷或固溶处理。

7.如权利要求5所述的不锈钢双金属复合管的制造方法，其特征是：不锈钢双金属复合管坯料经过冷轧以后进行脱脂、热处理、矫直、清洗、抛光、检验。

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