CN102764958B - 冷轧/冷拔精密焊接钢管制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷轧/冷拔精密焊接钢管制造工艺，具有如下步骤：1）投料，2）纵剪，3）焊管加工，4）成品焊管进行高温去油脱脂处理，高温清洗，5）高温去油脱脂处理后的焊管进行无氧化退火处理，6）将退火处理好的焊管头部打尖并涂浸轧制/拔制润滑油，7）冷轧/冷拔机组对焊管进行冷轧/冷拔加工，8）综合检验，包装入库。本发明通过冷拔或冷轧工艺后，管体的内外表面通过挤压形成了致密的硬化膜层，显著提高了钢管的抗拉强度，表面硬度和耐磨性，扩大了钢管适用范围。同时无氧化退火处理工艺的应用，消除了酸洗、磷化、涂脱水油工序，缩短了工艺流程，降低了工艺过程的材料消耗和能耗，提高了工作效率，降低了成本。

Description

冷轧/冷拔精密焊接钢管制造工艺

技术领域

本发明涉及一种冷轧/冷拔精密焊接钢管制造工艺。

背景技术

随着优质带钢连轧生产的迅速发展以及焊接和检验技术的进步，焊缝质量不断提高，焊接钢管的品种规格日益增多，并在越来越多的领域代替了无缝钢管。焊接钢管比无缝钢管成本低、生产效率高。而作为精密级的焊接钢管，在耐磨性、表面硬度、抗拉强度等方面均具备了较高性能，甚至可以完全取代无缝钢管使用。而目前精密焊接钢管的制造工艺，在工艺参数的选用、工艺过程的调整方面仍然存在不足，尤其在热处理方面，采用普通的退火工艺，容易在钢管表面产生氧化皮，需通过酸洗处理去掉氧化皮，影响钢管表面质量，同时酸洗所用的酸液也对环境造成污染，相应地也造成工艺流程的复杂，增加材料和能源的消耗，制造成本上升。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种能有效提高焊接钢管质量，降低消耗，减少环境污染的冷轧/冷拔精密焊接钢管制造工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种冷轧/冷拔精密焊接钢管制造工艺，具有如下步骤：

1）、投料，钢卷板验收后，按炉/批号投料进入纵剪机组；

2）、纵剪，钢卷板放入开卷机开卷后进行纵剪加工，纵剪时钢带运行速度为70～100m/min,纵剪刀具滚切转速为60～90rpm,纵剪完毕为防止接触的钢带在运送过程中，发生搓动现象而影响钢带侧面质量，在钢带与钢带的接触面之间，也垫上一层10mm厚的毛毡垫，最后通过收卷机收卷后，转入焊管机组；

3）、焊管机组对纵剪好的钢板加工成焊管，包括如下工序：

开卷→剪切和对焊→盘式活套→焊管粗成型→焊管精成型→焊缝导向→焊接挤压→焊缝内外去毛刺→内外焊缝光整→水冷却→涡流探伤检测→焊管定径→测速→矫直→飞锯定尺切断→检验→焊管成品；

其中，盘式活套的输送辊上加装的制动器对钢带的制动力为1.0～2.5kg；焊接挤压：焊接辊直径25mm，壁厚1.0～2.0mm，挤压力1.5～1.8kg，运行速度30～40m/min；焊缝内外去毛刺：剃刀刀刃平面与焊管轴线夹角29～31°，剃刀刀刃前夹角29～31°，后夹角6～8°；测速：测速用接触头接触压力50～80N；飞锯定尺切断：切断刀具前夹角17～18°，后夹角11～13°；

4）、成品焊管进行高温去油脱脂处理，并对脱脂后的焊管进行两次高温水清洗，所用脱脂液温度为85～95℃，高温水温度为85～95℃；

5）、去油脱脂处理后的焊管进行无氧化退火处理，向无氧化退火炉中通入浓度为4.0～6.5%的一氧化碳保护气体，对保护气体进行二次水冷却，使保护气体温度从600～700℃下降到20～30℃，冷却水压力控制在0.3～0.4MPa；

6）、将退火处理好的焊管头部打尖后，在打尖好的光滑表面制造防滑凸点，凸点高度为0.5～1.5mm，凸点直径为1.0～2.0mm，并在焊管头部涂浸轧制/拔制润滑油，润滑油温度控制在15～18℃；

7）、将上述处理好的焊管通过冷轧/冷拔机组进行冷轧/冷拔加工，在冷轧/冷拔过程中，焊管运行速度为20～22m/min,最终得到精密焊管；

8）、综合检验，包装入库。

具体说，在所述步骤2）中，当钢带厚度为1.0～2.0mm时，钢带运行速度为95～100m/min；钢带厚度为2.0～3.0mm时，钢带运行速度为85～95m/min；钢带厚度为3.0～5.0mm时，钢带运行速度为70～85m/min。

所述步骤3）中，盘式活套时，当钢带厚度为1.0～2.0mm时，制动器对钢带的制动力为1.0～1.5kg，钢带厚度为2.0～3.0mm时，制动力为1.5～2.0kg，钢带厚度为3.0～5.0mm时，制动力为2.0～2.5kg。

进一步说，步骤5）中，所述的一氧化碳浓度为5.5%，一氧化碳第一次水冷却温度从600～700℃下降到150～200℃，第二次水冷却温度从150～200℃下降到20～30℃。

本发明的有益效果是：本发明通过冷拔或冷轧工艺后，管体的内外表面通过挤压形成了致密的硬化膜层，显著提高了钢管的抗拉强度、表面硬度和耐磨性，扩大了钢管适用范围。同时无氧化退火处理工艺的应用，消除了酸洗、磷化、涂脱水油工序，缩短了工艺流程，降低了工艺过程的材料消耗和能耗，提高了工作效率，降低了成本。

具体实施方式

一种冷轧/冷拔精密焊接钢管制造工艺，具有如下步骤：

1）、投料，选用3mm厚的钢卷板作为原材料，按炉/批号投料进入纵剪机组；

2）、纵剪，钢卷板放入开卷机开卷后进行纵剪加工，加工时，在纵剪机组工作台上，铺设10mm厚的毛毡垫，并在毛毡垫上涂上润滑油，有利于钢带在毛毡垫上滑动，同时也可以减少钢带与毛毡垫之间摩擦所产生的发热，钢带在纵剪时的运行速度为85m/min,纵剪刀具滚切转速为82rpm,纵剪完毕通过收卷机收卷后，转入焊管机组；

3）、将焊管机组对纵剪好的钢板加工成焊管，包括如下工序：

开卷→剪切和对焊→盘式活套→焊管粗成型→焊管精成型→焊缝导向→焊接挤压→焊缝内外去毛刺→内外焊缝光整→水冷却→涡流探伤检测→焊管定径→测速→矫直→飞锯定尺切断→检验→焊管成品；

在上述工序中，在钢带剪切后，实施两块钢带对焊时，焊缝高度要超过钢带平面高0.12mm，以保证钢带接头处的焊接质量；为了保证钢带进入焊管机组后，焊缝焊接运行速度均匀平稳，保证焊缝质量，在盘式活套的输送辊上加装了可以调节制动力的制动器，制动器对钢带的制动力控制在2.0kg；严格控制焊接辊挤压力，保证焊管焊缝焊接质量，焊接辊的直径选用25mm，壁厚1.5mm，挤压力1.7kg，运行速度38m/min；为了保证后续工序拔制或轧制焊管焊缝质量及尺寸精密，形位公差，在焊管焊缝内外同步去除毛刺用的剃刀，将剃刀刀刃平面与焊管轴线夹角控制在30°，剃刀刀刃前夹角为30°，后夹角为7°，剃刀刀刃尖倒角r为0.06mm，为了保证经过拔制或轧制的焊管整体壁厚均匀，在去除内外毛刺时候，毛刺高度控制0.1mm。为了提高制管时的测速精度，用高耐磨合金钢作为接触头，防止接触压力过大，压坏焊管表面，压力过小，测量不精确，施加接触压力65N。为了克服飞锯定尺切断刀具磨损快，不锋利，排屑不畅，选用刀具前夹角为18°，后夹角12°，剃刀刀刃尖倒角r为0.04mm。

4）、成品焊管进行高温去油脱脂处理，并对脱脂后的焊管进行两次高温水清洗，所用脱脂液温度为90℃，高温水温度为90℃；一次高温水清洗和二次高温水清洗，要求温度90°C。

5）、去油脱脂处理后的焊管进行无氧化退火处理，向无氧化退火炉中通入浓度为5.5%的一氧化碳保护气体，对一氧化碳气体进行二次水冷却，使保护气体温度从650℃下降到25℃，冷却水压力控制在0.35MPa；

在满足焊管热处理质量要求的情况下，为了达到节能，降低成本，节约为产生一氧化碳所用的天然气用量，将一氧化碳保护气体浓度由原来常规的8%下降到5.5%，达到焊管无氧化的目的。为稳定一氧化碳保护气体的稳定性，由炉子发生器产生的一氧化碳气体温度650℃，经过第一次水冷却装置，下降到180℃，再经过第二次水冷却装置，下降到25℃，这样，进入冷冻机前的保护气体温度非常稳定。原来只有一个水冷却装置，一氧化碳气体温度650℃一下子下降到25℃，温度波动大、梯度大。同时，为了稳定一氧化碳保护气体的稳定性，保证由炉子发生器产生的一氧化碳气体温度经过二次水冷却，使保护气体温度从650℃下降到25℃，将原来冷却水压力0.15MPa提高到0.35MPa，增加冷却水流速，提高循环速率，及时带走热量。

6）、将退火处理好的焊管头部打尖后，在打尖好的光滑表面制造防滑凸点，凸点高度为0.1mm，凸点直径为1.5mm，防滑凸点可以防止拔制焊管受力时，夹具与焊管头部产生滑动。打尖完毕后，在焊管头部涂浸轧制/拔制润滑油，润滑油温度控制在16℃；

7）、将上述处理好的焊管通过冷轧/冷拔机组进行冷轧/冷拔加工。在冷轧/冷拔过程中，焊管运行速度为21m/min,最终得到精密焊管。

为了保证拔制或轧制焊管表面质量，达到粗糙度0.4um以下，将冷拔或冷轧焊管运送速度由原来的30～35m/min，降低到20～22m/min，保证焊管在拔制或轧制过程中，充分有变形时间，变形过程均匀和稳定。为了保证涂浸拔制或轧制焊管内外表面充分有润滑油，油膜在焊管内外表面充分均匀，而且在拔制或轧制过程中稳定，将润滑油温度控制在15～18℃范围，不随着气候温度变化，造成润滑油粘度变化，从而影响拔制或轧制焊管时候的表面质量细微变化，将焊管表面质量粗糙度控制住0.4um以下。

8）、综合检验，包装入库。

通过本发明专利工艺实施后，焊管通过冷拔或冷轧工艺后，管体的内外表面通过挤压形成了致密的硬化膜层，显著提高了钢管的抗拉强度、表面硬度和耐磨性，扩大了钢管适用范围。拔制或轧制焊管前抗拉强度：450-480MPa，硬度：HRB82-86，拔制或轧制焊管后抗拉强度：530-560MPa，硬度：HRB94-96。

原来的精密焊接钢管的制造工艺中，采用普通退火炉对焊管进行退火或正火，容易产生非常厚的氧化皮，减少了钢管实际壁厚和长度；普通退火炉对焊管进行退火或正火后，必须进行硫酸或者盐酸浸泡去氧化皮处理，这样，硫酸或者盐酸对环境污染非常大，对操作工人的身体也造成极大的伤害，也不安全；由普通退火炉对焊管进行退火或正火，硫酸或者盐酸浸泡去氧化皮处理后，必须进行磷化处理，才能够进行后续的拔制或轧制，磷化液对环境污染也是非常大的；由普通退火炉对焊管进行退火或正火，生成氧化皮，经过硫酸或者盐酸浸泡处理，进行磷化处理后，钢管质量减少了，并且，钢管内外表面都有被酸或盐腐蚀的0.05mm大小不等的小针眼麻坑现象，破坏了钢管表面质量，需要后续工序和费用来处理。本发明所述的制造工艺在退火热处理上采用无氧化退火处理，消除了酸洗、磷化、涂脱水油工序，缩短了工艺流程，降低了工艺过程的材料消耗和能耗，提高了工作效率，降低了成本。工艺流程内免除酸洗、磷化工序，实现绿色环保的生产工艺。无氧化退火，去除了普通加热炉退火/正火钢管时产生的氧化皮后材料的损耗，消除对环境的污染，提高了材料利用率。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种冷轧/冷拔精密焊接钢管制造工艺，其特征是：具有如下步骤：

1）、投料，钢卷板验收后，按炉/批号投料进入纵剪机组；

2）、纵剪，钢卷板放入开卷机开卷后进行纵剪加工，纵剪时钢带运行速度为70～100m/min,纵剪刀具滚切转速为60～90rpm,纵剪完毕通过收卷机收卷后，转入焊管机组；

3）、焊管机组对纵剪好的钢板加工成焊管，包括如下工序：

开卷→剪切和对焊→盘式活套→焊管粗成型→焊管精成型→焊缝导向→焊接挤压→焊缝内外去毛刺→内外焊缝光整→水冷却→涡流探伤检测→焊管定径→测速→矫直→飞锯定尺切断→检验→焊管成品；

其中，盘式活套的输送辊上加装的制动器对钢带的制动力为1.0～2.5kg；焊接挤压：焊接辊直径25mm，壁厚1.0～2.0mm，挤压力1.5～1.8kg，运行速度30～40m/min；焊缝内外去毛刺：剃刀刀刃平面与焊管轴线夹角29～31°，剃刀刀刃前夹角29～31°，后夹角6～8°；测速：测速用接触头接触压力50～80N；飞锯定尺切断：切断刀具前夹角17～18°，后夹角11～13°；

4）、成品焊管进行高温去油脱脂处理，并对脱脂后的焊管进行两次高温水清洗，所用脱脂液温度为85～95℃，高温水温度为85～95℃；

5）、高温去油脱脂处理后的焊管进行无氧化退火处理，向无氧化退火炉中通入浓度为4.0～6.5%的一氧化碳保护气体，对保护气体进行二次水冷却，使保护气体温度从600～700℃下降到20～30℃，冷却水压力控制在0.3～0.4MPa；

6）、将退火处理好的焊管头部打尖后，在打尖好的光滑表面制造防滑凸点，凸点高度为0.5～1.5mm，凸点直径为1.0～2.0mm，并在焊管头部涂浸轧制/拔制润滑油，润滑油温度控制在15～18℃；

7）、将上述处理好的焊管通过冷轧/冷拔机组进行冷轧/冷拔加工，在冷轧/冷拔过程中，焊管运行速度为20～22m/min,最终得到精密焊管；

8）、综合检验，包装入库。

2.根据权利要求1所述的冷轧/冷拔精密焊接钢管制造工艺，其特征是：所述步骤2）中，钢带厚度为1.0～2.0mm时，钢带运行速度为90～100m/min；钢带厚度为2.0～3.0mm时，钢带运行速度为85～95m/min；钢带厚度为3.0～5.0mm时，钢带运行速度为70～85m/min。

3.根据权利要求1所述的冷轧/冷拔精密焊接钢管制造工艺，其特征是：所述步骤3）中，盘式活套工序中，钢带厚度为1.0～2.0mm时，制动力为1.0～1.5kg，钢带厚度为2.0～3.0mm时，制动力为1.5～2.0kg，钢带厚度为3.0～5.0mm时，制动力为2.0～2.5kg。

4.根据权利要求1所述的冷轧/冷拔精密焊接钢管制造工艺，其特征是：所述的一氧化碳浓度为5.5%，一氧化碳第一次水冷却温度从600～700℃下降到150～200℃，第二次水冷却温度从150～200℃下降到20～30℃。