CN103286157B - 一种冶金结合耐磨复合管的热轧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冶金结合耐磨复合管的热轧方法，属于轧管方法领域。本发明首先采用离心浇注工艺生产出外低碳钢内高碳铬轴承钢的离心坯料；然后经过穿孔变形操作或穿定变形操作，此操作中采用小的延伸系数，最后再经过一次穿轧定变形操作，此操作中采用大的延伸系数，最后得到目标复合管。本发明采用了两次变形工序，第一次的穿孔变形操作或穿定变形操作改善了离心坯料的铸态组织，细化了晶粒，提高了离心坯料的塑性，第二次的穿轧定变形操作用于生产出要求规格的成品复合管；本发明有效避免了外低碳钢内高碳铬轴承钢冶金结合耐磨复合管生产时内壁出现的轧折、内翘皮等缺陷，大大提高其成材率和经济效益，成材率达到90%。
Description
技术领域
本发明涉及轧管方法领域。
背景技术
冶金结合耐磨复合管的外层材质为低碳钢，内层材质为高碳铬轴承钢；冶金结合耐磨复合管的优点是：内层壁具有较高的硬度、耐磨性，而外层壁具有一定的韧性、强度。外层壁对内层壁具有良好的包裹、保护作用，降低了管子的脆性，提高了使用寿命和安全性，是输送水泥砂浆的理想管材。
冶金结合耐磨复合管的制造过程是：（1）采用离心铸造工艺，首先浇注外层合金，然后把内层合金浇注到管模内，制备出冶金结合离心坯料；（2）机加工去掉内壁、外壁的气孔、麻面、渣层；（3）将具有冶金结合层的管坯加热到一定温度，在挤压机中挤压成型。离心铸造态坯料，内层合金的晶粒粗大，塑性差，采用挤压工艺生产，材料受到三向压应力的作用，挤压出的管子表面质量较好。但是，挤压工艺的缺点是金属收得率较低、成本高，对于低附加值的产品限制了其应用。
为降低生产成本，采用热轧的工艺进行生产，工艺为：（1）坯料在环形炉中加热到1120℃-1230℃；（2）经正常的穿孔、轧管、定径工序生产。通过现有的热轧工艺生产的外低碳钢内高碳铬轴承钢复合管的内壁出现了大量轧折、翘皮等缺陷，如图2所示，合格率仅30%。
发明内容
为了克服现有热轧工艺生产复合管时产生的轧折、翘皮缺陷，本发明提供一种冶金结合耐磨复合管的热轧方法，该方法可以有效避免复合管内壁上的轧折、内翘皮等缺陷，大大提高复合管的成材率和经济效益。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种冶金结合耐磨复合管的热轧方法，工艺步骤如下：
第一步，采用离心铸造工艺，首先浇注外层合金，再浇注内层合金，制备成冶金结合耐磨复合管的离心坯料；
第二步，对第一步得到的离心坯料进行退火；
第三步，将第二步得到的离心坯料的外壁单边加工掉4mm以上,内壁单边加工掉4mm以上；
第四步，将第三步处理好的离心坯料均匀加热到1120℃-1230℃；
第五步，进行穿孔变形操作或穿定变形操作，得到第一钢管；
第六步，将第五步得到的第一钢管均匀加热到1120℃-1230℃；
第七步，进行穿轧定变形操作得到成品复合管。
所述穿孔变形操作的具体步骤为：将离心坯料经过穿孔机，在此阶段，将离心坯料的穿孔扩径率控制在1%-10%，延伸系数控制在1.3-1.7；所述穿定变形操作的具体步骤为：首先将离心坯料经过穿孔机得到第一毛管，在此阶段，将离心坯料的穿孔扩径率控制在1%-10%，延伸系数控制在1.3-1.7，然后将所述第一毛管经过定径机得到第一钢管，在此阶段将第一毛管的定径延伸系数控制在1.1-1.35；将得到的第一钢管作为穿轧定变形操作的坯料。
所述穿轧定变形操作的具体步骤为：首先将第一钢管经过穿孔机得到第二毛管，在此阶段，将所述第一钢管的扩径率控制在1%-5%，延伸系数控制在2-3；然后将所述第二毛管经过斜轧机得到第二荒管，在此阶段，将所述第二毛管的延伸系数控制在1.1-1.8；接着将所述第二荒管经过定径机，在此阶段，将第二荒管的延伸系数设定在1.05-1.5，生产出要求规格的成品复合管。
所述复合管的外层材质选择如下钢中的一种：Q195、Q215、Q235、10#、15#、20#、15Mn、20Mn。
所述复合管的内层材质选择如下钢中的一种：GCr4、GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo。
采用上述技术方案取得的技术进步为：本发明采用了两次变形工序，第一次的穿孔变形操作或穿定变形操作采用较大的扩径率和较小延伸系数，目的是改善离心坯料的铸态组织，细化晶粒，提高离心坯料的塑性；第二次的穿轧定变形操作采用较小的扩径率和较大的延伸系数，用于生产出符合要求规格的成品复合管；本发明有效避免了外低碳钢内高碳铬轴承钢冶金结合耐磨复合管生产时内壁出现的轧折、内翘皮等缺陷，大大提高其成材率和经济效益，成材率达到90%。
附图说明
图1所示为本发明的方法流程图；
图2所示为常规方法制成的复合管的内壁状况；
图3所示为实施例1制成的复合管的内壁状况。
具体实施方式
下面结合图1及具体实例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
本实施例的复合管材质为：外层为20#低碳钢，内层为GCr15高碳钢，目标产品规格为φ133mm*5.5mm（外层2mm+内层3.5mm）。
利用本发明生产该产品的具体步骤如下：
第一步，采用离心铸造工艺，首先浇注外层合金，再浇注内层合金，制备成冶金结合耐磨复合管的离心坯料。
第二步，对第一步得到的离心坯料进行退火。
第三步，将第二步得到的离心坯料的外壁单边加工掉4mm,内壁单边加工掉4mm，单边加工的目的是为了去除外壁和内壁上不好的组织部分。
第四步，将第三步处理好的离心坯料均匀加热到1120℃。
第五步，穿孔变形操作：将第四步得到的离心坯料经过穿孔机，在此阶段，将离心坯料的扩径率控制在1%，延伸系数控制在1.3，由此得到第一钢管，将此第一钢管作为穿轧定操作的坯料。
第六步，将第五步得到的第一钢管均匀加热到1160℃。
第七步，穿轧定变形操作：由第六步得到的第一钢管首先经过穿孔机，将第一钢管的扩径率控制在1%，延伸系数控制在2，得到第二毛管；然后将第二毛管经过斜轧机得到第二荒管，在斜轧机阶段，第二毛管的延伸系数控制在1.1；最后进入定径机阶段得到成品复合管，在此阶段，第二毛管的延伸系数为1.05。
本实施例得到的复合管的内部状况如图3所示，与图2相比，本发明得到的复合管的内壁状态得到了大大改善，复合管的成材率达到了90%。
实施例2：
本实施例的复合管材质为：外层为15Mn，内层为GCr15SiMn，目标产品规格为φ140mm*9mm（外层3.5mm+内层5.5mm）。
利用本发明该产品的具体步骤如下：
第一步，采用离心铸造工艺，首先浇注外层合金，再浇注内层合金，制备成冶金结合耐磨复合管的离心坯料。
第二步，对第一步得到的离心坯料进行退火。
第三步，将第二步得到的离心坯料的外壁单边加工掉6mm,内壁单边加工掉5mm，单边加工的目的是为了去除外壁和内壁上不好的组织部分。
第四步，将第二步处理好的离心坯料均匀加热到1160℃。
第五步，穿定变形操作：由第四步得到的离心坯料经过穿孔机得到第一毛管，在此阶段，将离心坯料的扩径率控制在4%，延伸系数控制在1.4，然后在将第一毛管经过定径机，在此阶段，将延伸系数控制在1.1，由此得到第一钢管。
第六步，将第五步得到的第一钢管管均匀加热到1120℃。
第七步，穿轧定变形操作：由第六步得到的第一钢管首先经过穿孔机，将第一钢管的扩径率控制在2%，延伸系数控制在2.5，得到第二毛管；然后将第二毛管经过斜轧机得到第二荒管，在斜轧机阶段，第二毛管的延伸系数控制在1.4；最后进入定径机阶段，将第二荒管的延伸系数控制为1.1，得到目标复合管。
实施例3：
复合管材质为：外层为20Mn，内层为GCr18Mo，目标产品规格为φ159mm*8.5mm（外层3.5mm+内层5mm）。
利用本发明生产该产品的具体步骤如下：
第一步，采用离心铸造工艺，首先浇注外层合金，再浇注内层合金，制备成冶金结合耐磨复合管的离心坯料。
第二步，对第一步得到的离心坯料进行退火。
第三步，将第二步得到的离心坯料的外壁单边加工掉5mm,内壁单边加工掉7mm，单边加工的目的是为了去除外壁和内壁上不好的组织部分。
第四步，将第三步处理好的离心坯料均匀加热到1200℃。
第五步，穿定变形操作：由第四步得到的离心坯料经过穿孔机得到第一毛管，在此阶段，将离心坯料的扩径率控制在6%，延伸系数控制在1.5，然后在将第一毛管经过定径机，在此阶段，将延伸系数控制在1.2，由此得到第一钢管。
第六步，将第五步得到的第一钢管均匀加热到1230℃。
第七步，穿轧定变形操作：由第六步得到的第一钢管首先经过穿孔机，将第一钢管的扩径率控制在4%，延伸系数控制在2.7，得到第二毛管；然后将第二毛管经过斜轧机得到第二荒管，在斜轧机阶段，第二毛管的延伸系数控制在1.6；最后进入定径机阶段，在此阶段，第二荒管的延伸系数为1.3，得到目标复合管。
实施例4：
复合管材质为：外层为20Mn，内层为GCr18Mo，目标产品规格为φ159mm*8.5mm（外层3.5mm+内层5mm）。
利用本发明生产该产品的具体步骤如下：
第一步，采用离心铸造工艺，首先浇注外层合金，再浇注内层合金，制备成冶金结合耐磨复合管的离心坯料。
第二步，对第一步得到的离心坯料进行退火。
第三步，将第二步得到的离心坯料的外壁单边加工掉7mm,内壁单边加工掉6mm，单边加工的目的是为了去除外壁和内壁上不好的组织部分。
第四步，将第三步处理好的离心坯料均匀加热到1230℃。
第五步，穿定变形操作：由第四步得到的离心坯料经过穿孔机得到第一毛管，在此阶段，将离心坯料的扩径率控制在10%，延伸系数控制在1.7，然后在将第一毛管经过定径机，在此阶段，将延伸系数控制在1.35，由此得到第一钢管。
第六步，将第五步得到的第一钢管均匀加热到1220℃。
第七步，穿轧定变形操作：由第六步得到的第一钢管首先经过穿孔机，将第一钢管的扩径率控制在5%，延伸系数控制在3，得到第二毛管；然后将第二毛管经过斜轧机得到第二荒管，在斜轧机阶段，第二毛管的延伸系数控制在1.8；最后进入定径机阶段，在此阶段，第二荒管的延伸系数为1.5，得到目标复合管。
本发明采用了两次变形工序，第一次穿孔变形操作或穿定变形操作采用较大的扩径率和较小延伸系数，目的是改善离心坯料的铸态组织，细化晶粒，提高离心坯料的塑性；第二次穿轧定变形操作采用较小的扩径率和较大的延伸系数，用于生产出符合要求规格的成品复合管；本发明有效避免了外低碳钢内高碳铬轴承钢冶金结合耐磨复合管生产时内壁出现的轧折、内翘皮等缺陷，大大提高其成材率和经济效益，生产出的复合管的合格率达到90%，虽然增加一道工序增加了制作成本，但是合格率大大提高了，较少了材料的浪费，两者相较下来，经济效益还是大大提高了。
以上仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明专利技术方案范围内。
Claims (3)
1.一种冶金结合耐磨复合管的热轧方法，其特征在于工艺步骤如下：
第一步，采用离心铸造工艺，首先浇注外层合金，再浇注内层合金，制备成冶金结合耐磨复合管的离心坯料；
第二步，对第一步得到的离心坯料进行退火；
第三步，将第二步得到的离心坯料的外壁单边加工掉4mm以上,内壁单边加工掉4mm以上；
第四步，将第三步处理好的离心坯料均匀加热到1120℃-1230℃；
第五步，进行穿孔变形操作或穿定变形操作，得到第一钢管；将离心坯料经过穿孔机，在此阶段，将离心坯料的穿孔扩径率控制在1%-10%，延伸系数控制在1.3-1.7；所述穿定变形操作的具体步骤为：首先将离心坯料经过穿孔机得到第一毛管，在此阶段，将离心坯料的穿孔扩径率控制在1%-10%，延伸系数控制在1.3-1.7，然后将所述第一毛管经过定径机得到第一钢管，在此阶段将第一毛管的定径延伸系数控制在1.1-1.35；将得到的第一钢管作为穿轧定变形操作的坯料；
第六步，将第五步得到的第一钢管均匀加热到1120℃-1230℃；
第七步，进行穿轧定变形操作得到成品复合管；穿轧定变形操作的具体步骤为：首先将第一钢管经过穿孔机得到第二毛管，在此阶段，将所述第一钢管的扩径率控制在1%-5%，延伸系数控制在2-3；然后将所述第二毛管经过斜轧机得到第二荒管，在此阶段，将所述第二毛管的延伸系数控制在1.1-1.8；接着将所述第二荒管经过定径机，在此阶段，将第二荒管的延伸系数设定在1.05-1.5，生产出要求规格的成品复合管。
2.根据权利要求1所述的一种冶金结合耐磨复合管的热轧方法，其特征在于所述复合管的外层材质选择如下钢中的一种：Q195、Q215、Q235、10#、15#、20#、15Mn、20Mn。
3.根据权利要求1所述的一种冶金结合耐磨复合管的热轧方法，其特征在于所述复合管的内层材质选择如下钢中的一种：GCr4、GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo。
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