CN101376136B - 一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法，包括管坯加热、穿孔、轧制、酸洗和矫直步骤，所述穿孔步骤为连续、等径热穿孔工艺，所述轧制步骤为冷轧。由于本发明采用连续的、等径热穿孔工艺，并且在轧制过程采用冷轧工艺，所以，可以有效地防止管材产生不均匀变形，且生产出的钢管外径与壁厚公差小，精度高，表面质量较好、更加光滑。此外，本发明还在矫直步骤中采用温矫工艺，使得无缝钢管不易矫裂，且生产出的钢管直度良好，弯曲度小于1.5mm/m。
Description
技术领域：
本发明涉及一种无缝钢管的生产方法，更具体地说，涉及一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法。
背景技术：
1Cr13和1Cr12Mo等马氏体类不锈钢，具有较好的耐腐蚀性能、较高的韧性和冷变形性能好等优点，且它的减振性好，被广泛用于汽轮机动、静叶片、压气机导向叶片及其他耐腐蚀零件，如发电机水箱、水箱环、中心管、水接头法兰等，还可应用于核工业等重要领域，按照它的热强性，可在450℃以下使用。但是，因为这类材料的屈强比较高，导致其难以加工，现有的马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法中，在穿孔和轧制等工艺里，多采取热穿孔结合热轧或者是连铸连轧，例如已经公开的中国专利CN96116963.X、CN90109547.8、CN200510059854.8、CN200610038586.6公开的方法，且这些方法将重点放在材料中微量元素的调整或者淬火——回火等工艺的改进上，但是这些现有的生产工艺仍然均存在缺陷：加工后钢管的外径及壁厚公差较大，表面质量较差，通常表现为表面粗糙、不平兼有裂纹等。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于，克服上述现有技术之缺陷而提供一种外径及壁厚公差小、精度高、制得的钢管表面质量优良的马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法。
为实现上述目的，本发明采取以下方案：
本发明的一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法，包括管坯加热、穿孔、轧制、酸洗和矫直步骤，其特征在于：所述穿孔步骤为对加热后的所述管坯进行连续、等径热穿孔工艺而制得荒管，在所述热穿孔工艺中采用的顶头为无磨损的顶头，在所述穿孔步骤之后立即进入所述轧制步骤；所述轧制步骤为对所述荒管进行冷轧加工后而制成管件，在所述冷轧加工中，所述荒管的变形量为单道次1.4～1.6mm，且所述荒管的减壁量∶减径量大于1∶3。
按照本发明提供的一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法，还具有如下附属技术特征：
所述酸洗步骤的酸洗液为20～30％硫酸溶液。
所述酸洗步骤中将所述酸洗液加热到50～80℃。
在所述酸洗液中还加入0.5～5％的NaCl和1～10％的NaNO3作为缓释剂。
所述矫直步骤采用温矫工艺，即在进行矫直之前，先将经酸洗后的所述管件加热至100～200℃。
采用感应加热圈对所述管件进行加热。
本发明的优点是：
1、由于本发明热穿孔步骤采用的是连续、等径热穿孔工艺，并且轧制步骤采用的是大变形冷轧工艺，所以，可以有效地防止管材产生不均匀变形，且生产出的钢管外径及壁厚公差小，精度高，表面质量较好、更加光滑。
2、本发明在酸洗步骤采用的是加缓释剂的硫酸溶液，而不采用传统的醋酸溶液或盐酸溶液，且酸洗液的温度也与现有技术中的不同，采用本专利的酸洗方法既能够洗净氧化皮，可以使得表面光滑，又不会导致过度酸洗。
3、此外，本发明还在矫直步骤中采用温矫工艺，使得无缝钢管不易矫裂，且生产出的钢管直度良好，弯曲度小于1.5mm/m。
具体实施方案：
本发明的一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法，包括管坯加热、穿孔、轧制、酸洗和矫直等步骤，在现有的技术当中，通常在穿孔和轧制步骤中所采取的工艺为热穿孔加热轧，或者为热穿孔加连铸连轧工艺，并且在穿孔过程中所采用的工艺多为扩径穿孔，从而使得管壁的壁厚较薄，所以，这些现有工艺所生产出来的产品将导致钢管的外径及壁厚公差大，表面质量较差，通常表现为表面粗糙、不平，并有裂纹，而本发明所采用的显著改进方法为：所述穿孔步骤为连续、等径热穿孔工艺，并且在所述热穿孔工艺中的顶头为无磨损的顶头，克服了现有扩径穿孔导致钢管管壁较薄的缺陷，且本发明在热穿孔到轧制步骤设计的很紧凑，即热穿孔后立即进入轧制步骤，在等径热穿孔后到轧制步骤不能等待，否则难以实现本专利的大变形冷轧，并将导致轧制后管材的质量下降。
本专利的轧制步骤采用的是冷轧而且是大变形的冷轧，单道次的变形量为1.4～1.6mm，同时在轧制过程中保证荒管的减壁量与减径量大于1∶3。因为1Cr13和1Cr12Mo等马氏体类不锈钢的屈强比较大，因此在本专利之前，本领域的普通技术人员均认为轧制过程中变形量较小比较好，且不能进行冷轧。但是，申请人通过多次试验，却发现不但可以对这类材料进行冷轧，而且采用单道次大变形的轧制还可以有效克服以往轧制过程中容易出现裂纹、变形不均匀等缺陷。在本专利之前的加工方法，在轧制步骤单道次变形量均小于1.3mm，而本申请的申请人通过试验发现单道次完全可以采用1.4～1.6mm的变形量，这样不但可以实现冷轧，而且可以有效防止不均匀变形，且轧制后管材表面质量很好。为了更好保证轧制过程中钢管的质量，还要求被轧制管件的减壁量与减径量之比大于1∶3，如果管件的减壁量与减径量之比小于1∶3，即减壁量过小而减径量过大的话，则轧制中容易出现裂纹，相反如果减壁量过大而减径量过小，则很难顺利实现冷轧步骤。
本发明酸洗步骤的酸洗液采用加入0.5～5％NaCl和1～10％NaNO3作为缓释剂的20～30％硫酸溶液，且将酸洗液加热到60～80℃的情况进行酸洗。在本专利之前均采用醋酸溶液或者盐酸溶液作为酸洗液，且酸洗液的温度要求在60℃以下，从而始终存在对氧化皮等洗不净的情形，造成成品管材表面质量差。本申请人突破了普通技术人员认为硫酸腐蚀性太强而不能作为酸洗液、尤其是加热的硫酸溶液更不能作为酸洗液的通常认识，通过大量试验，在加入缓释剂的情况下成功地采用加热的硫酸溶液作为酸洗液，起到了很好的技术效果，既可以很好地洗净氧化皮等缺陷，又可以保证管件不被过度酸洗。
本发明对于酸洗后管材的矫直，不是通常采用的常温矫直，而是采用感应加热线圈将无缝钢管加入至100～200℃后再进行的矫直，即通常所述的温矫。因为马氏体不锈钢具有屈强系数高、缺口敏感性高等特点，则在常温下矫直要么难以矫直到需要的水平、要么被矫裂。本申请通过大量试验得出本申请的带温矫直，不但可以容易实现矫直，得到标准要求，而且还不开裂。但是，加热的温度又不易太高，如果太高，容易粘矫直辊，导致管件表面质量更差。
本发明的申请人进行了多次多组试验，并获得了如下数据，充分验证了本发明的有益效果。
实施例1：
本发明所述穿孔步骤为连续、等径热穿孔工艺，并且在所述热穿孔工艺中的顶头为无磨损的顶头，在热穿孔之后立即进入冷轧步骤，并且所述冷轧步骤采用大变形量，单道次为1.4～1.6mm，同时要求荒管的减壁量∶减径量大于1∶3。
发明人采用90×7.5mm的荒管，轧制成73×6mm的无缝钢管，样品量为5支，具体数据详见下表： 单位：mm
| 序号 | 轧前尺寸 | 轧制成品 | 外径尺寸(四点) | 壁厚公差(四点) |
| 1 | 90×7.5 | 73×6 | 73.32，73.1，72.7，72.9 | 6.25，6.35，6.28，6.05 |
| 2 | 90×7.5 | 73×6 | 73.28，73.14，72.7，72.85 | 6.4，6.31，6.11，5.68 |
| 3 | 90×7.5 | 73×6 | 73.35，73.2，73.01，72.9 | 6.3，6.02，5.92，5.73 |
| 4 | 90×7.5 | 73×6 | 73.2，73.03，73.8，73.9 | 6.27，5.98，5.97，5.66 |
| 5 | 90×7.5 | 73×6 | 73.25，73.1，72.9，72.62 | 6.20，5.99，5.67，5.58 |
[0030]实施例2：
本实施例与上述实施例的主要区别在于无缝钢管生产过程中的酸洗步骤，在本发明的生产方法中，所述酸洗步骤所采用的酸洗液为20～30％硫酸溶液，并且，在所述酸洗液中还加入0.5～5％的NaCl和1～10％的NaNO3作为缓释剂，此外，所酸洗步骤中将所述酸洗液加热到50～80℃的温度。这样能够洗净氧化皮表面，且表面光滑，不过度酸洗。
对于此种具体实施方案，本发明的申请人亦进行了多次多组试验，并获得了如下数据以印证本发明的有益效果。
L8013Cr的酸洗记录
| 时间 | 钢管尺寸mm | 溶液成分 | 温度℃ | 时间 | 效果 |
| 2007年5 月17日 | 73×5.5 | H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>：16～18％ NaCl：1～2％ NaNO<sub>3</sub>：5％ | 70～85 | 3小时 | 内外表面氧化皮能 洗干净，但已过酸 洗，凹凸不平 |
| 2007年5 月18日 | 73×5.5 | H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>：16～18％ NaCl：1～2％ NaNO<sub>3</sub>：2.5％ | 70～80 | 1小时 | 内外表面氧化皮基 本能洗干净 |
实施例3：
本实施例与上述实施例的主要区别在于所述矫直步骤采用温矫工艺，即在进行矫直之前，先将管件加热至100～200℃。具体加热方式可采用在管件进入矫直机之前，加一个感应加热圈对其进行加热到100～200℃之后再进行矫直。此种工艺使得钢管不易矫裂，且钢管在矫直后的直度较好，弯曲度小于1.5mm/m。
申请人采用50根2Cr13、73×6mm的管材分5组进行矫直，得到下表的结果：
| 规格(mm) | 根数 | 加热温度 | 弯曲度(mm/m) | 表面质量 |
| 73×6 | 10 | 常温、不加热 | 2.5、2.8、3.0、3.1、3.05 | 有两个矫裂 |
| 73×6 | 10 | 100℃ | 1.05、1.1、0.9、1.3、1.5 | 表面尚可 |
| 73×6 | 10 | 150℃ | 1.4、1.2、1.0、0.9、0.95 | 表面较好 |
| 73×6 | 10 | 200℃ | 1.3、1.0、1.1、0.8、1.1 | 表面尚可 |
| 73×6 | 10 | 250℃ | 1.2、1.0、0.9、0.8、1.1 | 粘矫直辊，表面 有若干麻点。 |
显而易见，本领域的普通技术人员，可以用本发明的一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法，应用于各种类型的高密度合金管的生产过程。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变形，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。
Claims (6)
1.一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法，包括管坯加热、穿孔、轧制、酸洗和矫直步骤，其特征在于：所述穿孔步骤为对加热后的所述管坯进行连续、等径热穿孔工艺制成荒管，在所述热穿孔工艺中采用的顶头为无磨损的顶头；在所述穿孔步骤之后立即进入所述轧制步骤，所述轧制步骤为对所述荒管进行冷轧加工制成管件，在所述冷轧加工中，所述荒管的变形量为单道次1.4～1.6mm，且所述荒管的减壁量∶减径量大于1∶3。
2.根据权利要求1所述的一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于：所述酸洗步骤的酸洗液采用20～30％硫酸溶液。
3.根据权利要求2所述的一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于：在所述管件酸洗步骤中将所述酸洗液加热到50～80℃。
4.根据权利要求3所述的一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于：在所述酸洗液中还加入0.5～5％的NaCl和1～10％的NaNO3作为缓释剂。
5.根据权利要求1所述的一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于：所述矫直步骤采用温矫工艺，即在进行矫直之前，先将经酸洗后的所述管件加热至100～200℃。
6.根据权利要求5所述的一种马氏体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于：采用感应加热圈对所述管件进行加热。
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