CN106702259A - 含钨奥氏体不锈钢无缝管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的含钨奥氏体不锈钢无缝管的制造方法，包括以下步骤：11)将管坯制作成荒管，在制作荒管的过程中，对荒管进行挤压的挤压比为6‑12，挤压速度为130‑180mm/s；12)对荒管进行第一道次冷轧，第一道次冷轧的道次变形量为40‑60％；13)对经过第一道次冷轧的荒管实施中间退火处理，退火温度为1120‑1200℃，以及保温30‑60min；14)对经过中间退火处理的荒管实施第二道次冷轧，第二道次冷轧的道次变形量控制在35‑50％；15)对经过第二道次冷轧的荒管进行热处理，热处理的温度为1150‑1250℃，以及保温30‑60min。本发明公开的制造方法能解决目前制造含钨奥氏体不锈钢无缝管存在的产品质量较差的问题。

Description

含钨奥氏体不锈钢无缝管的制造方法

技术领域

本发明涉及钢管制造技术领域，尤其涉及含钨奥氏体不锈钢无缝管的制造方法。

背景技术

奥氏体耐热钢由于具有优良的耐腐蚀、抗氧化及良好的机械性能而较多地应用于能源、化工等领域。由于含钨(W)奥氏体耐热钢具有较高的韧性、持久性强度、抗氧化性和高温组织稳定性，因此由含钨奥氏体耐热钢制成的无缝管可用于650℃-700℃超超临界火电机组锅炉的过热器和再热器。含钨奥氏体耐热钢的主要成分为0.03％-0.08％C、小于0.5％Si、小于0.5％Mn、18％～25％Cr、21.5％～31％Ni、2～4％Cu、0.10～0.35％N、0.30～0.65％Nb、1.0～5.0％W、0.1～0.4％Mo、1.0～4.0％Co、0.003～0.009％B、余量Fe。该合金添加的W元素是材料固溶强化和析出相强化的重要元素，可大幅提高材料的高温持久强度。

上述合金中的钨元素能大幅度提高钢的热变形激活能，从而增加变形抗力、降低热塑性，从而使得合金热加工较困难，含钨的不锈钢的析出强化作用是其室温屈服强度和抗拉强度较高，冷加工硬化倾向严重，钢管冷轧容易出现脆性开裂，难度较大；同时，由于热处理对析出相影响规律也较复杂，晶粒不均匀，组织性能的调控较为困难。因此，采用含钨奥氏体不锈钢制成的无缝管的工艺难度较大，特别是小口径厚壁的无缝管的工艺难度极大，目前没有较好的制造方法。

发明内容

有鉴于此，本发明公开含钨奥氏体耐热钢管坯的锻造方法，以解决的目前制造含钨奥氏体不锈钢无缝管存在的产品质量较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明公开如下技术方案：

含钨奥氏体不锈钢无缝管的制造方法，包括以下步骤：

11)将管坯制作成荒管，在制作所述荒管的过程中，对所述荒管进行挤压的挤压比为6-12，挤压速度为130-180mm/s；

12)对所述荒管进行第一道次冷轧，所述第一道次冷轧的道次变形量为40-60％；

13)对经过所述第一道次冷轧的所述荒管实施中间退火处理，退火温度为1120-1200℃，以及保温30-60min；

14)对经过中间退火处理的所述荒管实施第二道次冷轧，所述第二道次冷轧的道次变形量控制在35-50％；

15)对经过所述第二道次冷轧的所述荒管进行热处理，热处理的温度为1150-1250℃，以及保温30-60min。

优选的，上述制造方法中，步骤11)包括：

21)对所述管坯实施表面预处理；

22)将所述管坯放入环形炉进行预加热，入炉温度不大于600℃，加热总时间为120-240分钟，出炉温度为950-1000℃。

23)对所述管坯进行初次感应加热及扩孔操作，得到所述荒管；

24)对所述荒管进行再次感应加热、挤压操作和水冷却；

25)对所述荒管实施精整操作。

优选的，上述制造方法中，步骤21)包括：对所述管坯表面的裂纹、凹坑和油污实施清理。

优选的，上述制造方法中，步骤25)包括：

对所述荒管依次进行矫直、酸洗和修磨。

优选的，上述制造方法中，步骤12)包括：

所述第一道次冷轧中，所述荒管的减壁量与减径量的比值控制在0.8-1.2之间，冷轧单次送进量控制在3-5mm，轧制速度控制在25-40次/分钟。

优选的，上述制造方法中，步骤14)包括：

所述第二道次冷轧中，所述荒管的道次减壁量和减径量为15-40％，所述荒管的减壁量与减径量的比值为0.8-1.2，冷轧单次送进量控制在4-6mm，轧制速度控制在30-60次/分钟。

本发明公开的含钨奥氏体不锈钢无缝管的制造方法的有益效果如下：

本发明公开的制造方法能避免无缝管热加工、冷加工过程出现的开裂及有效控制第二相析出，在制造的过程中能提高无缝管的晶粒均匀度，本方法生产的无缝钢管，能满足完全满足相关标准要求，具有良好的常温性能、高温持久性能及高温抗蒸汽腐蚀性能，特别适用于650-700℃参数的超超临界电站机组锅炉关键部件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的含钨奥氏体不锈钢无缝管的制造方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开的含钨奥氏体不锈钢无缝管的制造方法采用的含钨奥氏体不锈钢的化学成分如下(质量分数％)：

请参考图1，本发明实施例公开含钨奥氏体不锈钢无缝管的制造方法，所公开的制造方法包括如下步骤：

S100、将管坯制作成荒管。

本步骤将管坯制作成荒管，在制作荒管的过程中，设计挤压比为6-12，挤压速度为130-180mm/s。

本发明实施例公开一种具体将管坯制作成荒管的方法，该方法包括如下步骤：

步骤A1、对管坯实施表面预处理。

例如选用Φ210～290mm的管坯，采用深孔钻在中心打Φ30～80mm通孔，可以在其中一个端面平头可以设置倒角，并加工成30～45°喇叭口。具体的，可以对管坯表面的裂纹、凹坑和油污实施清理。

步骤A2、将管坯放入环形炉进行预加热。

将管坯放入环形炉进行预加热，入炉温度不大于600℃，加热总时间为120-240分钟，出炉温度为950-1000℃，以确保管坯的析出相全部回溶，避免钢管出现条带状的第二相，同时能防止保温时间过长管坯的表面氧化严重的问题。

步骤A3、对管坯进行初次感应及扩孔操作，得到荒管。

在经过环形炉加热后将管坯出炉进入感应线炉加热至1120-1180℃，加热功率可以保持600-800KW，到温后可以保持75-150KW的功率继续保温1-2分钟，以保证对管坯整体加热均匀，避免管坯受热不均引起的开裂。从感应线炉出炉之后对管坯进行扩孔，得到荒管，扩孔操作的扩延系数(坯料截面积/扩孔后截面积)可以控制在1.1-1.3，扩孔速率控制为180-220mm/s。在扩孔之前，可以在管坯的内外孔涂抹玻璃粉润滑剂，以便于扩孔操作。

步骤A4、对荒管进行再次感应加热、挤压操作和水冷却。

经过步骤A3扩孔之后，荒管被再次加热至1180℃-1230℃，加工功率可以保持在600-800KW，温度达到之后可以直接出炉，以防止荒管的内表面由于“集肤效应”、保温效应和后续的挤压温升三重作用引起表面过烧开裂。坯料出炉后涂抹玻璃粉润滑剂，进入卧室挤压机进行挤压，设计挤压比为6～12，挤压速度为130～180mm/s，以保证挤压顺利进行，挤压结束后荒管立即入水冷却。

步骤A5、对荒管实施精整操作。

本实施例中，精整操作可以为依次进行的矫直、酸洗、修磨等精整处理。经过步骤A4处理后的荒管的外径尺寸为Φ80～140mm，壁厚为15～25mm。

S200、对荒管进行第一道次冷轧。

经过精整处理的荒管利用周期轧辊冷轧机组进行第一道次冷轧，第一道次冷轧后的钢管外径尺寸为Φ50～90mm，壁厚为10-18mm。由于挤压后的荒管晶粒均匀度较差，使后续晶粒均匀便于控制，第一道次冷轧采用大变形量冷轧将晶粒完全破碎，同时要考虑到冷加工硬化因素，道次变形量控制在40～60％，同时为了防止轧制开裂并且使变形组织均匀，道次减壁量和减径量均控制在20～40％，且减壁量/减径量比值控制在0.8～1.2之间。冷轧单次送进量控制在3-5mm，轧制速度控制在25-40次分钟，以防止轧制闷车及表面缺陷产生。

S300、对荒管实施中间退火处理。

冷轧后的钢管经过脱脂处理后进行退火处理，退火温度为1120～1200℃，保温时间30-60min，退火后水冷，主要目的是消除冷加工硬化，调整晶粒尺寸，熔解有害析出相。钢管退火后经过矫直、锯切、酸洗等精整处理后得到半成品。

S300、对荒管进行第二道次冷轧。

经过精整处理的半成品利用冷轧机组进行第二道次冷轧，第二道次冷轧后的荒管即为成品尺寸，外径为Φ30～60mm，壁厚为6-13mm。由于成品无缝管的晶粒度要求控制在4-7级，因此第二道此应采用适中的变形量，防止成品晶粒过细或混晶，同时要考虑到冷加工硬化因素，道次变形量控制在35～50％，同时为了防止轧制开裂并且使变形组织均匀，道次减壁量和减径量均控制在15～40％，且减壁量/减径量比值控制在0.8～1.2之间。冷轧单次送进量控制在4-6mm，轧制速度控制在30-60次分钟，以防止轧制闷车及表面缺陷产生。

S400、对荒管进行热处理。

冷轧后的钢管经过脱脂处理后进行成品热处理，加热温度为1150～1250℃，保温时间为30-60min，热处理后水冷，主要目的是消除冷加工硬化，熔解有害析出相，使晶粒度调整到标准要求的4-7级。

热处理后的钢管经过矫直、锯切、酸洗、表面检验、无损探伤等工序后得到成品。

下面结合具体实施例进行说明：

实施例一

本实施例无缝管的成品规格为Ф45×10mm，具体成分如下(质量分数％)，下表中余量为Fe：

C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	W	Cu	Nb	B	N
												0.05	0.19	0.50	0.014	0.002	21.80	24.80	3.60	2.82	0.42	0.0025	0.18

以管坯为Φ219/50mm为例，其主要工艺流程规格设计为：

Φ219/50mm→(挤压)Ф108×18mm→(第一道冷轧)Ф76×13mm→(第二道冷轧)Ф57×10mm。

具体步骤如下：

步骤一、将管坯制作成荒管。

子步骤B1、管坯准备。

采用Φ219mm管坯，深孔钻在中心打Φ50mm通孔，在其中一个端面平头倒角并加工成40°喇叭口，同时对管坯进行表面处理。

子步骤B2、环形炉预加热。

将管坯放入环形炉内预加热，入炉温度550℃，加热总时间180分钟，出炉温度980℃。

子步骤B3、初次感应加热及扩孔。

管坯从环形炉出炉后进入感应线炉加热至1150℃，加热功率680KW，保温功率90KW，保温时间1.5分钟。出炉后内外孔涂抹玻璃粉润滑剂后进行扩孔，扩延系数(坯料截面积/扩孔后截面积)为1.18，扩孔速率控制为195mm/s。

子步骤B4、再次感应加热及挤压。

扩孔后的管坯进入感应炉加热至1190℃，加热功率650KW，坯料出炉后涂抹玻璃粉润滑剂，进入卧室挤压机进行挤压至Ф108×18mm，挤压比为7.9，挤压速度为150mm/s，挤压结束后荒管立即入水冷却。

子步骤B5、精整。

对荒管依次进行矫直、酸洗、修磨等精整处理。

步骤二、第一道次冷轧。

将Ф108×18mm的荒管冷轧至Ф76×13mm，道次变形量为49％，减壁量28％，减径量30％，减壁量/减径量比值为0.93。冷轧单次送进量4mm，轧制速度控制在30次分钟。

步骤三、中间退火处理。

钢管经过脱脂处理后进行退火，退火温度1150℃，保温时间45min，退火后水冷，经过矫直、锯切、酸洗等精整处理后得到半成品。

步骤四、第二道次冷轧。

将Ф76×13mm的荒管冷轧至Ф57×10mm，道次变形量43％，减壁量23％，减径量25％，减壁量/减径量比值为0.92。冷轧单次送进量5mm，轧制速度50次分钟。

步骤五、成品热处理。

钢管脱脂处理后进行成品热处理，温度为1220℃，保温时间为45min，热处理后水冷，经过矫直、锯切、酸洗、表面检验、无损探伤等工序后得到成品。

本实施例制造的无缝管各项性能均满足ASME SA213标准要求，可以用于650-700℃超超临界锅炉用关键部件，具体性能参数如下：

本发明公开的制造方法能避免无缝管热加工、冷加工过程出现的开裂及有效控制第二相析出，在制造的过程中能提高无缝管的晶粒均匀度，本方法生产的无缝钢管，能满足完全满足相关标准要求，具有良好的常温性能、高温持久性能及高温抗蒸汽腐蚀性能，特别适用于650-700℃参数的超超临界电站机组锅炉关键部件。

本文中，各个优选方案仅仅重点描述的是与其它方案的不同，各个优选方案只要不冲突，都可以任意组合，组合后所形成的实施例也在本说明书所公开的范畴之内，考虑到文本简洁，本文就不再对组合所形成的实施例进行单独描述。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.含钨奥氏体不锈钢无缝管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

11)将管坯制作成荒管，在制作所述荒管的过程中，对所述荒管进行挤压的挤压比为6-12，挤压速度为130-180mm/s；

12)对所述荒管进行第一道次冷轧，所述第一道次冷轧的道次变形量为40-60％；

13)对经过所述第一道次冷轧的所述荒管实施中间退火处理，退火温度为1120-1200℃，以及保温30-60min；

14)对经过中间退火处理的所述荒管实施第二道次冷轧，所述第二道次冷轧的道次变形量控制在35-50％；

15)对经过所述第二道次冷轧的所述荒管进行热处理，热处理的温度为1150-1250℃，以及保温30-60min。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤11)包括：

21)对所述管坯实施表面预处理；

22)将所述管坯放入环形炉进行预加热，入炉温度不大于600℃，加热总时间为120-240分钟，出炉温度为950-1000℃。

23)对所述管坯进行初次感应加热及扩孔操作，得到所述荒管；

24)对所述荒管进行再次感应加热、挤压操作和水冷却；

25)对所述荒管实施精整操作。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，步骤21)包括：对所述管坯表面的裂纹、凹坑和油污实施清理。

4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，步骤25)包括：

对所述荒管依次进行矫直、酸洗和修磨。

5.根据权利要求1-4中任一所述的制造方法，其特征在于，步骤12)包括：

所述第一道次冷轧中，所述荒管的减壁量与减径量的比值控制在0.8-1.2之间，冷轧单次送进量控制在3-5mm，轧制速度控制在25-40次/分钟。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，步骤14)包括：

所述第二道次冷轧中，所述荒管的道次减壁量和减径量为15-40％，所述荒管的减壁量与减径量的比值为0.8-1.2，冷轧单次送进量控制在4-6mm，轧制速度控制在30-60次/分钟。