CN104874606A - 高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高铬铁素体不锈钢2Cr25N无缝钢管的生产方法。本发明提供一种高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其工艺流程包括：扒皮圆坯→加热锻坯→穿孔→轧制轧管→再加热→定减径，其中：使用穿孔装置对圆坯进行穿孔形成毛管坯料；穿孔工序中，使用穿孔装置对圆坯进行穿孔形成毛管坯料，总直径压下率8～12％，顶前压下率为≤4％，椭圆度为1.06～1.14；将毛管坯料轧制成荒管；荒管经再加热炉进行再加热，再加热炉出口出温度≥860℃；然后进行高压水除鳞，除去其外表面氧化铁皮；荒管经定减径得到所需尺寸规格的高铬铁素体不锈钢无缝钢管。本发明的方法具有生产周期短，生产流程短，产品质量满足使用要求等特点。

Description

高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高铬铁素体不锈钢2Cr25N无缝钢管的生产方法。

背景技术

高铬铁素体不锈钢2Cr25N，含Cr量高，抗氧化性优于Cr13和Cr18类型的铁素体不锈钢，特别适合在温度激烈波动的条件下使用。可制作在950℃以上负荷条件下工作的各种耐热构件。在传统的生产工艺中，89×5mm规格2Cr25N铁素体不锈钢无缝钢管，主要采用“扒皮锻坯→镗孔→感应加热→扩孔→感应加热→挤压”的工艺进行生产。该生产工艺生产流程长，生产周期长，产品成材率相对较低。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种新的高铬2Cr25N铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，本发明的方法具有生产周期短，生产流程短，产品质量满足使用要求等特点。

本发明的技术方案：

本发明提供一种高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其工艺流程包括：扒皮圆坯→加热锻坯→穿孔→轧制轧管→再加热→定减径，其中：

使用穿孔装置对圆坯进行穿孔形成毛管坯料；穿孔工序中，总直径压下率为8～12％，顶前压下率≤4％，椭圆度为1.06～1.14；

将毛管坯料轧制成荒管；

荒管经再加热炉进行再加热，再加热炉出口出温度≥860℃；然后进行高压水除鳞，除去其外表面氧化铁皮；

荒管经定减径得到所需尺寸规格的高铬铁素体不锈钢无缝钢管。

所述高铬铁素体不锈钢无缝钢管的外径为Ф60～356mm。

进一步，所述加热锻坯工序中采用环形加热炉、辊底式加热炉或感应加热。

加热锻坯工序中，采用环形加热炉加热，环形加热炉自装料端到出料端依次为热回收段、预热段、加热段、均热段；其中，热回收段温度(即锻坯料入炉温度)低于800℃，预热段温度控制在1000～1030℃，加热段温度≤1250℃，均热段温度控制在1230℃～1260℃。一般的，在环形炉进料口处设置热回收段，热回收段利用设置在其后的预热段、加热段、均热段的供热烧嘴燃烧产生的余热烟气以及高温段所带来的热能对经过热回收段的管坯进行预热。

更优选的，加热锻坯工序采用环形加热炉加热，环形加热炉自装料端到出料端依次为热回收段、预热段、加热段、均热段；加热段分为加热1段、加热2段，其中，锻坯料在热回收段、预热段、加热1段(即低温段)的加热时间5～7小时，在加热2段、均热段(即高温段)的加热时间小于1.5～2小时，从而使得整体加热温度均匀，锻坯强度适宜于穿孔形成的实心坯料。

进一步，穿孔采用两辊斜轧锥式穿孔机、筒式穿孔机或菌式穿孔机

优选的，穿孔后轧制前对管坯料内孔吹氮气和喷砂，以消除内表面氧化皮并防止氧化。

进一步，所述轧制轧管工序采用三辊连轧管、ACCU-ROLL精密轧管或周期轧管。

本发明中，采用张力减径机或定径机通过合理的变形量分配进行定减径。

进一步，定减径工序中采用12机架定径机进行定径，头尾两机架采用减径量1～3(优选为1)％，中间机架减径量5～7(优选为6)％。

具体的，所述高铬铁素体不锈钢无缝钢管的尺寸为Ф89×5mm，其工艺流程包括：扒皮圆坯→加热锻坯→穿孔→轧制轧管→再加热→定减径，其中：

穿孔工序中，采用二辊锥形穿孔机进行穿孔，穿孔参数为：喂入角8.5°，辗轧角14°，辊距179.55mm，导距202mm，顶伸量150mm，导盘速度1.5m/s，轧制速度0.4～1.0(优选为0.55m/s)m/s；

加热锻坯工序中，采用环形加热炉加热方式，环形加热炉自装料端到出料端依次为热回收段、预热段、加热段、均热段；其中，锻坯料入炉温度(即热回收段)低于800℃；预热段温度控制在1000～1030℃、加热段温度≤1250℃、均热段温度控制为1230℃～1260℃，保证2Cr25N坯料加热均匀；

轧制轧管工序中，轧制速度大于3.5米/秒；

定减径工序中，采用12机架定径机进行定径，头尾两机架采用减径量约3％，中间机架减径量约6％，得到规格为89×5mm的成品钢管。

本发明的有益效果：

本发明采用“扒皮圆坯→环形炉加热→穿孔机穿孔→连轧机轧管→张减机张减径”的成型工艺，代替传统生产工艺。创新使用的工艺具有生产周期短，生产流程短，成材率较高，产品质量满足使用要求等特点。

具体实施方式

本发明提供一种高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其工艺流程包括：扒皮圆坯→加热锻坯→穿孔→轧制轧管→再加热→定减径，其中：

使用穿孔装置对圆坯进行穿孔形成毛管坯料；穿孔工序中，总直径压下率为8～12％，顶前压下率≤4％，椭圆度为1.06～1.14；其中，总直径压下率＝变形过程中坯料的最小直径/原始坯料直径×100％；顶前压下率＝坯料刚好接触顶头时的坯料直径/原始坯料直径×100％；椭圆度＝导距/辊距；所述高铬铁素体不锈钢为2Cr25N钢；

将毛管坯料轧制成荒管；

荒管经再加热炉进行再加热，再加热炉出口出温度≥860℃；然后进行高压水除鳞，除去其外表面氧化铁皮；

荒管经定减径得到所需尺寸规格的高铬铁素体不锈钢无缝钢管。

扒皮圆坯指对外表面进行机加工或修磨等处理的圆形坯料。

穿孔原理是利用管坯中心区金属裂而未断的疏松状态，将顶头置于疏松区进行穿孔，从而获得穿孔过程的力学、运动学和毛管质量的最佳综合效果。穿孔工艺参数的调整要从奥氏体不锈钢的特点出发，达到两个目的：一是创造良好的变形条件，保证穿孔过程的顺利进行，二是防止内外表面缺陷。

顶前压下率：即坯料刚好接触顶头时，坯料直径与原始坯料直径之比。人们习惯用顶前压下率来表示管坯形成孔腔的危险程度，并用此参数作为确定穿孔机孔型设计及顶头位置调整的重要依据之一；顶前压下率过小，则无法实现穿孔的二次咬入；过大，则易形成孔腔，造成内折；钢的强度极限和塑性不同，其临界压下率也不同，同时对其产生影响的因素包括低倍组织、高倍组织以及加热质量等；但是由于坯料较小，且高温变形抗力大，管坯变形时，中心搓动剧烈，顶前压下率不易设置过大。

椭圆度：椭圆度是指导盘距离与轧辊距离的比值，而椭圆度又影响毛管质量，咬入条件，轴向滑移、穿孔速度、扩径量，轧卡及毛管尺寸控制等；特别是对毛管质量影响更为明显，椭圆度越大，使金属横向变形增大，轴向变形减小，而金属横向变形增大会导致管坯中心区的拉应力增大，促使管坯中心孔腔的形成；过小的椭圆度会导致轧辊形成的管坯旋转和前进的动力不足以抵消其摩擦力与顶头阻力时，则会造成堵转、轧卡；可见，椭圆度的设置应考虑到坯料的质量、抗力、机组能力以及生产规格等多种情况。不锈钢宽展比碳钢大，因此椭圆度选择比碳钢(一般为1.08)稍大。

轧辊转速：控制穿孔机的轧辊速度对抑制毛管热量是很重要的，穿孔速度越快，毛管的温度、尤其是内表面温度越高，造成内表面缺陷的增加和轧制工具的磨损；不锈钢管才穿孔一般速度不宜过快。

进一步，所述加热锻坯工序中采用环形加热炉、辊底式加热炉或感应加热。

加热锻坯工序中，采用环形加热炉加热，环形加热炉自装料端到出料端依次为热回收段、预热段、加热段、均热段；其中，热回收段温度(即锻坯料入炉温度)低于800℃，预热段温度控制在1000～1030℃，加热段温度≤1250℃，均热段温度控制在1230℃～1260℃。一般的，在环形炉进料口处设置热回收段，热回收段利用设置在其后的预热段、加热段、均热段的供热烧嘴燃烧产生的余热烟气以及高温段所带来的热能对经过热回收段的管坯进行预热。

更优选的，加热锻坯工序采用环形加热炉加热，环形加热炉自装料端到出料端依次为热回收段、预热段、加热段、均热段；加热段分为加热1段、加热2段，其中，锻坯料在热回收段、预热段、加热1段(即低温段)的加热时间5～7小时，在加热2段、均热段(即高温段)的加热时间小于1.5～2小时，从而使得整体加热温度均匀，锻坯强度适宜于穿孔形成的实心坯料。本发明中，由于不锈钢在低温时的热传导率仅为普通碳钢的1/3～1/2，大大低于常规碳钢的热传导率，若加热过快，易导致坯料整体温度不均，严重时甚至开裂；在1000℃左右的高温时，二者热传导率大致相当，而高Cr不锈钢在1100℃以上的高温时，易产生Cr偏析，影响高温塑形，因此在高温段时间不宜过长。

具体的，所述高铬铁素体不锈钢无缝钢管的尺寸为Ф89×5mm，其工艺流程包括：扒皮圆坯→加热锻坯→穿孔→轧制轧管→再加热→定减径，其中：

穿孔工序中，采用二辊锥形穿孔机进行穿孔，穿孔参数为：喂入角8.5°，辗轧角14°，辊距179.55mm，导距202mm，顶伸量150mm，倒盘速度1.5m/s，轧制速度0.55m/s；

加热锻坯工序中，采用环形加热炉加热方式，环形加热炉自装料端到出料端依次为热回收段、预热段、加热段、均热段；其中，锻坯料入炉温度(即热回收段)低于800℃；预热段温度控制在1000～1030℃、加热段温度≤1250℃、均热段温度控制为1230℃～1260℃，保证2Cr25N坯料加热均匀；

轧制轧管工序中，轧制速度大于3.5米/秒；

定减径工序中，采用12机架定径机进行定径，头尾两机架采用减径量约3％，中间机架减径量约6％，得到规格为89×5mm的成品钢管。

本发明提供一种2Cr25N不锈钢无缝钢管的生产方法，下面提供一种试例，包括以下步骤：

A，环形炉加热

在环形炉中，采用低温段缓慢加热，高温端快速加热的方式，得到整体温度均匀，材料强度适宜于穿孔形成的实心坯料；

B，穿孔机穿孔

将步骤A得到的2Cr25N不锈钢锻坯，在两辊斜轧锥式穿孔机上，进行穿孔，再对其内孔吹氮气和喷砂，以消除内表面氧化皮并防止氧化，得到毛管坯料；

C，连轧机轧管

将步骤B得到的铁素体不锈钢毛管在连轧机上进行轧制，再进行高压水除鳞，除去其外表面氧化铁皮，得到与成品壁厚相近的荒管坯料；

D，张减机张减径

将步骤C得到的铁素体不锈钢荒管在张减机上进行张减径，通过张减机控制最终成品尺寸。

本发明方法用来生产Ф60-356mm规格的2Cr25N铁素体不锈钢无缝钢管，优选为生产Ф89×5mm的无缝钢管。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

采用4支Φ200mm、2Cr25N锻坯，在加热温度为1230℃～1260℃控制的情况下，在攀钢集团成都钢钒有限公司159机组，按以下方法生产89×5mm规格无缝钢管；具体工艺设置如下：

加热要求：加热锻坯工序中采用环形加热炉加热方式，环形加热炉自装料端到出料端依次为热回收段、预热段、加热段、均热段；其中，锻坯料入炉温度(即热回收段)低于800℃；预热段温度控制在1000～1030℃、加热段温度≤1250℃、均热段温度控制为1230℃～1260℃，保证2Cr25N坯料加热均匀和各段温度按2Cr25N温度要求控制。

钢管出环形炉后，在二辊锥形穿孔机进行穿孔，穿孔参数如表1所示：

表1

该工艺参数下按下述公式测算总直径压下率、顶前压下率及椭圆度：

总直径压下率＝变形过程中坯料的最小直径/原始坯料直径×100％；

顶前压下率＝坯料刚好接触顶头时的坯料直径/原始坯料直径×100％；

椭圆度＝导距/辊距；计算得总直径压下率为10％，顶前压下率为1.7％，椭圆度为1.122，所得毛管规格为225×16.2mm，长度为5.5～7m。

为有效控制钢管内表面质量，在穿孔后，需对毛管内孔进行喷氮气和喷砂，之后再进行连轧机轧制，采用192mm孔型，182mm规格芯棒，为防弯曲，连轧机轧制速度应大于3.5米/秒。

钢管经过轧制后，经过在加热炉旁通，同时打开旁通烧嘴，确保再加热炉出口荒管温度≥860℃，且整管温度均匀；之后高压水除鳞按50kg/mm²控制，清除荒管外表面氧化铁皮。

采用12机架定径机进行定径，头尾两机架采用减径量约3％，中间机架减径量约6％，得到规格为89×5mm的成品钢管；钢管的头尾两端各约有1.5m壁厚增厚端。

本次试验生产钢管单支长度可达30m以上，主要成材率损失为烧损和头尾由于张减径造成增厚带来的切头量，采用此工艺生产的不锈钢管成材率可达90％以上。

Claims (10)

1.高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于，其工艺流程包括：扒皮圆坯→加热锻坯→穿孔→轧制轧管→再加热→定减径，其中：

使用穿孔装置对圆坯进行穿孔形成毛管坯料；穿孔工序中，总直径压下率8～12％，顶前压下率≤4％，椭圆度1.06～1.14；

将毛管坯料轧制成荒管；

荒管经再加热炉进行再加热，再加热炉出口出温度≥860℃；然后进行高压水除鳞，除去其外表面氧化铁皮；

荒管经定减径得到所需尺寸规格的高铬铁素体不锈钢无缝钢管。

2.根据权利要求1所述的高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于，所述高铬铁素体不锈钢无缝钢管的外径为Ф60～356mm。

3.根据权利要求1或2所述的高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于，所述加热锻坯工序采用环形加热炉、辊底式加热炉或感应加热。

4.根据权利要求3所述的高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于，加热锻坯工序中，采用环形加热炉加热，环形加热炉自装料端到出料端依次为热回收段、预热段、加热段、均热段；其中，热回收段温度低于800℃，预热段温度控制在1000～1030℃，加热段温度≤1250℃，均热段温度控制在1230℃～1260℃。

5.根据权利要求4所述的高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于，加热锻坯工序采用环形加热炉加热，加热段分为加热1段、加热2段，其中，锻坯料在热回收段、预热段、加热1段的加热时间5～7小时，在加热2段、均热段的加热时间小于1.5～2小时。

6.根据权利要求1～5任一项所述的高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于，穿孔采用两辊斜轧锥式穿孔机、筒式穿孔机或菌式穿孔机。

7.根据权利要求1～6任一项所述的高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于，穿孔后轧制前对管坯料内孔吹氮气和喷砂，以消除内表面氧化皮并防止氧化。

8.根据权利要求1～7任一项所述的高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于，所述轧制轧管工序采用三辊连轧管、ACCU-ROLL精密轧管或周期轧管。

9.根据权利要求1～8任一项所述的高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于，采用张力减径机或定径机通过合理的变形量分配进行定减径；优选的，定减径工序中采用12机架定径机进行定径，头尾两机架采用减径量1～3％，中间机架减径量5～7％。

10.根据权利要求1～9任一项所述的高铬铁素体不锈钢无缝钢管的生产方法，其特征在于，所述高铬铁素体不锈钢无缝钢管的尺寸为Ф89×5mm，其工艺流程中：

穿孔工序中，采用二辊锥形穿孔机进行穿孔，穿孔参数为：喂入角8.5°，辗轧角14°，辊距179.55mm，导距202mm，顶伸量150mm，导盘速度1.5m/s，轧制速度0.4～1.0m/s；

轧制轧管工序中，轧制速度大于3.5米/秒；

定减径工序中，采用12机架定径机进行定径，头尾两机架采用减径量3％，中间机架减径量6％。