CN107030113B - 大直径钢管连铸连轧生产方法、复合钢管连铸连轧生产方法、复合钢板连铸连轧生产方法 - Google Patents

大直径钢管连铸连轧生产方法、复合钢管连铸连轧生产方法、复合钢板连铸连轧生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大直径钢管连铸连轧生产方法、复合钢管连铸连轧生产方法、复合钢板连铸连轧生产方法。该大直径钢管连铸连轧生产方法、复合钢管连铸连轧生产方法、复合钢板连铸连轧生产方法，使用陶瓷管模，管模温度可控，可实现两层金属的渗透厚度可控，实现更好的复合技术要求的界面融合，最大限度的保证界面结合力，可通过控冷很容易实现三层四层金属液的浇注，尤其适用于两种不适合混熔的合金的复合很重要，不受合金成分的限制，实现真正意义上的连铸连轧，并且热轧直径尺寸无限制、壁厚无限制，可以直接生产直径一米以上的大直径钢管。

Description

大直径钢管连铸连轧生产方法、复合钢管连铸连轧生产方法、 复合钢板连铸连轧生产方法
技术领域
本发明涉及一种大直径钢管连铸连轧生产方法、复合钢管连铸连轧生产方法、复合钢板连铸连轧生产方法。
背景技术
无缝钢管大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料等。目前，无缝钢管的生产工艺主要有水冷型和热模法两种，但是这两种方法均存在诸多弊端，例如：(1)离心铸造有冷速过快的缺点，特别是水冷型，金属液还没全部浇注完，先浇注的一端温度或许已经降至700℃以下了。(2)热模法的外模主要是钢管模，钢管模外面需要用水冷却，也很难保证拔管温度，使得轧制过程很难进行，而且钢管模里面钢水同样面临冷速过快的问题，会出现冷皮现象，生产出的管坯一般壁厚较大、内外表面温差大、内外表面屈服强度相差较大，导致连铸连轧面临困难。(3)水冷型和热模法都是使用钢管模，钢管模在高温下自身会熔化，所以无法通过加热方式使金属层之间实现二次重熔，尤其是生产中第一层金属层较薄时，冷速过快会导致界面无法达到冶金融合，也就是说实现复合基金属管的生产很复杂，更谈不上实现连铸连轧。(4)由于现阶段大直径钢管的生产工艺需要将管坯在1300℃左右进行第一次穿管，由于第一次穿管时内孔直径不能太大，还必须经二次扩管。在这过程中，如果管坯管壁太薄，温度下降会很快，扩管就存在困难，而且后续还需要轧制管壁、定径两道工序。例如，为了保证轧制温度，就需要在拔管后重新加热管坯，不仅会浪费能源，而且直径大的钢管坯拔管后在1250℃高温下加热时强度低，容易变形，不易控制，导致大直径钢管的制造受到很大限制，很难满足连续化生产，尤其是由于不锈钢在900-1050℃之间，容易生成脆性相Cr23C6从晶间析出，所以传统方法中为了避免脆性相析出，需要将大直径管坯先配合大直径的环形加热炉加热到900℃，保温2-2.5h后，再送入中频加热炉，快速升温至1250℃，两次加热电耗很大，环形加热炉占地面积大，进一步增加了生产成本。(5)水冷型、热模法由于离心生产过程中，冷速过快，外层金属较薄的话，浇注完会全面冷却，第二层金属液浇入时，由于模具“太凉”而无法重新熔化，因而实现不了外层极薄金属层的复合，如2mm以下的金属层。即使第一层浇注液较厚,也经常由于冷皮的出现无法轧制。(6)水冷型、热模法，由于冷速过快，渗透层厚度无法控制，一般只靠高温下的固态原子扩散完成，结合力仍然得不到充分发挥。
由于以上条件限制，水冷型、热模法轧制无逢管，直径尺寸和壁厚受到限制。因此，目前大直径薄壁钢管一般采用管线钢板焊制，而管线钢板焊制存在以下缺陷：(1)紧邻焊缝处的母材组织变化，影响力学性能；(2)管材的抗化学腐蚀能力等化学性能减弱；(3)管材焊缝处容易形成焊接缺陷；(4)生产链条加长，增加了生产成本；(5)探伤、热处理等附加工序过多，增加了施工难度。
进一步的，复合钢管、钢板是指利用复合技术将多种化学、力学性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的复合材料，其极大地改善了单一金属材料的热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能。
目前，生产复合管的方法主要有冷复合法、爆炸复合法、离心铸造法、钎焊法等几种，但是在实际应用中这些方法存在诸多弊端，例如：(1)冷复合法生产出来的复合管，相邻的管层界面间没有任何结合力，而且冷复合法对基体壁厚有严格要求，基体管要求有足够刚度，不能发生变形，否则内外冷复合层就容易发生脱落，导致冷复合管只能用于装饰场合，虽然复合管的外层全封闭后也能起到防腐效果，但对其受力荷载要求有严格限制；(2)爆炸复合法要求复合管内层很薄，外层较厚，内层要有较好的塑性、延展性，并且爆破复合法对基体金属组织会造成破坏，造成复合管整体综合性能下降，故适用范围很窄。(3)钎焊法由几种金属及金属化合物的热化学反应，生成的新的化合物作为结合层，但是夹渣的存在影响了界面结合，容易引起脆裂。(4)离心铸造法目前处于实验室小批量生产阶段，而且生产管坯的手段仅限于水冷型和热模法，无法实现连铸连轧，而且复合坯要有严格的空冷和再加热要求，成材率偏低，并且面临界面复合效果及结合力薄弱的难题。尤其是以往复合法仅仅限于单层复合，多层复合实现成本高，主要是复合工序成本太高，甚至高出纯不锈钢板的价格，因而失去多层复合的价值。
复合钢板的生产方法主要有热轧法和钎焊法，热轧法是将两块板坯的界面用机床刨平，酸洗去油去污后将界面紧贴并将钢板的四周结合缝隙焊严后经抽取真空、加热轧制、探伤、齐边等工序制作，这种方法生产成本很高，而且如果焊接不严导致漏气，界面上有氧化物生成将使界面无法结合，因而成品率相对较低。钎焊法生产时，两层板材之间的钎焊料自燃产生高温，熔化两层板材界面表层，熔化的铁液透过金属氧化物间隙将界面连接，但生成的金属氧化物硬而脆，使结合力较低，在弯曲、受力时容易开裂。
总之，传统生产工艺制备得到的金属复合管或者金属复合板由于基体板层或管层与复合层的结合力不足，尤其是在向管壁较薄的基体管坯上复合层时不仅难度大，复合管长度受限，而且在使用过程中很容易出现破损，导致安全事故发生。因此，现亟需一种受管壁、管径限制小的大直径钢管、复合钢管及复合钢板生产方法解决以上问题。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种界面结合牢固、浇注层厚薄无限制、实现连铸连轧、规模大、生产成本低的大直径钢管连铸连轧生产方法、复合钢管连铸连轧生产方法、复合钢板连铸连轧生产方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
大直径钢管连铸连轧生产方法，包括如下步骤：
(1)将陶瓷管模置于离心机上，对陶瓷管模的一端进行封装充入CO2气体，启动离心机，把熔炼至高于其自身熔点30-150℃以上的金属液浇注入高速旋转的陶瓷管模内，使金属液在离心力的作用下在陶瓷管模内形成壁厚均匀的金属管坯；
(2)待金属管坯整体温度降低至其熔点以下50℃，拆卸陶瓷管模两端的封装，从陶瓷管模中拔出金属管坯；
(3)将步骤(2)制得的金属管坯在1220-1250℃进行高温穿芯棒减壁轧制，经轧制后，金属管坯温度仍保持在1100℃以上；
(4)将步骤(3)高温轧制后的金属管坯经减径定径机组进行定径精轧，精轧终轧温度为800-900℃；
(5)步骤(4)制得的金属管坯降至室温后经热处理、探伤、抛光，最后经齐头，制得大直径钢管。
所述金属管坯为10#钢、20#钢、25#钢、30#钢、35#钢、40#钢、45#钢、16Mn、30Cr、27SiMn、30CrMo、30CrNiMo、0Cr13、00Cr18Ni9或40Cr中的一种。
基于所述大直径钢管连铸连轧生产方法的复合钢管连铸连轧生产方法，包括如下步骤：
(1)将陶瓷管模置于离心机上，对陶瓷管模的一端进行封装充入CO2气体，启动离心机，把熔炼至高于其自身熔点30-150℃以上的第一层金属液浇注入高速旋转的陶瓷管模内，使金属液在离心力的作用下在陶瓷管模内形成壁厚均匀的第一层金属管坯；
(2)加大CO2的吹入量，待第一层金属管坯的表面温度降至其自身熔点以下20-30℃，使第一层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼至高于其自身熔点50-150℃以上的第二层金属液浇注入高速旋转的第一层金属管坯内，形成第二层金属管坯；
(3)加大CO2的吹入量，待第二层金属管坯的表面温度降至其自身熔点以下20-30℃，使第二层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼至高于其自身熔点50-150℃以上的第三层金属液浇注入高速旋转的第二层金属管坯内，形成第三层金属管坯；
(4)待第一层金属管坯、第二层金属管坯、第三层金属管坯整体冷却至三层金属管坯中最低熔点以下50℃后，拆卸陶瓷管模两端的封装，从陶瓷管模中拔出复合管坯，此时复合管坯的温度不低于1300℃；
(5)对步骤(4)制得的复合管坯在1220-1250℃进行高温穿芯棒减壁轧制，经轧制后，复合管坯温度仍保持在1100℃以上；
(6)将步骤(5)高温轧制后的复合管坯经减径定径机组进行定径精轧，精轧终轧温度为1030℃以上；
(7)将步骤(6)定径精扎后的复合管坯油粹至880-900℃，送往矫直机矫直；
(8)将步骤(7)矫直后的复合管坯降至室温后经热处理、探伤、酸洗、除磷、抛光，最后经齐头，制得复合钢管。
离心浇注的第一层金属管坯的厚度为0.5-20mm，第二层金属管坯的厚度为2-120mm，第三层金属管坯的厚度为0.5-20mm，生产出的复合钢管的内径达100-2000mm。
所述第一层金属管坯和第三层金属管坯为301不锈钢、302不锈钢、304不锈钢、310不锈钢或316不锈钢中的一种，所述第二层金属管坯为10#钢、20#钢、30#钢、35#钢、40#钢、45#钢、16Mn、30Cr或27SiMn中的一种。
基于所述复合钢管连铸连轧生产方法的复合钢板连铸连轧生产方法，包括如下步骤：
(1)将陶瓷管模置于离心机上，并对陶瓷管模的一端进行封装充入CO2气体，启动离心机，把熔炼至高于其自身熔点30-150℃以上的第一层金属液浇注入高速旋转的陶瓷管模内，使金属液在离心力的作用下在陶瓷管模内形成壁厚均匀的第一层金属管坯；
(2)加大CO2的吹入量，待第一层金属管坯的表面温度降至其自身熔点以下20-30℃，使第一层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼至高于其自身熔点50℃-150以上的第二层金属液浇注入高速旋转的第一层金属管坯内，形成第二层金属管坯；
(3)加大CO2的吹入量，待第二层金属管坯的表面温度降至其自身熔点以下20-30℃，使第二层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼至高于其自身熔点150℃以上的第三层金属液浇注入高速旋转的第二层金属管坯内，形成第三层金属管坯；
(4)待第一层金属管坯、第二层金属管坯、第三层金属管坯整体冷却至三层金属管坯中最低熔点以下50℃后，拆卸陶瓷管模两端的封装，从陶瓷管模中拔出复合管坯，此时复合管坯的温度不低于1300℃；
(5)将步骤(4)制得的复合管坯输送至轧制机组，此时复合管坯表面温度降至1220-1250℃，先将芯棒穿入复合管坯中轧制，利用芯棒头部毛刷自旋将复合管坯内的渣屑去除，并利用压缩空气吹净渣屑；然后利用表面喷焊有陶瓷的轧辊对复合管坯进行减壁轧制，终轧后复合管坯温度在1120℃以上；
(6)通过等离子切割方法沿复合管坯的轴线方向将步骤(5)制得的复合管坯侧壁切开，切完温度为880-890℃；
(7)将步骤(6)切缝后的复合管坯输送至开平机，切缝后的复合管坯停在开平机处时温度不低于800℃，开平机轧辊反向滚动轧制复合管坯得复合板坯；
(8)对步骤(7)制得的复合板坯热处理、探伤、酸洗、除磷、抛光、齐边，制得复合钢板。
基于所述复合钢管连铸连轧生产方法的复合钢板连铸连轧生产方法，包括如下步骤：
(1)将陶瓷管模置于离心机上，并对陶瓷管模的一端进行封装充入CO2气体，启动离心机，把熔炼至高于其自身熔点30-150℃以上的第一层金属液浇注入高速旋转的陶瓷管模内，使金属液在离心力的作用下在陶瓷管模内形成壁厚均匀的第一层金属管坯；
(2)加大CO2的吹入量，待第一层金属管坯的表面温度降至其自身熔点以下20-30℃，使第一层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼至高于其自身熔点50℃-150以上的第二层金属液浇注入高速旋转的第一层金属管坯内，形成第二层金属管坯；
(3)加大CO2的吹入量，待第二层金属管坯的表面温度降至其自身熔点以下20-30℃，使第二层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼至高于其自身熔点150℃以上的第三层金属液浇注入高速旋转的第二层金属管坯内，形成第三层金属管坯；
(4)待第一层金属管坯、第二层金属管坯、第三层金属管坯整体冷却至三层金属管坯中最低熔点以下50℃后，拆卸陶瓷管模两端的封装，从陶瓷管模中拔出复合管坯，此时复合管坯的温度不低于1300℃；
(5)沿复合管坯的轴线方向通过等离子切割方法将步骤(4)得到的复合管坯侧壁切开，切割完的带缝复合管坯温度为1280℃以上；
(6)将步骤(5)切缝后的复合管坯输送至开平机，切缝后的复合管坯到达开平机处时温度不低于1250℃，开平机轧辊反向滚动轧制复合管坯得复合板坯；
(7)将步骤(6)制得的复合板坯输送至轧制机组进行减壁轧制，终轧温度为1050-1100℃；
(8)对步骤(7)制得的复合板坯热处理、探伤、酸洗、除磷、抛光、齐边，制得复合钢板。
本发明大直径钢管连铸连轧生产方法、复合钢管连铸连轧生产方法、复合钢板连铸连轧生产方法的有益效果为：
(1)本发明方法克服了以往生产工艺工序繁琐、管层间界面结合力薄弱、使用过程中易开裂现象，使得界面实现了完全融合，结合力得到最大程度提高。而水冷型、热模法浇注过程冷速过快，很多合金应用此法直接轧制过程很容易引起基体开裂，其原因主要是合金钢碳当量高，快冷容易产生马氏体和金属间化合物、碳化物等硬脆组织。如果重新加热，不仅浪费能源，而且由于碳化物析出的影响，必须考虑固溶处理等工艺，很容易出现废品。
(2)本发明方法使用陶瓷管模，管模温度可控，可实现两层金属的渗透厚度可控，实现更好的复合技术要求的界面融合，最大限度的保证界面结合力，可通过控冷很容易实现三层四层金属液的浇注，尤其适用于两种不适合混熔的合金(出现金属间化合物，脆性很大像陶瓷一样)的复合很重要，不受合金成分的限制。
(3)陶瓷管模本身就是一种保温材料，能够保持液态金属在高温下长期停留，就像铁水进了铁水包，能很长时间不凝固，且管坯内外表面温差不大，很容易保持高温状态下的拔管管坯温度，保证管坯在高温状态，如1260℃上下直接进入轧机，因而实现真正意义上的连铸连轧，并且热轧直径尺寸无限制、壁厚无限制，可以直接生产直径一米以上的大的钢管。
(4)本发明通过蓄热式离心浇注减少了钢管焊接缺陷、热处理附加工序对母材组织的不利影响。
(5)相比水冷型、热模法铸出钢坯必须回到加热炉重新加热，本发明方法实现了连铸连轧，缩短了生产环节，降低了能耗，缩减了生产成本，符合环保要求。
(6)陶瓷管模方便通过在线控冷技术改善管坯组织，从而提高复合钢管的综合性能。
(7)蓄热式离心连铸连轧不仅能够实现内层、外层的同时复合，而且方便实现了更多层基体的复合，降低了生产成本。
总之，本发明方法可以实现多品种大直径钢管以及多层复合钢板的生产，其意义重大而深远，可被广泛地应用于石油化工、船舶工程、海洋工程、电力、建筑、交通及日常生活等领域。另外，需要特别注意的是，本发明申请所使用陶瓷管模为本发明申请人拥有自主知识产权的专利产品，专利号为CN201410598766.4，名称为一种耐热震陶瓷管模及其制备方法。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例2复合钢管的界面显微组织示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于此，实施例中的制备方法均为常规制备方法，不再详述。
实施例1：
本实施例大直径钢管生产方法，所制备的钢管为25#钢。
本实施例大直径钢管连铸连轧生产方法，采用如下步骤：
(1)使用中频加热炉将25#钢金属液加热至1600℃后，将直径为1400mm陶瓷管模置于离心机上，使用天然气火焰预热陶瓷管模至600℃，并对陶瓷管模的一端进行封装充入CO2气体1分钟，启动离心机，把熔炼好的25#钢金属液浇注入高速旋转的陶瓷管模内，使金属液在离心力的作用下，在陶瓷管模内形成壁厚为40mm的金属管坯；
(2)待金属管坯整体温度降低至1300℃，拆卸陶瓷管模两端的封装，从陶瓷管模中拔出金属管坯；
(3)通过冷床将步骤(2)制得的金属管坯输送至轧制机组，此时金属管坯表面温度降至1250℃，先将芯棒穿入金属管坯中对金属管坯进行减壁轧制，共进行7道次轧制，金属管坯管壁压下率接近50％，外径为1384mm，内径为1364mm，终轧后金属管坯温度在1100℃以上；
(4)将步骤(3)制得的金属管坯在1100℃送入定径机进行3道次定径精轧，制得外径为1000mm，内径为980mm的金属管坯，精轧终轧温度为850-900℃；
(5)步骤(4)制得的金属管坯在空气中自然冷却降至室温，最后经探伤、抛光、齐头后，得大直径钢管。
经过测试，本实施例制得的大直径钢管的力学指标如表1：
表1实施例1制得的大直径钢管的力学指标
标样 屈服强度MPa 抗拉强度MPa 伸长率％
1 293.2 460.3 26.3
2 287.5 457.9 27.7
3 284.7 451.3 28.1
实施例2：
本实施例复合钢管连铸连轧生产方法，所制备的复合钢管的第一层为和第三层为1Cr18Ni9Ti合金钢，第二层为30CrMo钢。
本实施例复合钢管连铸连轧生产方法，采用如下步骤：
(1)使用AOD氩氧精炼炉加热1Cr18Ni9Ti合金钢金属液至1700℃，使用中频加热炉将30CrMo钢金属液加热至1600℃后，将直径为140mm陶瓷管模置于离心机上，使用天然气火焰预热陶瓷管模至600℃，并对陶瓷管模的一端进行封装充入CO2气体1分钟，启动离心机，把熔炼好的第一层金属液，即1Cr18Ni9Ti合金钢金属液浇注入高速旋转的陶瓷管模内，使金属液在离心力的作用下，在陶瓷管模内形成壁厚为4mm的第一层金属管坯；使用AOD氩氧精炼炉，是为了不产生更多氧化物，并且能除碳，防止Cr氧化，减少N2的融入，1Cr18Ni9Ti熔点在1455℃左右，温度过低，溶液粘度大，流动性不好，所以加热至1700℃；30CrMo熔点1500℃左右，既要保证钢液流动性，又要使1Cr18Ni9Ti表层熔融，保证界面的完全熔合，所以加热到1600℃；远端封闭是为了保持管模内CO2的气氛，管模加热到600℃，是为了保持第一层金属液的温度降速不至于太快；吹入CO2气体1分钟，是为了使浇铸气氛保持在CO2气氛状态下，防止Cr与Fe氧化；
(2)加大CO2的吹入量，待第一层金属管坯的表面温度降至1350℃，使第一层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼好的第二层金属液，即30CrMo钢金属液浇注入高速旋转的第一层金属管坯内，形成厚度为20mm的第二层金属管坯；
(3)加大CO2的吹入量，待第二层金属管坯的表面温度降至1400℃，使第二层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼好的第三层金属液浇注入高速旋转的第二层金属管坯内，形成厚度为6mm的第三层金属管坯，并通过气力送粉系统加入玻璃粉造渣层，保护管坯内壁不被氧化；玻璃粉造渣剂，是为了在基体整体冷却的情况下表层不被氧化，避免形成不利于轧制工艺的硬颗粒杂质；
(4)待第一层金属管坯、第二层金属管坯、第三层金属管坯整体冷却至1300℃，拆卸陶瓷管模两端的封装，从陶瓷管模中拔出复合管坯，此时得到的复合管坯外径为140mm，内径为80mm；
(5)通过冷床将步骤(4)制得的复合管坯输送至轧制机组，此时复合管坯表面温度降至1250℃，先将芯棒穿入复合管坯中轧制，利用芯棒头部毛刷自旋将复合管坯内的渣屑去除，并利用压缩空气吹净渣屑；芯棒既起到在轧机上轧制管壁的作用，其头部钢丝刷又起到清除渣剂的作用；然后利用表面喷焊有陶瓷的轧辊对复合管坯进行减壁轧制，共进行7道次轧制，复合管坯管壁压下率接近50％，外径为125mm，内径为93mm，终轧后复合管坯温度在1120℃以上；在1250℃温度下进行轧制，是因为在1300℃以上，1Cr18Ni9Ti有铁素体存在，轧制时容易开裂；
(6)将步骤(5)制得的复合管坯在1100℃送入定径机进行3道次定径精轧，制得外径为121mm，内径为89mm的复合管坯，精轧终轧温度为1030℃；精轧温度控制到1030℃以上，是因为温度降低到1030-900℃之间，会有C的析出，并夺去晶界上的Cr，形成碳化铬，会使不锈钢抗腐蚀能力大大下降，所以用油快速降温至900℃；
(7)将步骤(6)定径精扎后的复合管坯在900℃时送往矫直机矫直；
(8)通过穿水冷却使步骤(7)制得的复合管坯温度降至室温，于510℃回火；800-450℃之间是1Cr18Ni9Ti的敏化区域，此区间容易形成金属间化合物，是一种脆硬物质，故要进行穿水冷却至室温；30CrMo和1Cr18Ni9Ti在粹火的状态下，集聚了大量的内应力，需要去应力回火；穿水冷却后，通过水掺砂对复合钢管表面除磷，除磷水压为35-45MPa，最后经探伤、酸洗、抛光、齐头后，制得复合钢管，所述复合钢管第一层金属层2mm，中间金属层为11mm，第三层金属层为3mm；在轧制过程中，由于氧化作用，管坯内外壁会出现大量黑皮，是Cr和Fe的氧化物，必须用水掺砂混合物高压去除；内壁酸洗，是为了去除附着在内外壁上的微型氧化颗粒，去除黑色斑点；抛光能露出不锈钢的表面光亮。
经过测试，本实施例制得的复合钢管的力学指标如表2：
表2实施例2制得的复合钢管的力学指标
标样 屈服强度MPa 抗拉强度MPa 伸长率％
1 658.3 813.4 14.2
2 664.7 815.1 13.9
3 676.1 828.3 12.1
按常规方法制取1Cr18Ni9Ti合金钢与30CrMo钢界面结合处的金相试样，腐蚀液为王水，用光学显微镜观察涂层界面显微组织。
如图1所示，左侧的1Cr18Ni9Ti合金钢与右侧的30CrMo钢界面结合处有明显的过渡结合带，这说明两者之间发生了元素扩散，形成了良好的扩散结合，保证了两层界面之间的结合强度。
实施例3：
本实施例复合钢板连铸连轧生产方法，所制备的复合钢板的第一层为和第三层为1Cr18Ni9Ti合金钢，第二层为35#钢。
本实施例复合钢板连铸连轧生产方法，包括如下步骤：
(1)使用AOD氩氧精炼炉加热1Cr18Ni9Ti合金钢金属液至1700℃，使用钢包精炼炉将35#钢金属液加热至1600℃后，将直径为1400mm陶瓷管模置于离心机上，使用天然气火焰预热陶瓷管模至600℃，并对陶瓷管模的一端进行封装充入CO2气体1分钟，启动离心机，把熔炼好的第一层金属液，即1Cr18Ni9Ti合金钢金属液浇注入高速旋转的陶瓷管模内，使金属液在离心力的作用下，在陶瓷管模内形成壁厚为2mm的第一层金属管坯；
(2)加大CO2的吹入量，待第一层金属管坯的表面温度降至1350℃，使第一层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼好的第二层金属液，即35#钢金属液浇注入高速旋转的第一层金属管坯内，形成厚度为20mm的第二层金属管坯；
(3)加大CO2的吹入量，待第二层金属管坯的表面温度降至1400℃，使第二层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼好的第三层金属液浇注入高速旋转的第二层金属管坯内，形成厚度为6mm的第三层金属管坯，并通过气力送粉系统加入玻璃粉造渣层，保护管坯内壁不被氧化；
(4)待第一层金属管坯、第二层金属管坯、第三层金属管坯整体冷却至1300℃，拆卸陶瓷管模两端的封装，从陶瓷管模中拔出复合管坯，此时得到的复合管坯外径为1400mm，内径为1344mm；
(5)通过冷床将步骤(4)制得的复合管坯输送至轧制机组，此时复合管坯表面温度降至1250℃，先将芯棒穿入复合管坯中轧制减壁，利用芯棒头部毛刷自旋将复合管坯内的渣屑去除，并利用压缩空气吹净渣屑；芯棒既起到在轧机上轧制管壁的作用，其头部钢丝刷又起到清除渣剂的作用；然后利用表面喷焊有陶瓷的轧辊对复合管坯进行减壁轧制，共进行7道次轧制，复合管坯管壁压下率接近50％，外径1380mm，内径1352mm，终轧后复合管坯温度在1050℃以上；
(6)将步骤(5)得到的复合管坯穿油冷却至900℃，沿复合管坯的轴线方向通过等离子切割方法将复合管坯侧壁切开，切割完的带缝复合管坯温度为890-910℃；
(7)通过滚床将步骤(6)切缝后的复合管坯输送至开平机，切缝后的复合管坯到达开平机处时温度不低于870-880℃，开平机轧辊反向滚动轧制复合管坯得复合板坯；
(8)通过水掺混合物对步骤(7)制得的复合板坯表面除磷，除磷水压为35-45MPa，并送入12辊矫直机矫直，矫直结束复合板坯温度为800-810℃；通过层流速冷对矫直后的复合板坯粹火至室温，然后于510℃回火，再通过水掺混合物对复合钢板表面二次除磷，除磷水压为35-45MPa；最后经探伤、酸洗、抛光、齐边后，制得复合钢板，所述复合钢板第一层金属层、第二层金属层、第三层金属层厚度分别为1mm、10mm、3mm。
经过测试，本实施例制得的复合钢板的力学指标如表3：
表3实施例3制得复合钢板的力学指标
标样 屈服强度MPa 抗拉强度MPa 伸长率％
1 348.3 643.4 22.7
2 342.1 639.1 23.9
3 351.3 647.3 21.1
实施例4：
本实施例复合钢板连铸连轧生产方法，所制备的复合钢板的第一层为和第三层为1Cr18Ni9Ti合金钢，第二层为35#钢。
本实施例复合钢板连铸连轧生产方法，包括如下步骤：
(1)使用AOD氩氧精炼炉加热1Cr18Ni9Ti合金钢金属液至1700℃，使用钢包精炼炉将35#钢金属液加热至1600℃后，将直径为1400mm陶瓷管模置于离心机上，使用天然气火焰预热陶瓷管模至600℃，并对陶瓷管模的一端进行封装充入CO2气体1分钟，启动离心机，把熔炼好的第一层金属液，即1Cr18Ni9Ti合金钢金属液浇注入高速旋转的陶瓷管模内，使金属液在离心力的作用下，在陶瓷管模内形成壁厚为2mm的第一层金属管坯；
(2)加大CO2的吹入量，待第一层金属管坯的表面温度降至1350℃，使第一层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼好的第二层金属液，即35#钢金属液浇注入高速旋转的第一层金属管坯内，形成厚度为20mm的第二层金属管坯；
(3)加大CO2的吹入量，待第二层金属管坯的表面温度降至1400℃，使第二层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼好的第三层金属液浇注入高速旋转的第二层金属管坯内，形成厚度为6mm的第三层金属管坯，并通过气力送粉系统加入玻璃粉造渣层，保护管坯内壁不被氧化；
(4)待第一层金属管坯、第二层金属管坯、第三层金属管坯整体冷却至1300℃，拆卸陶瓷管模两端的封装，从陶瓷管模中拔出复合管坯，此时得到的复合管坯外径为1400mm，内径为1344mm；
(5)沿复合管坯的轴线方向通过等离子切割方法将步骤(4)得到的复合管坯侧壁切开，切割完的带缝复合管坯温度为1280℃以上；
(6)通过滚床将步骤(5)切缝后的复合管坯输送至开平机，切缝后的复合管坯到达开平机处时温度不低于1220℃，开平机轧辊反向滚动轧制复合管坯得复合板坯；
(7)将步骤(6)制得的复合板坯输送至轧制机组，使用20辊轧机对复合板坯进行轧制，复合板坯壁厚总压下量60％，终轧温度1050℃；
(8)通过水掺混合物对步骤(7)制得的复合板坯表面除磷，除磷水压为35-45MPa，复合板坯温度降至880-920℃后，送入12辊矫直机矫直，矫直结束后复合板坯为800-820℃；然后，通过穿水冷却使复合板坯温度降至室温，于510℃回火，最后经探伤、酸洗、抛光、齐边后，制得复合钢板，所述复合钢板第一层金属层、第二层金属层、第三层金属层厚度分别为0.8mm、7.6mm、2.5mm。
表4实施例4制得复合钢板的力学指标
标样 屈服强度MPa 抗拉强度MPa 伸长率％
1 346.5 645.6 24.7
2 353.3 648.1 22.2
3 342.3 637.7 24.8
通过表1-表4中数据可知，本发明制得的大直径钢管、复合钢管、复合钢板的力学性能优异，是目前国内实现100-2000mmm大直径钢管连铸连轧生产的唯一方法，其他生产办法必须经过二次加热才能实现。

Claims (7)

1.大直径钢管连铸连轧生产方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)将陶瓷管模置于离心机上，对陶瓷管模的一端进行封装充入CO2气体，启动离心机，把熔炼至高于其自身熔点30-150℃以上的金属液浇注入高速旋转的陶瓷管模内，使金属液在离心力的作用下在陶瓷管模内形成壁厚均匀的金属管坯；
(2)待金属管坯整体温度降低至其熔点以下50℃，拆卸陶瓷管模两端的封装，从陶瓷管模中拔出金属管坯；
(3)将步骤(2)制得的金属管坯在1220-1250℃进行高温穿芯棒减壁轧制，经轧制后，金属管坯温度仍保持在1100℃以上；
(4)将步骤(3)高温轧制后的金属管坯经减径定径机组进行定径精轧，精轧终轧温度为800-850℃；
(5)步骤(4)制得的金属管坯降至室温后经热处理、探伤、抛光，最后经齐头，制得大直径钢管。
2.根据权利要求1所述的大直径钢管连铸连轧生产方法，其特征是：所述金属管坯为10#钢、20#钢、25#钢、30#钢、35#钢、40#钢、45#钢、16Mn、30Cr、27SiMn、30CrMo、30CrNiMo、0Cr13、00Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti或40Cr中的一种。
3.一种基于权利要求1-2任一所述的大直径钢管连铸连轧生产方法的复合钢管连铸连轧生产方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)将陶瓷管模置于离心机上，对陶瓷管模的一端进行封装充入CO2气体，启动离心机，把熔炼至高于其自身熔点30-150℃以上的第一层金属液浇注入高速旋转的陶瓷管模内，使金属液在离心力的作用下在陶瓷管模内形成壁厚均匀的第一层金属管坯；
(2)加大CO2的吹入量，待第一层金属管坯的表面温度降至其自身熔点以下20-30℃，使第一层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼至高于其自身熔点50-150℃以上的第二层金属液浇注入高速旋转的第一层金属管坯内，形成第二层金属管坯；
(3)加大CO2的吹入量，待第二层金属管坯的表面温度降至其自身熔点以下20-30℃，使第二层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼至高于其自身熔点50-150℃以上的第三层金属液浇注入高速旋转的第二层金属管坯内，形成第三层金属管坯；
(4)待第一层金属管坯、第二层金属管坯、第三层金属管坯整体冷却至三层金属管坯中最低熔点以下50℃后，拆卸陶瓷管模两端的封装，从陶瓷管模中拔出复合管坯，此时复合管坯的温度不低于1300℃；
(5)对步骤(4)制得的复合管坯在1220-1250℃进行高温穿芯棒减壁轧制，经轧制后，复合管坯温度仍保持在1100℃以上；
(6)将步骤(5)高温轧制后的复合管坯经减径定径机组进行定径精轧，精轧终轧温度为1030℃以上；
(7)将步骤(6)定径精轧 后的复合管坯油淬 至880-900℃，送往矫直机矫直；
(8)将步骤(7)矫直后的复合管坯降至室温后经热处理、探伤、酸洗、除磷、抛光，最后经齐头，制得复合钢管。
4.根据权利要求3所述的复合钢管连铸连轧生产方法，其特征是：离心浇注的第一层金属管坯的厚度为0.5-20mm，第二层金属管坯的厚度为2-120mm，第三层金属管坯的厚度为0.5-20mm，生产出的复合钢管的内径达100-2000mm。
5.根据权利要求3所述的复合钢管连铸连轧生产方法，其特征是：所述第一层金属管坯和第三层金属管坯为301不锈钢、302不锈钢、304不锈钢、310不锈钢或316不锈钢中的一种，所述第二层金属管坯为10#钢、20#钢、30#钢、35#钢、40#钢、45#钢、16Mn、30Cr或27SiMn中的一种。
6.一种基于权利要求3所述的复合钢管连铸连轧生产方法的复合钢板连铸连轧生产方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)将陶瓷管模置于离心机上，并对陶瓷管模的一端进行封装充入CO2气体，启动离心机，把熔炼至高于其自身熔点30-150℃以上的第一层金属液浇注入高速旋转的陶瓷管模内，使金属液在离心力的作用下在陶瓷管模内形成壁厚均匀的第一层金属管坯；
(2)加大CO2的吹入量，待第一层金属管坯的表面温度降至其自身熔点以下20-30℃，使第一层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼至高于其自身熔点50℃-150以上的第二层金属液浇注入高速旋转的第一层金属管坯内，形成第二层金属管坯；
(3)加大CO2的吹入量，待第二层金属管坯的表面温度降至其自身熔点以下20-30℃，使第二层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼至高于其自身熔点150℃以上的第三层金属液浇注入高速旋转的第二层金属管坯内，形成第三层金属管坯；
(4)待第一层金属管坯、第二层金属管坯、第三层金属管坯整体冷却至三层金属管坯中最低熔点以下50℃后，拆卸陶瓷管模两端的封装，从陶瓷管模中拔出复合管坯，此时复合管坯的温度不低于1300℃；
(5)将步骤(4)制得的复合管坯输送至轧制机组，此时复合管坯表面温度降至1220-1250℃，先将芯棒穿入复合管坯中轧制，利用芯棒头部毛刷自旋将复合管坯内的渣屑去除，并利用压缩空气吹净渣屑；然后利用表面喷焊有陶瓷的轧辊对复合管坯进行减壁轧制，终轧后复合管坯温度在1120℃以上；
(6)通过等离子切割方法沿复合管坯的轴线方向将步骤(5)制得的复合管坯侧壁切开，切完温度为880-890℃；
(7)将步骤(6)切缝后的复合管坯输送至开平机，切缝后的复合管坯停在开平机处时温度不低于800℃，开平机轧辊反向滚动轧制复合管坯得复合板坯；
(8)对步骤(7)制得的复合板坯热处理、探伤、酸洗、除磷、抛光、齐边，制得复合钢板。
7.一种基于权利要求3所述的复合钢管连铸连轧生产方法的复合钢板连铸连轧生产方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)将陶瓷管模置于离心机上，并对陶瓷管模的一端进行封装充入CO2气体，启动离心机，把熔炼至高于其自身熔点30-150℃以上的第一层金属液浇注入高速旋转的陶瓷管模内，使金属液在离心力的作用下在陶瓷管模内形成壁厚均匀的第一层金属管坯；
(2)加大CO2的吹入量，待第一层金属管坯的表面温度降至其自身熔点以下20-30℃，使第一层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼至高于其自身熔点50℃-150以上的第二层金属液浇注入高速旋转的第一层金属管坯内，形成第二层金属管坯；
(3)加大CO2的吹入量，待第二层金属管坯的表面温度降至其自身熔点以下20-30℃，使第二层金属管坯表面冷却凝固后，把熔炼至高于其自身熔点150℃以上的第三层金属液浇注入高速旋转的第二层金属管坯内，形成第三层金属管坯；
(4)待第一层金属管坯、第二层金属管坯、第三层金属管坯整体冷却至三层金属管坯中最低熔点以下50℃后，拆卸陶瓷管模两端的封装，从陶瓷管模中拔出复合管坯，此时复合管坯的温度不低于1300℃；
(5)沿复合管坯的轴线方向通过等离子切割方法将步骤(4)得到的复合管坯侧壁切开，切割完的带缝复合管坯温度为1280℃以上；
(6)将步骤(5)切缝后的复合管坯输送至开平机，切缝后的复合管坯到达开平机处时温度不低于1250℃，开平机轧辊反向滚动轧制复合管坯得复合板坯；
(7)将步骤(6)制得的复合板坯输送至轧制机组进行减壁轧制，终轧温度为1050-1100℃；
(8)对步骤(7)制得的复合板坯热处理、探伤、酸洗、除磷、抛光、齐边，制得复合钢板。
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