CN101380649A

CN101380649A - 高精度钢管制造工艺及系统

Info

Publication number: CN101380649A
Application number: CNA2008101350948A
Authority: CN
Inventors: 郝建庚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2009-03-11

Abstract

本发明公开了一种高精度钢管制造工艺及系统，用于解决现有热轧无缝钢管生产工艺难以生产高精度钢管，焊管生产工艺生产准备复杂、备件费用极高的问题；其工艺包括如下步骤：加热，利用加热炉对焊管毛坯进行加热；定减径，利用定减径机对加热后的焊管毛坯进行定减径轧制，形成热成品钢管；冷却，将热成品钢管冷却形成成品钢管。其系统包括：加热炉，用于加热焊管毛坯；定减径机，用于将加热后的焊管毛坯进行定减径轧制，形成热成品钢管。本发明适用于制造高精度钢管。

Description

高精度钢管制造工艺及系统

技术领域

本发明涉及一种高精度钢管制造工艺及系统，属于金属轧制技术领域。

背景技术

目前，现有钢管的制造工艺主要包括热轧(包括挤压)、焊接及冷加工，其中冷加工是在钢管热轧(包括挤压)或焊接生产后的二次加工工艺。

热轧无缝钢管的生产过程是将实心管坯(或钢锭)穿孔并轧制成预定形状、尺寸和性能的钢管；整个过程主要有三个变形工序：(1)穿孔—将实心管坯(钢锭)穿轧成空心荒管；(2)轧管—将荒管的壁厚轧成预定尺寸或接近预定尺寸的毛管；(3)定(减)径—将毛管的外径轧成预定尺寸的热成品管，当工艺需要时，28机架的张力减径工艺可以实现90％的最大总减径率；(所述最大总减径率是定减径工序最重要的技术参数之一，一般以希腊字母ε表示，若减径前最大钢管外径为D，减径后最小钢管外径为d，则：ε＝〔D-d〕/D×100％。)然而，在热轧无缝钢管的生产过程中，由于穿孔变形的复杂性及存在大量的不确定因素，致使热轧无缝钢管生产难以获得高精度壁厚的产品；所谓壁厚精度是指：当钢管的名义壁厚为S，其横断面圆周上的实际壁厚最大值为S_上，实际壁厚最小值为S_下时，〔S_上-S〕＝钢管壁厚的上偏差，〔S_下-S〕＝钢管壁厚的下偏差(为负值)

则：〔S_上-S〕/S×100％＝钢管壁厚精度上限

〔S-S_下〕/S×100％＝钢管壁厚精度下限(为负值)。

在现有制造工艺中，产品壁厚精度在±(≥8～15)％范围时为普通精度，在±(5≤～<8)％范围时为高级精度，而<±5％的壁厚精度以现有热轧无缝钢管制造工艺难以获得，到目前为止尚未见实现。

焊接钢管的生产过程是将管坯(钢板或带钢)用各种成型方法弯卷成预定的横断面形状，然后用不同的焊接方法将相邻的缝隙焊合而获得钢管，其中主要包括弯卷成型、焊接和定径三个加工工序。由于焊接钢管使用钢板或带钢为坯料，而钢板或带钢的厚度精度控制相对容易，现有普通生产控制水平，即可以达到平均厚度差≤0.2mm的尺寸精度水平，因此，在经卷曲焊接成钢管后，通常焊接钢管的壁厚精度可以达到±(2～5)％的范围以内，即为高精度钢管。然而，在焊接钢管生产工艺中，每一种外径规格的产品需要一套弯卷成型的排辊孔型和定径孔型，使得生产准备复杂、备(品)件费用极高，同时，一种外径规格的钢管产品需要准备一种固定幅宽的坯料；因此，一套焊管机组往往只能生产几个规格的产品，而且由于焊接速度慢而使生产效率低，产能较差，使得焊接钢管在大工业生产中难以取得较好的经济效益。

发明内容，

本发明的目的是提供一种高精度钢管制造工艺，该工艺能够低成本、高效率地生产较大尺寸范围、任意外径尺寸的钢管。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的高精度钢管制造工艺，包括如下步骤：

加热利用加热炉对焊管毛坯进行加热；

定减径利用定减径机对加热后的焊管毛坯进行定减径轧制，形成热成品钢管；

冷却将热成品钢管冷却形成成品钢管。

进一步，所述步骤加热之前，还包括如下步骤：

备料根据成品钢管的要求，准备不同规格尺寸的钢板或带钢；

焊接将钢板或带钢焊接成焊管毛坯。

其中，所述加热炉为连续式加热炉或再加热炉，加热温度范围为835～900℃。

进一步，所述步骤加热之后，还包括如下步骤：

轧管利用轧管机对加热后的焊管毛坯进行轧制，调整其管壁厚度。

其中，所述加热炉为连续式加热炉或再加热炉，加热温度范围为900～1050℃。

所述连续式加热炉或再加热炉包括斜底加热炉或斜底再加热炉、步进加热炉或步进再加热炉、隧道加热炉或隧道再加热炉、电磁感应式加热炉或电磁感应式再加热炉。

所述轧管机包括自动轧管机、连轧管机、二辊斜轧管机、三辊斜轧管机及顶管机。

本发明的另一目的是提供一种高精度钢管制造系统，该系统能够低成本、高效率地生产较大尺寸范围、任意外径尺寸的钢管。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的高精度钢管制造系统，包括：

加热炉用于加热焊管毛坯；

定减径机用于对加热后的焊管毛坯进行定减径轧制，形成热成品钢管。

进一步，所述系统，还包括：

焊管机，用于将钢板或带钢焊接成焊管毛坯。

轧管机，用于轧制加热后的焊管毛坯，调整其管壁厚度。

本发明提供的高精度钢管制造工艺及系统，通过将焊管毛坯加热后，进行定减径轧制而生产热成品钢管，而将现有热轧无缝钢管生产工艺和焊接钢管生产工艺组合起来，形成一种新型的钢管生产工艺；由于通过焊接钢管生产工艺制得的焊管毛坯，是以厚度精度控制容易的钢板或带钢为坯料，其壁厚精度容易达到高精度钢管的精度范围；同时，将焊管毛坯加热后通过定减径机进行轧制，能够将焊管毛坯的外径轧成各种尺寸的热成品管。本发明工艺与现有热轧无缝钢管生产工艺相比，由于使用壁厚精度为高精度的焊管毛坯为原料，能够保证成品钢管的壁厚精度，从而克服现有热轧无缝钢管生产工艺难以制得的高精度成品钢管的缺点；本发明工艺与焊接钢管生产工艺相比，由于焊管毛坯在加热后，利用定减径机将焊管毛坯轧制成各种尺寸外径的热成品管，甚至当需要时，28机架的张力减径工艺能够实现90％的最大总减径率，从而，克服了焊接钢管生产工艺中每生产一种外径尺寸的产品需要一套弯卷成型排辊孔型和定径孔型，一种外径尺寸的钢管产品需要准备一种固定幅宽的坯料，造成生产准备复杂，备件费用高，成本高、效率低的问题。因此，本发明工艺能够低成本、高效率地生产较大的尺寸范围、任意外径尺寸的钢管。

附图说明

图1为本发明高精度钢管制造工艺的较佳实施例的工艺流程图；

图2为本发明高精度钢管制造系统的较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供的高精度钢管制造工艺的较佳实施例，包括如下步骤：

S101备料根据成品钢管的要求，准备不同规格尺寸的钢板或带钢；

根据预轧制成品钢管的规格要求，计算和准备生产所需原料钢板或带钢的宽幅和厚度，经剪边等加工处理后待用。

S102焊接将钢板或带钢焊接成焊管毛坯。

根据预轧制成品钢管的规格要求，而选用不同参数的焊管机，将准备好的原料在焊管机上焊接成焊管毛坯，同时去除内、外表面上焊接毛刺。所述焊管机可以为一台，也可以设置为多台，焊管机的参数和数量要与其后工序的生产能力相匹配。

S103加热利用加热炉对焊管毛坯进行加热；

所述加热炉可以采用连续式加热炉或再加热炉，加热温度范围为835～1050℃；加热温度根据钢种和下道工艺步骤的变形要求确定，其中，经轧管工艺步骤加工的品种，其加热温度范围为900～1050℃；不经轧管工艺步骤而直接进行定减径工艺步骤加工的品种，其加热温度范围为835～900℃。所述连续式加热炉或再加热炉包括斜底加热炉或斜底再加热炉、步进加热炉或步进再加热炉、隧道加热炉或隧道再加热炉、电磁感应式加热炉或电磁感应式再加热炉。

S104轧管利用轧管机对加热后的焊管毛坯进行轧制，调整其管壁厚度。

本工艺步骤中，通过轧管机对焊管毛坯的壁厚进行调整，使其管壁厚度达到成品钢管要求的壁厚；所述轧管机可选用自动轧管机、连轧管机、二辊斜轧管机、三辊斜轧管机及顶管机等各种机型。

本工艺步骤为可选步骤，在焊管毛坯的壁厚符合成品钢管的壁厚要求时，即可省略本工艺步骤，直接进行定减径工艺步骤。

S105定减径利用定减径机对加热后的焊管毛坯进行定减径轧制，形成热成品钢管；

本工艺步骤中所述轧制，是在确定的定减径孔型系统中按设计的总减径率进行，而确定的定减径孔型系统根据生产规格范围、产能要求而设计，本工艺步骤中的设备机架数量、入口轧制速度、机架及设备的参数根据孔型系统来确定。

所述定减径机包括定径机、普通减径机、微张力减径机及张力减径机。

S106冷却将热成品钢管冷却形成成品钢管。

S107精整将冷却后的成品钢管经精整形成商品钢管。

精整工序是对热成品钢管冷却后的进一步加工，包括吹灰、矫直、切除毛头尾、人工检查、探伤检查、水压试验、喷印标志、防腐涂层、计量各工序或其中任意实际需要工序的组合作业，最终获得商品钢管。

在本实施例中，步骤S103加热中使用的焊管毛坯可以直接选用商品焊管，从而省略S102焊接步骤，其工艺流程为备料(焊管毛坯)-加热-轧管-定减径-冷却-精整。

本发明提供的高精度钢管制造工艺，通过将焊管毛坯加热后，进行定减径轧制而生产热成品钢管，而将现有热轧无缝钢管生产工艺和焊接钢管生产工艺组合起来，形成一种新型的钢管生产工艺；由于通过焊接钢管生产工艺制得的焊管毛坯，是以厚度精度控制容易的钢板或带钢为坯料，其壁厚精度容易达到高精度钢管的精度范围；同时，将焊管毛坯加热后通过定减径机进行轧制，能够将焊管毛坯的外径轧成各种尺寸的热成品管。本发明工艺与现有热轧无缝钢管生产工艺相比，由于使用壁厚精度为高精度的焊管毛坯为原料，能够保证成品钢管的壁厚精度，从而克服现有热轧无缝钢管生产工艺难以制得的高精度成品钢管的缺点；本发明工艺与焊接钢管生产工艺相比，由于焊管毛坯在加热后，利用定减径机将焊管毛坯轧制成各种尺寸外径的热成品管，甚至当需要时，28机架的张力减径工艺能够实现90％的最大总减径率，从而，克服了焊接钢管生产工艺中每生产一种外径尺寸的产品需要一套弯卷成型排辊孔型和定径孔型，一种外径尺寸的钢管产品需要准备一种固定幅宽的坯料，造成生产准备复杂，备件费用高，成本高、效率低的问题。因此，本发明工艺能够低成本、高效率地生产较大的尺寸范围、任意外径尺寸的钢管。

具体实施例1：

以带钢为原料，经轧管机轧管，定减径机轧制，而获得成品钢管，包括如以步骤：

备料选择宽幅为540～650mm、厚度为3.5～10mm的带钢卷料，经剪边等加工处理后供以下工序使用；

焊管采用三条φ165×8高频直缝焊管机将原料加工成直径为φ165mm的钢管毛坯；

加热经步进式加热炉将焊管毛坯加热至900～1050℃温度；

轧管将加热后的焊管毛坯，经自动轧管机将壁厚减薄0.5～2.5mm；

减径将轧管后的焊管毛坯采用18架张力减径机减径，轧制为外径φ51～159mm、壁厚3～8mm的热成品钢管；

冷却和精整经冷却和精整后加工为成品钢管。

具体实施例2：

以商品焊管，经轧管机、定减径机轧制，而获得成品钢管，包括如以步骤：

备料选择直径为159mm、厚度为6mm的焊管毛坯；

加热经步进式加热炉将焊管毛坯加热至900～1050℃温度；

轧管将加热后的焊管毛坯，经自动轧管机将壁厚减薄1～2.5mm；

减径将加热后的焊管毛坯采用18架张力减径机减径，轧制为外径φ51～133mm、壁厚4～6mm的热成品钢管；

冷却和精整经冷却和精整后加工为成品钢管。

具体实施例3：

以商品焊管，不经轧管机，经过定减径机轧制，而获得成品钢管，包括如以步骤：

备料选择直径为108mm、厚度为3.5～5.5mm的焊管毛坯；

加热经步进式加热炉将焊管毛坯加热至835～900℃温度；

减径将加热后的焊管毛坯采用16架张力减径机减径，轧制为外径φ38～89mm、壁厚4～6mm的热成品钢管；

冷却和精整经冷却和精整后加工为成品钢管。

如图2所示，本发明提供的高精度钢管制造系统的较佳实施例，包括：

S201焊管机用于将钢板或带钢焊接成焊管毛坯；

S202加热炉用于将焊管毛坯进行加热；

S203轧管机用于轧制加热后的焊管毛坯，调整其管壁厚度；

通过轧管机对焊管毛坯的壁厚进行调整，使其管壁厚度达到成品钢管要求的壁厚；所述轧管机可选用自动轧管机、连轧管机、二辊斜轧管机、三辊斜轧管机及顶管机等各种机型。

在焊管毛坯的壁厚符合成品钢管的壁厚要求时，可省略本步骤，直接进行定减径步骤。

S204定减径机用于对加热后的焊管毛坯进行定减径轧制，形成热成品钢管。

利用定减径机进行定减径轧制，是在确定的定减径孔型系统中按设计的总减径率进行，而确定的定减径孔型系统根据生产规格范围、产能要求而设计，本工艺步骤中的设备机架数量、入口轧制速度、机架及设备的参数根据孔型系统来确定。

在本实施例中，如果直接选用商品焊管，可省略S201焊管机，其系统为加热炉-轧管机-定减径机。

本发明提供的高精度钢管制造系统，通过将焊管机、加热炉、轧管机及定减径机结合在一起，对焊管毛坯进行定减径轧制而生产热成品钢管，将现有热轧无缝钢管生产系统和焊接钢管生产系统组合起来，形成一种新型的钢管生产系统；由于通过焊接钢管生产系统制得的焊管毛坯，是以厚度精度控制容易的钢板或带钢为坯料，其壁厚精度容易达到高精度钢管的精度范围；同时，将焊管毛坯加热后通过定减径机进行轧制，能够将焊管毛坯的外径轧成各种尺寸的热成品管。本发明系统与现有热轧无缝钢管生产系统相比，由于使用壁厚精度为高精度的焊管毛坯为原料，能够保证成品钢管的壁厚精度，从而克服现有热轧无缝钢管生产工艺难以制得的高精度成品钢管的缺点；本发明系统与现有焊管生产系统相比，由于焊管毛坯在加热后，利用定减径机将焊管毛坯轧制成各种尺寸外径的热成品管，甚至当需要时，28机架的张力减径工艺能够实现90％的最大总减径率，从而，克服了焊接钢管生产系统中每生产一种外径尺寸的产品需要一套弯卷成型排辊孔型和定径孔型，一种外径尺寸的钢管产品需要准备一种固定幅宽的坯料，造成生产准备复杂，备件费用高，成本高、效率低的问题。因此，本发明系统能够低成本、高效率地生产较大的尺寸范围、任意外径尺寸的钢管。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims

1、一种高精度钢管制造工艺，其特征在于，包括如下步骤:

加热利用加热炉对焊管毛坯进行加热；

冷却将热成品钢管冷却形成成品钢管。

2、根据权利要求1所述的高精度钢管制造工艺，其特征在于，所述步骤加热之前，还包括如下步骤:

焊接将钢板或带钢焊接成焊管毛坯。

3、根据权利要求1所述的高精度钢管制造工艺，其特征在于，所述加热炉为连续式加热炉或再加热炉，加热温度范围为835～900℃。

4、根据权利要求1所述的高精度钢管制造工艺，其特征在于，所述步骤加热之后，还包括如下步骤:

5、根据权利要求4所述的高精度钢管制造工艺，其特征在于，所述加热炉为连续式加热炉或再加热炉，加热温度范围为900～1050℃。

6、根据权利要求5所述的高精度钢管制造工艺，其特征在于，所述连续式加热炉或再加热炉包括斜底加热炉或斜底再加热炉、步进加热炉或步进再加热炉、隧道加热炉或隧道再加热炉、电磁感应式加热炉或电磁感应式再加热炉。

7、根据权利要求1所述的高精度钢管制造工艺，其特征在于，所述轧管机包括自动轧管机、连轧管机、二辊斜轧管机、三辊斜轧管机及顶管机。

8、一种高精度钢管制造系统，其特征在于，包括:

加热炉用于加热将焊管毛坯；

9、根据权利要求1所述的高精度钢管制造系统，其特征在于，还包括:

焊管机用于将钢板或带钢焊接成焊管毛坯。

10、根据权利要求1所述的高精度钢管制造系统，其特征在于，还包括:

轧管机用于轧制加热后的焊管毛坯，调整其管壁厚度。