CN104551667A - 一种冷轧高硬度无缝钢管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷轧高硬度无缝钢管的制造方法，该制造方法包括如下步骤：加热：将管坯在环形炉中加热；穿孔：热管坯经穿孔机穿孔；退火：将管坯退火；喷硼砂：清除氧化皮；热轧：将退火管坯引入轧管机热轧；脱管：将轧制管与芯棒脱开；去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热得到退火管坯；酸洗处理：去除表面的锈皮；磷化处理：表面形成磷酸锌的化学生成覆膜；皂化处理：形成金属皂等润滑覆膜；冷轧：将待冷轧管坯进行冷轧加工，得到冷轧管；热处理：降低残余应力；预矫直处理：减少残余应力；感应炉淬火处理；箱式炉内回火处理；珩磨；热矫直处理；得到高精度钢管。本发明的方法得到硬度高、尺寸精密的高硬度钢管。

Description

一种冷轧高硬度无缝钢管的制造方法

技术领域

本发明属于钢管制备技术领域，具体涉及一种冷轧高硬度无缝钢管的制造方法。

背景技术

作为碳素钢、合金钢或不锈钢等机械结构用钢管的冷加工法，公知的有由拉拔机进行的拉拔加工法和由皮尔格式轧机进行的轧制加工法。其中，由拉拔机进行的拉拔加工法，与由皮尔格式扎机进行的轧制加工法相比，可以高效率地制造冷加工钢管，这种无缝钢管用于油压缸、气压缸使用，目前，国内现行标准所规定的最高钢级其屈服强度、尺寸偏差等均无法满足实际油压缸、气压缸的使用要求，使得我国的油压缸、气压缸用无缝钢管只能依赖进口，制约了我国冷轧钢管的发展。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种冷轧高硬度无缝钢管的制造方法，该方法得到的冷轧高硬度无缝钢管，提高了表面的耐磨性，表面硬度和强度提高，改善了工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性，油缸使用寿命，提高2～3倍，屈服强度高、抗拉强度高、尺寸精密、表面光滑，其贮油性能佳，使运转更为顺畅，无停顿情形，延长使用期限，适用于油压缸、气压缸、叉车、起重机、堆高机、建筑机械、冲床等各式省力自动化机械工程。

按照本发明提供的技术方案，一种冷轧高硬度无缝钢管的制造方法包括如下步骤：

(1)、加热：将27SiMn管坯在环形炉中加热至1200～1350℃，加热时间为4～5小时，从而保证管坯加热均匀；

(2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1150～1250℃，并目控制穿孔偏心率以及控制管坯表面质量；

(3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为600～700℃，退火时间为70～80min，得到退火硬度(HV)为210～218的退火管坯；

(4)、喷硼砂：喷硼砂装置把氮气和硼砂经螺旋喷嘴吹到毛管内孔清除氧化皮并在毛管内注满氮气，其主要的功能是将毛管内的残留氧化皮去除，同时在毛管的内表面形成一层膜，防止毛管进一步的氧化；

(5)、热轧：将退火管坯引入轧管机热轧，热轧温度为1250～1260℃，得到轧制管；

(6)、脱管：将轧制管与芯棒脱开，至下一工序，确保脱管工序中轧制管的减径率在0～2％之间；

(7)、去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化的效果，退火温度为550～750℃，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷轧钢管的强度偏差，冷轧钢管的炉内保持时间为10～30分钟；

(8)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：7～19％，酸洗时间：35～60分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：2～3次，中和液PH值：9～10，再经清水池翻滚，翻滚次数：2～3次；

(9)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：20～30％，磷化液温度：68～75℃，磷化时间：10～20分钟，磷化液游离酸度：4～7，磷化液总酸度：45～75；

(10)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：55～75℃，皂化时间：8～15分钟，皂化液PH值：8～9；

(11)、冷轧：将待冷轧管坯进行冷轧加工，得到冷轧管，轧管机的机头架的往复次数为20～40次/min，管坯的每次送进长度为8～10mm/次，得到轧制管；

(12)、热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为800～850℃，淬火介质为水，回火温度在550～580℃，降低冷拔管的残余应力；

(13)、预矫直处理：矫直温度650～700℃，以减少残余应力；

(14)、感应炉淬火处理：感应炉淬火温度为850～880℃，淬火介质为水，降低冷拔管的残余应力；

(15)、箱式炉内回火处理：回火空冷的温度为400～500℃，以减少残余应力；

(16)、珩磨：选用数控珩磨机，工件回转，珩磨头作往复运动的加工形式，达到圆柱度：0.01～0.02mm，孔径偏差：0.01～0.02mm，粗糙度：Ra0.25～0.35的高标准精度；

(17)、热矫直处理：在低温回火炉中保温45～60分钟，再进行热矫直处理，热矫直温度550～650℃，得屈服强度(MPa)：895，抗拉强度(MPa)：916，硬度(HV)：250，壁厚公差：8％，外径不圆度：0.3％，壁厚不均度：6％，直线度：0.30mm/m的冷轧高硬度无缝钢管。

本发明的有益效果如下：利用本发明方法制作出的冷轧高硬度无缝钢管，提高了表面的耐磨性，表面硬度和强度提高，改善了工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性，油缸使用寿命，提高2～3倍，屈服强度高、抗拉强度高、尺寸精密、表面光滑，其贮油性能佳，使运转更为顺畅，无停顿情形，延长使用期限，适用于油压缸、气压缸、叉车、起重机、堆高机、建筑机械、冲床等各式省力自动化机械工程。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

以制备直径为149.3mm并且孔壁壁厚为8.43mm的27SiMn钢管为例，包括以下步骤：

(1)、加热：将27SiMn管坯在环形炉中加热至1200℃，加热时间为4小时，从而保证管坯加热均匀；

(2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1150℃，并目控制穿孔偏心率为4％，对管坯进行目测检验，藉以去除管坯表面的毛刺、翘皮，如果管坯表面出现或存在明显的即肉眼显见的凹坑、轧伤和裂纹，则应剔除，避免流入下一工序，以控制管坯表面质量；

(3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为600℃，退火时间为70min，得到退火硬度(HV)为210的退火管坯；

(4)、喷硼砂：喷硼砂装置把氮气和硼砂经螺旋喷嘴吹到毛管内孔清除氧化皮并在毛管内注满氮气，其主要的功能是将毛管内的残留氧化皮去除，同时在毛管的内表面形成一层膜，防止毛管进一步的氧化；

(5)、热轧：将退火管坯引入轧管机热轧，热轧温度为1250℃，得到轧制管；

(6)、脱管：将轧制管与芯棒脱开，至下一工序，确保脱管工序中轧制管的减径率为0；

(7)、去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化的效果，退火温度为550℃，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷轧钢管的强度偏差，冷轧钢管的炉内保持时间为10分钟；

(8)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：7％，酸洗时间：35分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：2次，中和液PH值：9，再经清水池翻滚，翻滚次数：2次；

(9)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：20％，磷化液温度：68℃，磷化时间：10分钟，磷化液游离酸度：4，磷化液总酸度：45；

(10)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：55℃，皂化时间：8分钟，皂化液PH值：8；

(11)、冷轧：将待冷轧管坯进行冷轧加工，得到冷轧管，轧管机的机头架的往复次数为20次/min，管坯的每次送进长度为8mm/次，得到轧制管；

(12)、热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为800℃，淬火介质为水，回火温度在550℃，降低冷拔管的残余应力；

(13)、预矫直处理：矫直温度650℃，以减少残余应力；

(14)、感应炉淬火处理：感应炉淬火温度为850℃，淬火介质为水，降低冷拔管的残余应力；

(15)、箱式炉内回火处理：回火空冷的温度为400℃，以减少残余应力；

(16)、珩磨：选用数控珩磨机，工件回转，珩磨头作往复运动的加工形式，达到圆柱度：0.01mm，孔径偏差：0.01mm，粗糙度：Ra0.25的高标准精度；

(17)、热矫直处理：在低温回火炉中保温45分钟，再进行热矫直处理，热矫直温度550℃，得屈服强度(MPa)：895，抗拉强度(MPa)：916，硬度(HV)：250，壁厚公差：8％，外径不圆度：0.3％，壁厚不均度：6％，直线度：0.30mm/m的冷轧高硬度无缝钢管。

本实施例得到的产品经检测，所检项目符合GB/T3639-2009标准，产品合格，满足了用户对屈服强度、抗拉强度、硬度的要求。

一种冷轧高硬度无缝钢管与常规钢管的技术性能比较

实施例二：

以制备直径为131.9mm并且孔壁壁厚为8.9mm的27SiMn钢管为例，包括以下步骤：

(1)、加热：将27SiMn管坯在环形炉中加热至1350℃，加热时间为5小时，从而保证管坯加热均匀；

(2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1250℃，并目控制穿孔偏心率为4％，对管坯进行目测检验，藉以去除管坯表面的毛刺、翘皮，如果管坯表面出现或存在明显的即肉眼显见的凹坑、轧伤和裂纹，则应剔除，避免流入下一工序，以控制管坯表面质量；

(3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为700℃，退火时间为80min，得到退火硬度(HV)为218的退火管坯；

(4)、喷硼砂：喷硼砂装置把氮气和硼砂经螺旋喷嘴吹到毛管内孔清除氧化皮并在毛管内注满氮气，其主要的功能是将毛管内的残留氧化皮去除，同时在毛管的内表面形成一层膜，防止毛管进一步的氧化；

(5)、热轧：将退火管坯引入轧管机热轧，热轧温度为1260℃，得到轧制管；

(6)、脱管：将轧制管与芯棒脱开，至下一工序，确保脱管工序中轧制管的减径率为2％；

(7)、去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化的效果，退火温度为750℃，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷轧钢管的强度偏差，冷轧钢管的炉内保持时间为30分钟；

(8)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：19％，酸洗时间：60分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：3次，中和液PH值：10，再经清水池翻滚，翻滚次数：3次；

(9)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：30％，磷化液温度：75℃，磷化时间：20分钟，磷化液游离酸度：7，磷化液总酸度：75；

(10)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：75℃，皂化时间：15分钟，皂化液PH值：9；

(11)、冷轧：将待冷轧管坯进行冷轧加工，得到冷轧管，轧管机的机头架的往复次数为40次/min，管坯的每次送进长度为10mm/次，得到轧制管；

(12)、热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为850℃，淬火介质为水，回火温度在580℃，降低冷拔管的残余应力；

(13)、预矫直处理：矫直温度700℃，以减少残余应力；

(14)、感应炉淬火处理：感应炉淬火温度为880℃，淬火介质为水，降低冷拔管的残余应力；

(15)、箱式炉内回火处理：回火空冷的温度为500℃，以减少残余应力；

(16)、珩磨：选用数控珩磨机，工件回转，珩磨头作往复运动的加工形式，达到圆柱度：0.02mm，孔径偏差：0.02mm，粗糙度：Ra0.35的高标准精度；

(17)、热矫直处理：在低温回火炉中保温60分钟，再进行热矫直处理，热矫直温度650℃，得屈服强度(MPa)：891，抗拉强度(MPa)：918，硬度(HV)：250，壁厚公差：8％，外径不圆度：0.3％，壁厚不均度：6％，直线度：0.30mm/m的冷轧高硬度无缝钢管。

实施例三：

以制备直径为142.4mm并且孔壁壁厚为8.32mm的27SiMn钢管为例，包括以下步骤：

(1)、加热：将27SiMn管坯在环形炉中加热至1300℃，加热时间为4.5小时，从而保证管坯加热均匀；

(2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1200℃，并目控制穿孔偏心率为4％，对管坯进行目测检验，藉以去除管坯表面的毛刺、翘皮，如果管坯表面出现或存在明显的即肉眼显见的凹坑、轧伤和裂纹，则应剔除，避免流入下一工序，以控制管坯表面质量；

(3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为650℃，退火时间为75min，得到退火硬度(HV)为215的退火管坯；

(4)、喷硼砂：喷硼砂装置把氮气和硼砂经螺旋喷嘴吹到毛管内孔清除氧化皮并在毛管内注满氮气，其主要的功能是将毛管内的残留氧化皮去除，同时在毛管的内表面形成一层膜，防止毛管进一步的氧化；

(5)、热轧：将退火管坯引入轧管机热轧，热轧温度为1255℃，得到轧制管；

(6)、脱管：将轧制管与芯棒脱开，至下一工序，确保脱管工序中轧制管的减径率为1％；

(7)、去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化的效果，退火温度为700℃，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷轧钢管的强度偏差，冷轧钢管的炉内保持时间为20分钟；

(8)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：13％，酸洗时间：45分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：2.5次，中和液PH值：9.5，再经清水池翻滚，翻滚次数：2.5次；

(9)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：25％，磷化液温度：70℃，磷化时间：15分钟，磷化液游离酸度：6，磷化液总酸度：55；

(10)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：65℃，皂化时间：10分钟，皂化液PH值：8.5；

(11)、冷轧：将待冷轧管坯进行冷轧加工，得到冷轧管，轧管机的机头架的往复次数为30次/min，管坯的每次送进长度为9mm/次，得到轧制管；

(12)、热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为820℃，淬火介质为水，回火温度在570℃，降低冷拔管的残余应力；

(13)、预矫直处理：矫直温度680℃，以减少残余应力；

(14)、感应炉淬火处理：感应炉淬火温度为860℃，淬火介质为水，降低冷拔管的残余应力；

(15)、箱式炉内回火处理：回火空冷的温度为450℃，以减少残余应力；

(16)、珩磨：选用数控珩磨机，工件回转，珩磨头作往复运动的加工形式，达到圆柱度：0.015mm，孔径偏差：0.015mm，粗糙度：Ra0.31的高标准精度；

(17)、热矫直处理：在低温回火炉中保温55分钟，再进行热矫直处理，热矫直温度600℃，得屈服强度(MPa)：899，抗拉强度(MPa)：926，硬度(HV)：255，壁厚公差：8％，外径不圆度：0.3％，壁厚不均度：6％，直线度：0.30mm/m的冷轧高硬度无缝钢管。

Claims (1)

1.一种冷轧高硬度无缝钢管的制造方法包括如下步骤：

(1)、加热：将27SiMn管坯在环形炉中加热至1200～1350℃，加热时间为4～5小时，从而保证管坯加热均匀；

(2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1150～1250℃，并目控制穿孔偏心率以及控制管坯表面质量；

(3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为600～700℃，退火时间为70～80min，得到退火硬度(HV)为210～218的退火管坯；

(4)、喷硼砂：喷硼砂装置把氮气和硼砂经螺旋喷嘴吹到毛管内孔清除氧化皮并在毛管内注满氮气，其主要的功能是将毛管内的残留氧化皮去除，同时在毛管的内表面形成一层膜，防止毛管进一步的氧化：

(5)、热轧：将退火管坯引入轧管机热轧，热轧温度为1250～1260℃，得到轧制管；

(6)、脱管：将轧制管与芯棒脱开，至下一工序，确保脱管工序中轧制管的减径率在0～2％之间；

(7)、去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化的效果，退火温度为550～750℃，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷轧钢管的强度偏差，冷轧钢管的炉内保持时间为10～30分钟；

(8)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：7～19％，酸洗时间：35～60分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：2～3次，中和液PH值：9～10，再经清水池翻滚，翻滚次数：2～3次；

(9)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：20～30％，磷化液温度：68～75℃，磷化时间：10～20分钟，磷化液游离酸度：4～7，磷化液总酸度：45～75；

(10)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：55～75℃，皂化时间：8～15分钟，皂化液PH值：8～9；

(11)、冷轧：将待冷轧管坯进行冷轧加工，得到冷轧管，轧管机的机头架的往复次数为20～40次/min，管坯的每次送进长度为8～10mm/次，得到轧制管；

(12)、热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为800～850℃，淬火介质为水，回火温度在550～580℃，降低冷拔管的残余应力；

(13)、预矫直处理：矫直温度650～700℃，以减少残余应力；

(14)、感应炉淬火处理：感应炉淬火温度为850～880℃，淬火介质为水，降低冷拔管的残余应力；

(15)、箱式炉内回火处理：回火空冷的温度为400～500℃，以减少残余应力；

(16)、珩磨：选用数控珩磨机，工件回转，珩磨头作往复运动的加工形式，达到圆柱度：0.01～0.02mm，孔径偏差：0.01～0.02mm，粗糙度：Ra0.25～0.35的高标准精度；

(17)、热矫直处理：在低温回火炉中保温45～60分钟，再进行热矫直处理，热矫直温度550～650℃，得屈服强度(MPa)：895，抗拉强度(MPa)：916，硬度(HV)：250，壁厚公差：8％，外径不圆度：0.3％，壁厚不均度：6％，直线度：0.30mm/m的冷轧高硬度无缝钢管。