CN104368623A - 一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法 - Google Patents

一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法，该生产方法的步骤如下：将外径Ф350～Ф600mm的不锈钢坯料加热至温度1180～1250℃，然后用508机组穿孔机采用等径穿孔对不锈钢坯料进行开孔，即得到了不锈钢毛管；将不锈钢毛管加热至温度1180～1250℃，然后用508机组穿孔机采用扩孔、减壁穿孔对不锈钢毛管进行扩孔和减壁，再将不锈钢毛管置于淬火池中进行水冷。本发明利用钢铁厂现有生产钢管的508机组穿孔机、环形加热炉和淬火炉来生产大口径的不锈钢无缝管，有效的利用现有钢铁厂设备生产不锈钢无缝管，并且有效的扩大了机组设计的生产规格；该方法成材率更高，工艺路线更短，成本更低。

Description

一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法
技术领域
本发明涉及一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法。
背景技术
目前不锈钢生产针对大口径不锈钢管和小口径不锈钢管的生产工艺具有明显差异。小口径不锈钢管的主要工艺有两种，为“穿孔+热挤压”和“穿孔+冷轧”。对于“穿孔+热挤压”工艺而言，生产小口径的不锈钢钢管时，可不穿孔，直接挤压成型；而对于稍大口径的需先穿孔或打通孔，再经过扩孔后在进行挤压。“穿孔+冷轧”主要是通过热穿孔开坯，经过多道次的冷轧变形，最终形成成品钢管。由于冷轧变形量相对较小，采用此种方式，往往需经过多道次冷轧才能达到最终成品尺寸。
大口径的不锈钢管的生产方式主要为“锻造+机加工”和“穿孔+扩管+机加工”两种。采用“锻造+机加工”生产大口径不锈钢管，由于锻造坯料的尺寸偏差大，其机加工量较大，导致总成材率很低，只有40～60％，同时其工序加工费用均较高。而采用“穿孔+扩管+机加工”的方式生产大口径不锈钢管，由于直接穿孔的钢管壁厚偏差较大，而扩管工艺对钢管的几何尺寸精度有恶化的影响，只能在后续采用机加工的方式以保证产品几何尺寸精度。此工艺的工艺流程相对较长，总成材率仅为50～70％。
在现有的钢铁产能过剩的情况下，钢铁厂的设备大多处于闲置状态，如何利用现有的设备来生产不锈钢钢管是钢铁厂面临的问题，同时也是节约钢铁厂生产成本的重中之重。本着缩短工艺流程，采用低加工费用的工序代替高加工费工序，提高产品总成材率的原则，提出了本次发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法，该生产方法的步骤如下：
步骤A：将外径Ф350～Ф600mm的不锈钢坯料加热至温度1180～1250℃，然后用508机组穿孔机采用等径穿孔对不锈钢坯料进行开孔，即得到了不锈钢毛管；
步骤B：将步骤A的不锈钢毛管加热至温度1180～1250℃，然后用508机组穿孔机采用扩孔、减壁穿孔对不锈钢毛管进行扩孔和减壁，再将不锈钢毛管置于淬火池中进行水冷，即得到了所述的大口径的不锈钢无缝钢管。
根据本发明的实施例，所述的等径穿孔或扩孔、减壁穿孔的生产参数如下：椭圆度≥1.05；辗轧角：-5～+5°；喂入角：5°；转速＜120转/分钟。
根据本发明的实施例，所述的将不锈钢毛管置于淬火池中进行水冷时水温不高于40℃。
根据本发明的实施例，所述的508机组穿孔机为二辊筒式穿孔机，穿孔辊直径为800～1600mm，穿孔辊长度为1200mm。
根据本发明的实施例，所述的不锈钢坯料的外径为350～600mm，长度为1500～3000mm；所述的不锈钢毛管的外径为350～600mm，壁厚为60～120mm，长度为2000～4500mm；所述的大口径的不锈钢无缝钢管的外径为380～650mm，壁厚为20～60mm，长度为3000～8000mm。
根据本发明的实施例，所述的不锈钢坯料的外径为400～600mm，长度为1500～3000mm；所述的不锈钢毛管的外径为400～600mm，壁厚为60～120mm，长度为2000～4500mm；所述的大口径的不锈钢无缝钢管的外径为430～650mm，壁厚为20～60mm，长度为3000～8000mm。
根据本发明的实施例，所述的将不锈钢毛管置于淬火池中进行水冷时，不锈钢毛管的温度高于1050℃，水温不高于40℃。
下面对本发明作进一步的解释和说明。
一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法，该生产方法的步骤如下：
步骤A：将外径Ф350～Ф600mm的不锈钢坯料加热至温度1180～1250℃，然后用508机组穿孔机采用等径穿孔对不锈钢坯料进行开孔，即得到了不锈钢毛管；
步骤B：将步骤A的不锈钢毛管加热至温度1180～1250℃，然后用508机组穿孔机采用扩孔、减壁穿孔对不锈钢毛管进行扩孔和减壁，再将不锈钢毛管置于淬火池中进行水冷，即得到了所述的大口径的不锈钢无缝钢管。
目前国内现有大口径钢管生产设备的主要生产对象均为普通碳锰或中低合金钢，而对于大口径的不锈钢无缝钢管而言，其高温下的穿孔负荷接近2倍普通碳锰钢产品，热轧穿孔大口径(Ф400mm及以上)高合金钢均有较大困难，而不锈钢无法直接穿孔至外径500mm以上，壁厚小于50mm的规格。
因此本发明首先采用等径穿孔，穿孔后的毛管外径与坯料外径基本相当，对坯料进行开孔/扩孔，可有效控制穿孔负荷。再对穿孔后的毛管进行扩孔、减壁穿孔，可更好的控制毛管几何尺寸。
进行扩孔、减壁穿孔后的不锈钢毛管温度高于1050℃，直接放入淬火池中对钢管进行水冷固溶，可直接达到不锈钢管的成品状态，此过程中不再进行加热，缩短了整个工艺流程，同时节约了能量。
在本发明中，加热设备为环形加热炉，该环形加热炉采用天然气燃烧脉冲式供热的加热炉，半径为5000mm。
根据本发明的实施例，所述的等径穿孔或扩孔、减壁穿孔的生产参数如下：椭圆度≥1.05；辗轧角：-5～+5°；喂入角：5°；转速＜120转/分钟。
椭圆度为导距与辊距的比值。等径穿孔和扩孔、减壁穿孔的变形系数(可用长度比代替)基本相当，可达到合理控制穿孔负荷的效果，发挥穿孔机的最大能力。
根据本发明的实施例，所述的将不锈钢毛管置于淬火池中进行水冷时水温不高于40℃。
根据本发明的实施例，所述的508机组穿孔机为二辊筒式穿孔机，穿孔辊直径为800～1600mm，穿孔辊长度为1200mm。
等径穿孔和扩孔、减壁穿孔所用到的508机组穿孔机为同一台穿孔机，均为二辊筒式穿孔机，也称为曼氏穿孔机。508机组穿孔机为机组设计生产钢管的最大外径为508mm，本申请正是利用现有的钢管穿孔机来生产大口径的不锈钢钢管，节约了设备采购成本。
根据本发明的实施例，所述的不锈钢坯料的外径为350～600mm，长度为1500～3000mm；所述的不锈钢毛管的外径为350～600mm，壁厚为60～120mm，长度为2000～4500mm；所述的大口径的不锈钢无缝钢管的外径为380～650mm，壁厚为20～60mm，长度为3000～8000mm。
根据本发明的实施例，所述的不锈钢坯料的外径为400～600mm，长度为1500～3000mm；所述的不锈钢毛管的外径为400～600mm，壁厚为60～120mm，长度为2000～4500mm；所述的大口径的不锈钢无缝钢管的外径为430～650mm，壁厚为20～60mm，长度为3000～8000mm。
根据本发明的实施例，所述的不锈钢坯料的外径为550～600mm，长度为1500～3000mm；所述的不锈钢毛管的外径为560～600mm，壁厚为60～100mm，长度为2000～4500mm；所述的大口径的不锈钢无缝钢管的外径为580～650mm，壁厚为20～45mm，长度为3000～8000mm。
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
1)本发明利用钢铁厂现有生产钢管的508机组穿孔机、环形加热炉和淬火炉来生产大口径的不锈钢无缝管，有效的利用现有钢铁厂设备生产不锈钢无缝管，并且有效的扩大了机组设计的生产规格。
2)本发明采用两次穿孔，将穿孔负荷进行了分摊，第一次穿孔为等径穿孔，第二次穿孔为扩孔、减壁穿孔，使整个生产过程可顺利进行，起到了明显改善了不锈钢钢管穿孔后的尺寸偏差的作用，使钢管的几何尺寸可满足标准及用户要求。
3)本方法生产出不锈钢钢管的成材率更高，工艺路线更短，成本更低。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例1：
采用2支Φ550mm、TP304锻坯，镗100mm通孔，生产Φ590mm×31mm的不锈钢钢管，外径偏差要求为±1％D(584.1～595.9mm)，壁厚偏差要求为±10％S(27.9～34.1mm)。在加热温度为1200℃的情况下，在508机组(机组设计生产钢管的最大外径为508mm)穿孔机按上述设计工艺进行生产。第一次穿孔生产参数如下：
现场对首次穿孔毛管进行了尺寸测量，平均外径为560mm，内孔为375mm，即壁厚约为92.5mm，整个第一次穿孔时长约100s。
在顺利完成第一次穿孔后，由于坯料温降(降至约1100℃)，行车用将钢丝绳毛管吊回环形炉，再次进行加热补温，坯料快速进入环形炉均热段，保温40min，待坯料温度到1200±10℃后，出炉进行第二次穿孔。本次穿孔采用生产参数如下：
在钢管穿孔后，行车将钢管吊至淬火池，利用钢管余温(约1050℃)水冷，由于水冷温度满足不锈钢固溶温度，此次水冷可视为固溶处理。水冷后初步测得钢管头端外径为593mm，尾端外径为588mm，壁厚为31～32mm。后经检验，起组织性能均满足ASTM A213/213M和ASTM A321/A312M标准要求(性能数据如下表1)。
表1：实施例1制备的不锈钢钢管的性能数据
本次试验生产钢管长度为7500mm，主要成材率损失为烧损和头尾切头量约300mm，采用此工艺生产的不锈钢管成材率可达90％以上。
实施例2：
采用2支Φ580mm、TP321锻坯，镗100mm通孔，生产Ф620×60mm钢管，外径偏差要求为±1％D(613.8～626.2mm)，壁厚偏差要求为±10％S(54～66mm)。在加热温度为1220℃的情况下，在508机组穿孔机按上述设计工艺进行生产。第一次穿孔生产参数如下：
现场对首次穿孔毛管进行了尺寸测量，平均外径为590mm，内孔为350mm，即壁厚约为120mm，整个第一次穿孔时长约120s。
在顺利完成第一次穿孔后，由于坯料温降(降至约1050℃)，行车用将钢丝绳毛管吊回环形炉，再次进行加热补温，坯料快速进入环形炉均热段，保温50分钟，待坯料温度到1220±10℃后，出炉进行第二次穿孔。本次穿孔采用生产参数如下：
在钢管穿孔后，行车将钢管吊至淬火池，利用钢管余温(约1000℃)水冷。水冷后测得钢管头端外径为625mm，尾端外径为617mm，壁厚为57～64mm。后经检验，起组织性能均满足ASTM A213/213M和ASTM A321/A312M标准要求。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (7)

1.一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于该生产方法的步骤如下：
步骤A：将外径Ф350～Ф600mm的不锈钢坯料加热至温度1180～1250℃，然后用508机组穿孔机采用等径穿孔对不锈钢坯料进行开孔，即得到了不锈钢毛管；
步骤B：将步骤A的不锈钢毛管加热至温度1180～1250℃，然后用508机组穿孔机采用扩孔、减壁穿孔对不锈钢毛管进行扩孔和减壁，再将不锈钢毛管置于淬火池中进行水冷，即得到了所述的大口径的不锈钢无缝钢管。
2.根据权利要求1所述的一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于所述的等径穿孔或扩孔、减壁穿孔的生产参数如下：椭圆度≥1.05；辗轧角：-5～+5°；喂入角：5°；转速＜120转/分钟。
3.根据权利要求1所述的一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于所述的将不锈钢毛管置于淬火池中进行水冷时水温不高于40℃。
4.根据权利要求1所述的一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于所述的508机组穿孔机为二辊筒式穿孔机，穿孔辊直径为800～1600mm，穿孔辊长度为1200mm。
5.根据权利要求1所述的一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于所述的不锈钢坯料的外径为350～600mm，长度为1500～3000mm；所述的不锈钢毛管的外径为350～600mm，壁厚为60～120mm，长度为2000～4500mm；所述的大口径的不锈钢无缝钢管的外径为380～650mm，壁厚为20～60mm，长度为3000～8000mm。
6.根据权利要求5所述的一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于所述的不锈钢坯料的外径为400～600mm，长度为1500～3000mm；所述的不锈钢毛管的外径为400～600mm，壁厚为60～120mm，长度为2000～4500mm；所述的大口径的不锈钢无缝钢管的外径为430～650mm，壁厚为20～60mm，长度为3000～8000mm。
7.根据权利要求1所述的一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于所述的将不锈钢毛管置于淬火池中进行水冷时，不锈钢毛管的温度高于1050℃。
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