CN102274941A - 一种具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，包括：采用离心铸造具有冶金结合层的双金属复合坯料作为管坯；将管坯两端封闭后对管坯进行加热；使该管坯的一段封闭；将封闭后的双金属复合管坯套在芯棒上，在芯棒的顶推力作用下，坯料依次通过预订数量的直径逐渐变小的圆形轧辊孔型热轧成荒管以进行减径、减壁及延伸。本发明采用离心铸造技术生产的双金属复合管坯作为制造管材原料，其两层金属的结合面在坯料时已经形成冶金结合层。加热时将空心管坯的开口封闭，环型炉形成还原气氛，能使双金属复合管坯的表面氧化铁皮较少。

Description

一种具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法

技术领域

本发明涉及制造领域，尤其涉及一种具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法。

背景技术

中国是钢铁大国，有40多年的不锈钢无缝钢管生产历史。特别是最近20年不锈钢无缝钢管的生产技术有了长足的进步。但是和国际先进水平相比，我国不锈钢管在生产工艺、装备水平、操作技术、产品质量等方面尚有较大的差距。

现有的双金属复合无缝管的制造技术主要有机械成型工艺和冶金成型工艺。机械复合成型工艺主要有：1.冷拔法，该方法具有设备投资少，上马快。同一套设备既能生产外复合管，又能生产内复合管。选用的管坯既可以是无缝钢管，又可以是焊接钢管；2.爆炸复合法，该方法的优点是可以生产各种材质匹配的复合钢管，包括轻金属与钢的复合，缺点是界面结合区易形成波形，管坯长度受到限制。冶金复合成型的主要工艺有：1.热加工法，这种方法是固态金属通过热塑性变形而获得结合的方法，在热加工工艺中主要是采用周期轧管法及挤压法；2.冷加工扩散退火法，这种方法与热加工方法最大的不同是：首先将不同材质的管坯分别制成冷轧或冷拔无缝管，其次在内层管坯的外侧缠绕一层特制的低熔点中间薄带，经冷拔后，再进行高温扩散退火。

从双金属复合管应用的角度分析，机械成型及冶金成型工艺制造的双金属复合无缝管均能达到节约贵重金属，降低材料应用成本的目的。机械结合成型产品，因其工艺相对较简单，工序较少，生产成本低，主要使用于结合强度要求不高的领域。但因其复合产品的致命的质量问题是有宏观间隙，施工管理不当将给用户带来严重的损失。且与复合管配套的管件也不能成型。冶金结合成型产品刚好相反，其工艺比较复杂，生产成本较高，但因其成型工艺可以实现包覆材料与基材界面的冶金结合，质量优良，可以广泛用于炼油、化工、原油及天然气工业等。

发明内容

为了解决现有技术中具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法的缺陷，本发明的目的是提出一种更为经济、产品质量更好的具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法。

为达到上述目的，本发明的实施例提出了一种具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，包括：

步骤1、采用离心铸造具有冶金结合层的双金属复合坯料作为管坯；

步骤2、将管坯两端封闭后对管坯进行加热；

步骤3、使该管坯的一段封闭；

步骤4、将封闭后的双金属复合管坯套在芯棒上，在芯棒的顶推力作用下，坯料依次通过预订数量的直径逐渐变小的圆形轧辊孔型热轧成荒管以进行减径、减壁及延伸。

作为上述技术方案的优选，所述步骤2具体为：

步骤211、用高温石棉封堵住空心管坯的两端孔洞；

步骤212、将双金属复合管坯放入温度为600℃的环形加热炉非加热区中，预热区温度900℃的，预热75分钟；然后加热到1100℃，加热45分钟；然后保持1160℃，均热保温30分钟。

作为上述技术方案的优选，所述步骤2具体为：

步骤221、用高温石棉封堵住空心管坯的两端孔洞；

步骤222、将双金属复合管坯放入温度为750℃的环形加热炉非加热区中，预热区温度950℃的，预热70分钟；然后加热到1300℃，加热40分钟；然后在1180℃，均热保温25分钟。

作为上述技术方案的优选，所述步骤2具体为：

步骤231、用高温石棉封堵住空心管坯的两端孔洞；

步骤232、双金属复合管坯放入温度为650℃的环形加热炉非加热区中，预热区温度850℃的，预热80分钟；然后加热到1080℃，加热50分钟；然后在1180℃，均热保温35分钟。

作为上述技术方案的优选，所述方法还包括：

步骤a、在双金属复合管坯中均匀涂抹玻璃粉以润滑。

作为上述技术方案的优选，所述步骤a具体为：

步骤a1、将双金属复合管坯两端封住的高温石棉去除，并用高压风吹扫干净；

步骤a2、将玻璃粉放入管坯内，并随着管坯的滚动使玻璃粉均匀附着在管坯内壁，形成预设厚度的玻璃分层。

作为上述技术方案的优选，所述步骤3具体为：

用缩口机将双金属复合管坯的一段压缩以封闭。

作为上述技术方案的优选，所述方法还包括：

步骤5、对双金属复合管坯再进行热处理、矫直、切头尾、内喷外抛、酸洗、检验。

本发明实施例的具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，有益效果在于：采用离心铸造技术生产的双金属复合管坯作为制造管材原料，其两层金属的结合面在坯料时已经形成冶金结合层。加热时将空心管坯的开口封闭，环型炉形成还原气氛，能使双金属复合管坯的表面氧化铁皮较少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例的流程示意图；

图2为本发明第二实施例的流程示意图；

图3为本发明第三实施例的流程示意图；

图4为本发明第四实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

本发明第一实施例提出了一种具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，其流程如图1所示的，包括：

步骤101、采用离心铸造具有冶金结合层的双金属复合坯料作为管坯；

步骤102、将管坯两端封闭后对管坯进行加热；

步骤103、使该管坯的一段封闭；

步骤104、将封闭后的双金属复合管坯套在芯棒上，在芯棒的顶推力作用下，坯料依次通过预订数量的直径逐渐变小的圆形轧辊孔型热轧成荒管以进行减径、减壁及延伸。

本发明实施例的具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，采用离心铸造技术生产的双金属复合管坯作为制造管材原料，其两层金属的结合面在坯料时已经形成冶金结合层。加热时将空心管坯的开口封闭，环型炉形成还原气氛，能使双金属复合管坯的表面氧化铁皮较少。

第二实施例

本发明第二实施例提出了一种具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，可以用来外层材料为碳钢10，内层材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti的不锈钢双金属复合管，复合管规格为Φ102×12mm。其具体流程如图2所示包括：

步骤201、采用离心铸造具有冶金结合层的双金属复合坯料作为管坯；根据复合管规格选取所浇铸的离心坯规格为外径Φ206mm，内径Φ114mm，长度1500mm； 

步骤202、对双金属复合管坯的内外表面及端面进行机械加工以修坯。其中步骤202具体为：首先用带锯去掉非浇注端80mm的端头，保留浇注端，这样浇注端可以作为“杯底”；再采用外车内镗的方法加工去掉内外表面单边各3mm；机加工之后将取样进行性能检验及整体探伤；加工后的管坯规格为外径Φ200mm，内径Φ120mm；然后将双金属复合管坯采用清洗液进行表面清洗、风干；

步骤203、用高温石棉封堵住空心管坯的两端孔洞；

步骤204、将双金属复合管坯放入温度为600℃的环形加热炉非加热区中，预热区温度900℃的，预热75分钟；然后加热到1100℃，加热45分钟；然后保持1160℃，均热保温30分钟；

步骤205、在双金属复合管坯中均匀涂抹玻璃粉以润滑；具体方法可以为：用铁钩取出双金属复合管坯两端封住的高温石棉，再用4Mpa的高压风吹扫干净，把玻璃粉放入铁管做成的长槽，伸入空心管坯内孔，倒入空心管坯内表面，玻璃粉在管坯滚动过程中将均匀的铺满内表面，玻璃粉厚度约0.5mm，添加的玻璃粉将起到润滑作用；

步骤206、用缩口机将双金属复合管坯距浇注端长100mm的端部压缩成“杯底”，并通过辊道运输至顶管机的中心线；其中，杯底是指将该双金属复合管坯的一段封闭；

步骤207、将带有“杯底”的双金属复合管坯套在芯棒上，在芯棒的顶推力作用下，坯料依次通过8个直径逐渐变小的圆形轧辊孔型热轧成荒管，规格为Φ133×12mm，坯料至荒管的延伸率为4.4；

步骤208、荒管在960℃进入定减径机，荒管在8架三辊定减径机上减径延伸成需要的成品钢管，规格为Φ102×12mm。经定减径后的双金属复合管再进行热处理、矫直、切头尾、内喷外抛、酸洗、检验。

本发明第二实施例可以制造出外层为碳钢10，内层为不锈钢1Cr18Ni9Ti的Φ102×12mm具有冶金结合的双金属复合无缝管。本发明方法与其他生产具有冶金结合的双金属复合无缝管工艺相比，制造成本降低10%以上。由于在双金属复合管坯内表面添加了玻璃粉润滑剂，能够改善热轧的润滑条件，提高管材的表面质量。由于采用顶管技术，其变形特点类似于连轧，为纵向延伸，辊模由3～4个轧辊构成封闭孔型，变形条件好，可生产高合金材料，完全满足各种双金属复合材料的延伸变形条件。本发明是离心铸造空心管坯及顶管技术的结合，制造工艺灵活，可以生产各种规格尺寸，包括各种覆层比例的双金属复合无缝管，与其他生产具有冶金结合的双金属复合管工艺相比，成材率提高5～15%。

第三实施例

本发明第三实施例提出了一种具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，可以用来外层材料为低合金12CrMo，内层材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti的不锈钢双金属复合管，复合管规格为Φ89×10mm。其具体流程如图3所示包括：

步骤301、采用离心铸造具有冶金结合层的双金属复合坯料作为管坯；根据复合管规格选取所浇铸的离心坯规格为外径Φ206mm，内径Φ110mm，长度1200mm；

步骤302、对双金属复合管坯的内外表面及端面进行机械加工以修坯。其中步骤302具体为：首先用带锯去掉非浇注端80mm的端头，保留浇注端，这样浇注端可以作为“杯底”；再采用外车内镗的方法加工去掉内外表面单边各3mm；机加工之后将取样进行性能检验及整体探伤；加工后的管坯规格为外径Φ200mm，内径Φ116mm；然后将双金属复合管坯采用清洗液进行表面清洗、风干；

步骤303、用高温石棉封堵住空心管坯的两端孔洞；

步骤304、将双金属复合管坯放入温度为750℃的环形加热炉非加热区中，预热区温度950℃的，预热70分钟；然后加热到1300℃，加热40分钟；然后在1180℃，均热保温25分钟；

步骤305、在双金属复合管坯中均匀涂抹玻璃粉以润滑；具体方法可以为：用铁钩取出双金属复合管坯两端封住的高温石棉，再用6Mpa高压风吹扫干净，把玻璃粉放入铁管做成的长槽，伸入空心管坯内孔，倒入空心管坯内表面，玻璃粉在管坯滚动过程中将均匀的铺满内表面，玻璃粉厚度约0.4mm，添加的玻璃粉将起到润滑作用；

步骤306、用缩口机将双金属复合管坯距浇注端长100mm的端部压缩成“杯底”，并通过辊道运输至顶管机的中心线；

步骤307、将带有“杯底”的双金属复合管坯套在芯棒上，在芯棒的顶推力作用下，坯料依次通过10个直径逐渐变小的圆形轧辊孔型热轧成荒管，规格为Φ127×10mm，坯料至荒管的延伸率为5.7；

步骤308、荒管在980℃进入定减径机，荒管在12架三辊定减径机上减径延伸成需要的成品钢管，规格为Φ89×10mm，即可得到具有冶金结合的双金属复合无缝管。经定减径后的双金属复合管再进行热处理、矫直、切头尾、内喷外抛、酸洗、检验以后，即可得到外层为碳钢12CrMo，内层为不锈钢1Cr18Ni9Ti的Φ89×10mm具有冶金结合的双金属复合无缝管。

本发明第三实施例可以制造出外层材料为低合金12CrMo，内层材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti的不锈钢双金属复合管。本发明方法与其他生产具有冶金结合的双金属复合无缝管工艺相比，制造成本降低10%以上。由于在双金属复合管坯内表面添加了玻璃粉润滑剂，能够改善热轧的润滑条件，提高管材的表面质量。由于采用顶管技术，其变形特点类似于连轧，为纵向延伸，辊模由3～4个轧辊构成封闭孔型，变形条件好，可生产高合金材料，完全满足各种双金属复合材料的延伸变形条件。本发明是离心铸造空心管坯及顶管技术的结合，制造工艺灵活，可以生产各种规格尺寸，包括各种覆层比例的双金属复合无缝管，与其他生产具有冶金结合的双金属复合管工艺相比，成材率提高5～15%。

第四实施例

本发明第四实施例提出了一种具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，可以用来外层材料为碳钢10，内层材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti的不锈钢双金属复合管，复合管规格为Φ73×9mm。其具体流程如图4所示包括：

步骤401、采用离心铸造具有冶金结合层的双金属复合坯料作为管坯；根据复合管规格选取所浇铸的离心坯规格为外径Φ206mm，内径Φ98mm，长度800mm；

步骤402、对双金属复合管坯的内外表面及端面进行机械加工以修坯。其中步骤402具体为：首先用带锯去掉非浇注端60mm的端头，保留浇注端，这样浇注端可以作为“杯底”；再采用外车内镗的方法加工去掉内外表面单边各3mm；机加工之后将取样进行性能检验及整体探伤；加工后的管坯规格为外径Φ200mm，内径Φ1044mm；然后将双金属复合管坯采用清洗液进行表面清洗、风干；

步骤403、用高温石棉封堵住空心管坯的两端孔洞；

步骤404、将双金属复合管坯放入温度为650℃的环形加热炉非加热区中，预热区温度850℃的，预热80分钟；然后加热到1080℃，加热50分钟；然后在1180℃，均热保温35分钟；

步骤405、在双金属复合管坯中均匀涂抹玻璃粉以润滑；具体方法可以为：用铁钩取出双金属复合管坯两端封住的高温石棉，再用5Mpa高压风吹扫干净，把玻璃粉放入铁管做成的长槽，伸入空心管坯内孔，倒入空心管坯内表面，玻璃粉在管坯滚动过程中将均匀的铺满内表面，玻璃粉厚度约0.6mm，添加的玻璃粉将起到润滑作用；

步骤406、用缩口机将双金属复合管坯距浇注端长100mm的端部压缩成“杯底”，并通过辊道运输至顶管机的中心线；其中，杯底是指将该双金属复合管坯的一段封闭；

步骤407、将带有“杯底”的双金属复合管坯套在芯棒上，在芯棒的顶推力作用下，坯料依次通过12个直径逐渐变小的圆形轧辊孔型热轧成荒管，规格为Φ114×9mm，坯料至荒管的延伸率为7.7；

步骤408、荒管在1000℃进入定减径机，荒管在14架三辊定减径机上减径延伸成需要的成品钢管，规格为Φ73×9mm，即可得到具有冶金结合的双金属复合无缝管。经定减径后的双金属复合管再进行热处理、矫直、切头尾、内喷外抛、酸洗、检验以后，即可得到外层为碳钢10，内层为不锈钢1Cr18Ni9Ti的Φ73×9mm具有冶金结合的双金属复合无缝管。

本发明第四实施例可以制造出外层材料为碳钢10，内层材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti的Φ73×9mm具有冶金结合的双金属复合无缝管。本发明方法与其他生产具有冶金结合的双金属复合无缝管工艺相比，制造成本降低10%以上。由于在双金属复合管坯内表面添加了玻璃粉润滑剂，能够改善热轧的润滑条件，提高管材的表面质量。由于采用顶管技术，其变形特点类似于连轧，为纵向延伸，辊模由3～4个轧辊构成封闭孔型，变形条件好，可生产高合金材料，完全满足各种双金属复合材料的延伸变形条件。本发明是离心铸造空心管坯及顶管技术的结合，制造工艺灵活，可以生产各种规格尺寸，包括各种覆层比例的双金属复合无缝管，与其他生产具有冶金结合的双金属复合管工艺相比，成材率提高5～15%。

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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，其特征在于，包括：

步骤1、采用离心铸造具有冶金结合层的双金属复合坯料作为管坯；

步骤2、将管坯两端封闭后对管坯进行加热；

步骤3、使该管坯的一段封闭；

步骤4、将封闭后的双金属复合管坯套在芯棒上，在芯棒的顶推力作用下，坯料依次通过预订数量的直径逐渐变小的圆形轧辊孔型热轧成荒管以进行减径、减壁及延伸。

2.根据权利要求1所述的具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

步骤211、用高温石棉封堵住空心管坯的两端孔洞；

步骤212、将双金属复合管坯放入温度为600℃的环形加热炉非加热区中，预热区温度900℃的，预热75分钟；然后加热到1100℃，加热45分钟；然后保持1160℃，均热保温30分钟。

3.根据权利要求1所述的具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

步骤221、用高温石棉封堵住空心管坯的两端孔洞；

步骤222、将双金属复合管坯放入温度为750℃的环形加热炉非加热区中，预热区温度950℃的，预热70分钟；然后加热到1300℃，加热40分钟；然后在1180℃，均热保温25分钟。

4.根据权利要求1所述的具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

步骤231、用高温石棉封堵住空心管坯的两端孔洞；

步骤232、双金属复合管坯放入温度为650℃的环形加热炉非加热区中，预热区温度850℃的，预热80分钟；然后加热到1080℃，加热50分钟；然后在1180℃，均热保温35分钟。

5.根据权利要求1所述的具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，其特征在于，所述方法还包括：

步骤a、在双金属复合管坯中均匀涂抹玻璃粉以润滑。

6.根据权利要求5所述的具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，其特征在于，所述步骤a具体为：

步骤a1、将双金属复合管坯两端封住的高温石棉去除，并用高压风吹扫干净；

步骤a2、将玻璃粉放入管坯内，并随着管坯的滚动使玻璃粉均匀附着在管坯内壁，形成预设厚度的玻璃分层。

7.根据权利要求1所述的具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

用缩口机将双金属复合管坯的一段压缩以封闭。

8.根据权利要求1所述的具有冶金结合层的双金属复合无缝管的制造方法，其特征在于，所述方法还包括：

步骤5、对双金属复合管坯再进行热处理、矫直、切头尾、内喷外抛、酸洗、检验。

Images