CN103436677B - 双管板换热器专用不锈钢管的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种双管板换热器专用不锈钢管的生产方法，具有如下步骤：将材质为1Cr19Ni9的无缝不锈钢荒管先后经管坯加工、热挤压制成母管、酸洗、修磨、冷轧成半成品、脱脂去油、第一次固溶处理、矫直、切管制成半成品、精整、酸洗、半成品检验、冷轧至成品、脱脂去油、第二次固溶处理、矫直、切管、精整、酸洗、成品检验；其中，第二次固溶处理采用辊底式固溶炉，辊底式固溶炉的热处理温度为1070~1090℃，辊底式固溶炉的辊子转速为500±50转/分钟，热处理时间20~30分钟，热处理完成后进行急冷本发明通过两次固溶处理提高不锈钢换热管的力学性能，高于现有生产方法生产的不锈钢换热管。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢管的生产方法技术领域，尤其是一种双管板换热器专用不锈钢管的生产方法。
背景技术
随着世界范围内环保理念的兴起以及对不可再生资源开发的限制与保护，目前全球对清洁能源的需求日益凸出。其中，太阳能因其清洁且取之不尽的特性而成为翘楚。世界各国出台的一系列促进太阳能利用的政策，使得多晶硅太阳能行业的发展越发迅猛。
多晶硅生产设备中所采用的压力容器，其关键设备是双管板换热器，双管板换热器在多晶硅生产工艺的很多环节上都要用到，如粗镏、精镏、氢化、还原等，因此对该设备的质量及技术要求很高。在双管板换热器制作中，主要难题是双管板的组装与焊胀的质量和顺序；控制管板与换热管胀接、焊接后的变形量。这就涉及到对双管板换热器用无缝换热钢管的各项性能提出了更高的要求，特别对不锈钢换热管的壁厚、硬度值及硬度均匀性、综合力学性能必须达到一定技术指标，才能提高设备的综合性能，保证设备质量。无缝钢换热管采用牌号为1Cr19Ni9，即TP304H奥氏体型不锈钢化学成分（质量分数）/%：C=0.04~0.10、Si≤1.00、Mn≤2.00、P≤0.035、S≤0.030、Ni≤8.00~11.00、Cr=18.00~20.00，国标《GB 13296-2007锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》上推荐此类不锈钢管的热处理温度为1010~1150℃，成品的力学性能：抗拉强度≥520 Rm/MPa（N/MM2）、规定非比例延伸强度≥205 Rp0.2/MPa（N/MM2）、断后伸长率≥35A/%，平均晶粒度4~7级。
现有的不锈钢换热管的生产工艺只能达到上述国标要求，难以满足高于国标的多晶硅行业的要求，尤其是其硬度值、硬度均匀性和综合力学性能不能满足要求。本发明人在长期的实验过程中发现，现有的工厂主要是在固溶处理环节处理不好，因此只能生产出满足国标的换热管，而无法达到多晶硅生产工艺的要求。固溶处理：将奥氏体不锈钢加热到一定温度，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态。使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工或成型。热处理温度的选择以及温度的控制对不锈钢管固溶处理后力学性能影响很大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中按国标制造的不锈钢换热管不能满足多晶硅行业的特殊需要的技术问题，提供一种双管板换热器专用不锈钢管的生产方法，所生产的不锈钢换热管力学性能提高，满足多晶硅行业的特殊要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双管板换热器专用不锈钢管的生产方法，具有如下步骤：将材质为1Cr19Ni9、规格为外径67mm、壁厚4.8mm、长度为2000-4000mm的无缝不锈钢荒管先后经管坯加工、热挤压制成母管、酸洗、修磨、冷轧成半成品、脱脂去油、第一次固溶处理、矫直、切管制成半成品、精整、酸洗、半成品检验、冷轧至成品、脱脂去油、第二次固溶处理、矫直、切管、精整、酸洗、成品检验；
其中，冷轧成半成品的规格为外径38mm、壁厚2.8mm、长度为4000-8000mm；
冷轧成成品的规格为外径25mm、壁厚2mm、长度为6000-12000mm；
第一次固溶处理不锈钢管数量为15-20支，第二次固溶处理不锈钢管数量为25-30支；
第二次固溶处理采用辊底式固溶炉，辊底式固溶炉的热处理温度为1070~1090℃，辊底式固溶炉的辊子转速为500±50转/分钟，热处理时间20~30分钟，热处理完成后进行急冷。
进一步的，所述的第二次固溶处理分成至少两个处理时间段，第一时间段的热处理温度为1070~1080℃，热处理时间10-15分钟；第二时间段的热处理温度为1080~1090℃，处理时间10-15分钟。
更进一步的，还具有第三时间段，其热处理温度为1070-1080℃，热处理时间5分钟。
进一步的，第一次固溶处理采用辊底式固溶炉，辊底式固溶炉的热处理温度为1070~1090℃，辊底式固溶炉的辊子转速为500±50转/分钟，热处理时间20-30分钟。
进一步的，所述的第一次固溶处理分成至少两段处理时间段，第一时间段的热处理温度为1070~1080℃，热处理时间10-15分钟；第二时间段的热处理温度为1080~1090℃，热处理时间10-15分钟。
更进一步的，还具有第三时间段，其热处理温度为1070-1080℃，热处理时间5分钟。
作为优选，所述的第一次固溶处理的不锈钢管数量为20支，和第二次固溶处理的不锈钢管数量为30支。
本发明的有益效果是，本发明的双管板换热器专用不锈钢管的生产方法通过两次固溶处理提高不锈钢换热管的力学性能，高于现有生产方法生产的不锈钢换热管，抗拉强度达到565±5 Rm/MPa（N/MM2）、规定非比例延伸强度245±5 Rp0.2/MPa（N/MM2）、断后伸长率50±2 A/%、硬度平均值达到73±2 HRB，平均晶粒度达到6~7级。
采用本发明生产的不锈钢换热管用于多晶硅设备用双管板换热器，不锈钢换热管的硬度、屈服强度及延伸率满足要求，使其胀管更紧密，受力更均匀，大大提高了胀管的一次合格率，从而提高了换热设备的使用性能，降低了污染，提高了其安全性，降低了企业的生产成本。使设备更高效，更节能。
具体实施方式
实施例一：
本发明的一种双管板换热器专用不锈钢管的生产方法的第一个实施例，其步骤为：将材质为1Cr19Ni9、规格为外径67mm、壁厚4.8mm、长度为2000mm的无缝不锈钢荒管先后经管坯加工、热挤压制成母管、酸洗、修磨、冷轧成半成品、脱脂去油、第一次固溶处理、矫直、切管制成半成品、精整、酸洗、半成品检验、冷轧至成品、脱脂去油、第二次固溶处理、矫直、切管、精整、酸洗、成品检验；
其中，冷轧成半成品的规格为外径38mm、壁厚2.8mm、长度为4000mm；
冷轧成成品的规格为外径25mm、壁厚2mm、长度为6000mm；
第一次固溶处理不锈钢管数量为20支，第二次固溶处理不锈钢管数量为30支；
第二次固溶处理采用辊底式固溶炉，辊底式固溶炉的热处理温度为1070~1090℃，辊底式固溶炉的辊子转速为500转/分钟，热处理时间20分钟，热处理完成后进行急冷。
第一次固溶处理采用辊底式固溶炉，辊底式固溶炉的热处理温度为1070~1090℃，辊底式固溶炉的辊子转速为500转/分钟，热处理时间20分钟。
经实验测定：成品的抗拉强度达到560 Rm/MPa（N/MM2）、规定非比例延伸强度240 Rp0.2/MPa（N/MM2）、断后伸长率48 A/%、硬度平均值达到71 HRB，平均晶粒度达到6级。
实施例二：
本发明的一种双管板换热器专用不锈钢管的生产方法的第二个实施例，其步骤为：将材质为1Cr19Ni9、规格为外径67mm、壁厚4.8mm、长度为4000mm的无缝不锈钢荒管先后经管坯加工、热挤压制成母管、酸洗、修磨、冷轧成半成品、脱脂去油、第一次固溶处理、矫直、切管制成半成品、精整、酸洗、半成品检验、冷轧至成品、脱脂去油、第二次固溶处理、矫直、切管、精整、酸洗、成品检验；
其中，冷轧成半成品的规格为外径38mm、壁厚2.8mm、长度为8000mm；
冷轧成成品的规格为外径25mm、壁厚2mm、长度为12000mm；
第一次固溶处理不锈钢管数量为15支，第二次固溶处理不锈钢管数量为25支；
第二次固溶处理采用辊底式固溶炉，辊底式固溶炉的热处理温度为1070~1090℃，辊底式固溶炉的辊子转速为500转/分钟，热处理时间30分钟，热处理完成后进行急冷。
第一次固溶处理采用辊底式固溶炉，辊底式固溶炉的热处理温度为1070~1090℃，辊底式固溶炉的辊子转速为500转/分钟，热处理时间30分钟。
经实验测定：成品的抗拉强度达到560 Rm/MPa（N/MM2）、规定非比例延伸强度240 Rp0.2/MPa（N/MM2）、断后伸长率48 A/%、硬度平均值达到71 HRB，平均晶粒度达到6级。
实施例三：
本发明的一种双管板换热器专用不锈钢管的生产方法的第三个实施例，与第一个实施例的区别在于：所述的第二次固溶处理分成至少两个处理时间段，第一时间段的热处理温度为1070~1080℃，热处理时间15分钟；第二时间段的热处理温度为1080~1090℃，处理时间10分钟。所述的第一次固溶处理分成至少两段处理时间段，第一时间段的热处理温度为1070~1080℃，热处理时间15分钟；第二时间段的热处理温度为1080~1090℃，热处理时间10分钟。
经实验测定：成品的抗拉强度达到565 Rm/MPa（N/MM2）、规定非比例延伸强度245 Rp0.2/MPa（N/MM2）、断后伸长率49 A/%、硬度平均值达到72 HRB，平均晶粒度达到6级。
实施例四：
本发明的一种双管板换热器专用不锈钢管的生产方法的第四个实施例，与第一或第二个实施例的区别在于：所述的第二次固溶处理分成两个处理时间段，第一时间段的热处理温度为1070~1080℃，热处理时间10分钟；第二时间段的热处理温度为1080~1090℃，处理时间15分钟。所述的第一次固溶处理分成至少两段处理时间段，第一时间段的热处理温度为1070~1080℃，热处理时间10分钟；第二时间段的热处理温度为1080~1090℃，热处理时间15分钟。
经实验测定：成品的抗拉强度达到566 Rm/MPa（N/MM2）、规定非比例延伸强度248 Rp0.2/MPa（N/MM2）、断后伸长率50 A/%、硬度平均值达到73 HRB，平均晶粒度达到6级。
实施例五：
本发明的一种双管板换热器专用不锈钢管的生产方法的第五个实施例，与第三或第四个实施例的区别在于：第二次固溶处理还具有第三时间段，其热处理温度为1070-1080℃，热处理时间5分钟。第一次固溶处理还具有第三时间段，其热处理温度为1070-1080℃，热处理时间5分钟。
经实验测定：成品的抗拉强度达到570 Rm/MPa（N/MM2）、规定非比例延伸强度250 Rp0.2/MPa（N/MM2）、断后伸长率50 A/%、硬度平均值达到75 HRB，平均晶粒度达到6级。
为了提高产品质量的可控性，提高产品质量，所述的所述的第一次固溶处理的不锈钢管数量为20支，和第二次固溶处理的不锈钢管数量为30支。
辊底式固溶炉如中国专利ZL201010145348.1介绍，用于对不锈钢管进行固溶处理，包括加热炉和与加热炉相邻设置的冷却室，加热炉的进料端设有将钢管送入加热炉的进料小车，冷却室的出料端设有将固溶处理后的钢管移出的出料小车，所述的进料小车和出料小车上分别设有可夹持住钢管并带动钢管转动的旋转装置，所述的旋转装置包括可转动的分设在钢管下端两侧的托辊和位于钢管上方弹性压住钢管的压辊。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种双管板换热器专用不锈钢管的生产方法，其特征是具有如下步骤：将材质为1Cr19Ni9、规格为外径67mm、壁厚4.8mm、长度为2000-4000mm的无缝不锈钢荒管先后经管坯加工、热挤压制成母管、酸洗、修磨、冷轧成半成品、脱脂去油、第一次固溶处理、矫直、切管制成半成品、精整、酸洗、半成品检验、冷轧至成品、脱脂去油、第二次固溶处理、矫直、切管、精整、酸洗、成品检验；
其中，冷轧成半成品的规格为外径38mm、壁厚2.8mm、长度为4000-8000mm；
冷轧成成品的规格为外径25mm、壁厚2mm、长度为6000-12000mm；
第一次固溶处理不锈钢管数量为15-20支，第二次固溶处理不锈钢管数量为25-30支；
第二次固溶处理采用辊底式固溶炉，辊底式固溶炉的热处理温度为1070～1090℃，辊底式固溶炉的辊子转速为500±50转/分钟，热处理时间20～30分钟，热处理完成后进行急冷。
2.如权利要求1所述的双管板换热器专用不锈钢管的生产方法，其特征是：所述的第二次固溶处理分成至少两个处理时间段，第一时间段的热处理温度为1070～1080℃，热处理时间10-15分钟；第二时间段的热处理温度为1080～1090℃，处理时间10-15分钟。
3.如权利要求2所述的双管板换热器专用不锈钢管的生产方法，其特征是：所述的第二次固溶处理还具有第三时间段，其热处理温度为1070-1080℃，热处理时间5分钟。
4.如权利要求1或2或3所述的双管板换热器专用不锈钢管的生产方法，其特征是：第一次固溶处理采用辊底式固溶炉，辊底式固溶炉的热处理温度为1070～1090℃，辊底式固溶炉的辊子转速为500±50转/分钟，热处理时间20-30分钟。
5.如权利要求4所述的双管板换热器专用不锈钢管的生产方法，其特征是：所述的第一次固溶处理分成至少两段处理时间段，第一时间段的热处理温度为1070～1080℃，热处理时间10-15分钟；第二时间段的热处理温度为1080～1090℃，热处理时间10-15分钟。
6.如权利要求5所述的双管板换热器专用不锈钢管的生产方法，其特征是：所述的第一次固溶处理还具有第三时间段，其热处理温度为1070-1080℃，热处理时间5分钟。
7.如权利要求1所述的双管板换热器专用不锈钢管的生产方法，其特征是：所述的第一次固溶处理的不锈钢管数量为20支，和第二次固溶处理的不锈钢管数量为30支。
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