CN102274870A - 不锈钢荒管的生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种不锈钢荒管的生产工艺，其工艺流程为：管坯→检验→剥皮→锯断→定心→加热→一次穿孔→二次穿孔→水淬→检验→修磨→冷拔，一次穿孔采用三辊斜轧穿孔机将管坯穿孔成厚壁空心坯，二次穿孔采用二辊斜轧穿孔机将厚壁空心坯减壁扩径成薄壁空心坯；管坯的直径为130-240mm；厚壁空心坯的直径为156-288mm，壁厚为12-42mm；薄壁空心坯的直径为202-373mm，壁厚为7-36mm。采用本发明的不锈钢荒管的生产工艺，缩短了生产周期，减少了切管焊头及退火次数，使材料损失率降到最低，提高了成材率；由于采用二次穿孔并合理地选择了穿孔机型，可避免内裂、壁厚不均等穿孔带来的缺陷，大大提高了成品钢管的质量。

Description

不锈钢荒管的生产工艺

技术领域

本发明涉及冶金工艺，特别涉及一种不锈钢荒管的生产工艺。

背景技术

在现有技术中，不锈钢荒管一般采用以下工艺流程生产：

管坯→检验→剥皮→锯断→定心→加热→穿孔→水淬→检验→修磨→冷扩和冷拔。

对于外径≥273mm的不锈钢荒管的生产，采用上述生产工艺容易造成荒管内壁产生裂缝，壁厚不均匀，需要大量的人工修磨。

发明内容

本发明的目的，在于克服上述现有技术存在的问题，提供一种不锈钢荒管的生产工艺。

本发明的目的是这样实现的：一种不锈钢荒管的生产工艺，其工艺流程为：管坯→检验→剥皮→锯断→定心→加热→穿孔→水淬→检验→修磨→冷扩和冷拔，其中的穿孔分两次进行，包括一次穿孔和二次穿孔，一次穿孔采用三辊斜轧穿孔机将管坯穿孔成厚壁空心坯，二次穿孔采用二辊斜轧穿孔机将厚壁空心坯减壁扩径成薄壁空心坯；所述的管坯的直径为130-240mm；所述的厚壁空心坯的直径为156-288mm，壁厚为12-42mm；所述的薄壁空心坯的直径为202-373mm，壁厚为7-36mm。

所述的二次穿孔中，采用的二辊斜轧穿孔机的轧辊直径为700mm，轧辊长度为450mm，送进角≥12°，轧辊转速＜60转/分，轧辊辊型采用小入口锥角或小锥角双锥度辊型。

本发明不锈钢荒管的生产工艺采用的设备主要包括剥皮机(连铸坯不剥皮)、锯切机、定心机、加热炉、一次穿孔机(三辊斜轧穿孔机)和二次穿孔机(二辊斜轧穿孔机)。以下是几个主要设备的特点及技术参数：

1、加热炉

有效使用：长22000mm；宽3200mm；

烧嘴双排炉顶布置10支；

燃料：煤气或天然气；

端进端出，出口设计有可移动的接钢槽；

最大产能；10吨/小时。

2、一次穿孔用三辊斜轧穿孔机组

2.1、设备技术参数

管坯规格：￠130～240mm；换辊型：￠65～130mm；

荒管规格：外径￠132～242mm；扩径穿孔：￠156～288mm；壁厚9～42mm；换辊型：外径￠68～132mm；壁厚7～12mm；

轧辊直径：￠500～380mm(130mm以上)；

          ￠400～350mm(130mm以下)；

轧辊长度：400mm；

碾轧角：0～6度；

送进角：0～12度。

2.2、设备性能

三辊斜轧穿孔机，是由三个主动轧辊与顶头构成环形孔型，从而取消了二辊斜轧穿孔的导板。三辊斜轧穿孔的运动学分析、咬入条件分析、轧制力计算和工模具设计的方法以及穿孔工艺制度中各参数的选定，均与二辊斜轧穿孔相类似。由于三辊穿孔机是三个轧辊彼此成120°角配置，轧辊从三个方向上来阻止金属的横向流动，所以横向扩展是很小的，这样由于横向扩展所引起的横向拉应力也大为减小，在三个轧辊共同压缩下，坯料在径向和横向都受压应力作用，这是因为横向拉应力很小，在横向由基本应力和附加应力组成的合成应力仍为压应力，因此在三辊穿孔机上径向应力与横向应力之差比二辊轧机要小得多，这就使剪应力难于达到屈服限而不产生塑性变形(或很小的塑性变形)，这样，产生管坯中心破裂的必要条件不存在，同时由于横向不存在拉应力，那么中心破裂的充分条件也不充分了。

由于三辊构成孔型的椭园度小，封闭性好，孔型轧槽底部和顶部各点间线速度差值小，金属表面受力及变形更加流畅，不均匀变形的应力状态得到极大改善，从而获得高精度的壁厚和光洁的内外表面质量。同时封闭良好的孔型也避免或减少了管端折叠和毛剌的形成。

三辊构成孔型使辊缝凸缘区(荒管既不与轧辊也不与芯棒接触的区域)比二辊减少30％，在轧制时辊缝处金属的纵向拉应力降低，减少了表面质量缺陷的产生，也使主要轧制工具的磨损均匀，降低了消耗。

所以，不论施加于管坯上的变形程度有多大，三辊机都不会出现孔腔，这样就避免了在荒管内壁产生撕裂的可能性。在三辊穿孔时金属的变形状态为两向压缩一向延伸，应力状态为两向压一向拉(轴向)，轴向滑动系数较二辊大15％～20％甚至更大，轴向滑动就小，使金属变形均匀，得到较好的壁厚偏差，也使得穿孔效率提高大大缩短了穿孔时间。这不仅对提高生产能力有利，而且对延长顶头寿命也有很大意义。

与二辊斜轧穿孔相比，三辊机具有以下优点

(1)扩大了可穿孔钢种的范围，适宜高合金钢(不锈钢)的轧制；

(2)由于无导板划伤和中心撕裂的问题，因此荒管内外表面质量较好；

(3)根据实验研究资料，单位能耗比二辊穿孔小33％～40％；

(4)穿孔效率比二辊穿孔提高15％～20％；

(5)荒管规格变换方便；

(6)荒管尺寸比较稳定，各荒管之间或同一根荒管头尾之间的外径差比二辊穿孔小，这一点对连轧管机组和二次穿孔是非常重要的；

(7)对中心疏松≥2.5级的连铸坯，穿孔性能良好。

3、二次穿孔用二辊斜轧穿孔机组

3.1、主要技术参数

轧辊直径：700mm；

轧辊长度：450mm；

送进角：≥12°；

轧辊转速：＜60转/分；

扩后外径：＜450mm；

扩后长度：＜6000mm。

3.2、强化穿孔扩径减壁的几项性能改进

(1)采用大送进角穿孔可以提高穿孔效率，减少纯穿孔时间，提高临界压缩率，送进角由原来常用的8°增大到12°～15°。

(2)适当放大轧辊直径，以适应大送进角引起轧制功率的增加的需要，并有利于在保持较高穿出速度的条件下实现大送进角低转速穿孔。

(3)合理设计轧辊辊型，采用小入口锥角或小锥角双锥度辊型，以避免因加大送进角使变形区长度缩短造成咬入困难和后轧卡故障。则：出口锥长度L2＞L1(入口锥长度)。

(4)采用大送进角低转速穿孔工艺，以适应受主电机功率限制的现有穿孔机实现大送进角穿孔。送进角加大15％、轧辊转速下降10％，主电机负荷降低6～8％，纯穿孔时间可缩短3～5％。

采用本发明的不锈钢荒管的生产工艺，缩短了生产周期，减少了切管焊头及退火次数，使材料损失率降到最低，提高了成材率；由于采用二次穿孔并合理地选择了穿孔机型，可避免内裂、壁厚不均等穿孔带来的缺陷，大大提高了成品钢管的质量。

4、其工艺特点

4.1二次穿孔一次加热：

(1)一次穿孔后温度不小于1000℃；

(2)二次穿孔无轴向阻力，穿孔时自然升温60℃；

4.2可减除因连铸带来的中心疏松而导致内裂纹等缺陷，很适宜连铸坯的穿孔(一般穿孔很难掌握)。

具体实施方式

本不锈钢荒管的生产工艺的工艺流程为：管坯→检验→剥皮→锯断→定心→加热→一次穿孔→二次穿孔→水淬→检验→修磨→冷扩和冷拔，其中的一次穿孔采用三辊斜轧穿孔机将管坯穿孔成厚壁空心坯，二次穿孔采用二辊斜轧穿孔机将厚壁空心坯减壁扩径成薄壁空心坯；所述的管坯的直径为130-240mm；所述的厚壁空心坯的直径为156-288mm，壁厚为12-42mm；所述的薄壁空心坯的直径为202-373mm，壁厚为7-36mm。

在二次穿孔中，采用的二辊斜轧穿孔机的轧辊直径为700mm，轧辊长度为450mm，送进角≥12°，轧辊转速＜60转/分，轧辊辊型采用小入口锥角或小锥角双锥度辊型。

本发明的不锈钢荒管的生产工艺，达到了用小直径管坯生产大直径不锈钢荒管的目的，以生产Φ273.5*9.53的荒管产品为例，其与原工艺的比较如下：

原工艺，先采用Φ200mm管坯穿孔得到Φ200mm*18mm荒管，再采用下述冷扩拔工序：Φ200mm*18mm→扩Φ220mm*18mm→扩Φ240mm*17.75mm→扩Φ262mm*17.75mm→扩Φ286mm*17.25mm→扩Φ310mm*17mm→拔Φ301mm*15.5mm→拔Φ294mm*14mm→拔Φ287mm*12.5mm→拔Φ280mm*11mm→拔Φ273.05mm*9.53mm。穿孔后，还需扩径5道次，拔制5道次，才能得到Φ273.5*9.53的荒管产品。

本发明不锈钢荒管的生产工艺，同样采用Φ200mm管坯，一次穿孔得Φ230mm*18mm(扩径率13％)，二次穿孔得Φ280mm*14mm(扩径率18％)，然后采用下述冷扩拔工序：Φ280mm*14mm→扩Φ294mm*14mm→拔Φ287mm*12.5mm→拔Φ280mm*11mm→拔Φ273.05mm*9.53mm。经二次穿孔后，仅需扩径1道次，拔制3道次，即可得到Φ273.5*9.53的荒管产品。

不锈钢荒管的生产工艺与原工艺设计相比，可缩短生产周期近40％，提高生产率达50％，节约成本30-50％。

Claims (2)

1.一种不锈钢荒管的生产工艺，其工艺流程为：管坯→检验→剥皮→锯断→定心→加热→穿孔→水淬→检验→修磨→冷扩和冷拔，其特征在于：所述的穿孔分两次进行，包括一次穿孔和二次穿孔，一次穿孔采用三辊斜轧穿孔机将管坯穿孔成厚壁空心坯，二次穿孔采用二辊斜轧穿孔机将厚壁空心坯减壁扩径成薄壁空心坯；所述的管坯的直径为130-240mm；所述的厚壁空心坯的直径为156-288mm，壁厚为12-42mm；所述的薄壁空心坯的直径为202-373mm，壁厚为7-36mm。

2.如权利要求1所述的不锈钢荒管的生产工艺，其特征在于：所述的二次穿孔中，采用的二辊斜轧穿孔机的轧辊直径为700mm，轧辊长度为450mm，送进角≥12°，轧辊转速＜60转/分，轧辊辊型采用小入口锥角或小锥角双锥度辊型。