CN107350301B - 欧米伽无缝钢管的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种欧米伽无缝钢管的加工工艺，包括下述步骤：1）坯料预加工，选用中频感应加热器，加热温度1160~1180℃，保温2~3分钟；2）热挤压模具的制造，模腔套与热挤压芯棒构成钢管的模腔，模腔的中线正上方，开设有挤压导流孔；3）坯料经外圆车加工、坯料的中心打孔；4）模具涂抹润滑剂，热挤压，得到毛管；5）毛管进行直线度整形；6）去应力退火，加热保温温度T=700~720℃，保温时间不低于2h；7）酸洗、磷化；8）冷拔，选用120T调速拔机，拔制线速度≤2.5m/分钟；9）第二次生产循环，去应力退火，钢管酸洗、磷化润滑后，进行成品冷拔至成品尺寸；10）正火处理；11）校直，保证直线度≤0.5mm/m，扭曲度≤0.5 mm/m。本发明能够高效、高质量的生产欧米伽无缝钢管。

Description

欧米伽无缝钢管的加工工艺
技术领域
本发明涉及无缝钢管加工技术领域，特别是涉及一种欧米伽无缝钢管的加工工艺。
背景技术
欧米伽无缝钢管，是核电站用换热器管，材料为15CrMoG，形状如图1所示，整体呈Ω形。欧米伽无缝钢管的特殊形状，由于受加工设备和工艺的限制，成品无缝钢管在规格、长度、直线度、扭曲度和表面质量上都不如人意，成品效率也较低，因此只能长期依赖进口，价格高昂，无法满足市场的需求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种欧米伽无缝钢管的加工工艺，能够高效、高质量的生产欧米伽无缝钢管。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
提供一种欧米伽无缝钢管的加工工艺，包括下述步骤：
1）坯料预加工，选用中频感应加热器，同时配置自动温控装置，自动出料递料装置，加热温度控制在1160~1180℃，保温时间2~3分钟；
2）热挤压模具的制造，所述热挤压模具包括具有Ω形空腔的模腔套，在所述模腔套的正中固定有热挤压芯棒，模腔套与热挤压芯棒构成欧米伽无缝钢管的模腔；在欧米伽无缝钢管的模腔的中线正上方，开设有挤压导流孔，在所述模腔套的边缘，向内设置有一段缓冲的楔入导程L，导入角α为30°；
3）挤压前坯料的准备，坯料经外圆车加工，加工后坯料外表光洁、无氧化皮、结渣、气孔的缺陷，坯料的中心打孔；
4）润滑并热挤压，坯料自动滚涂玻璃粉，热挤压芯棒润滑采用氧化石蜡与石灰按照质量比1:3混合而成的混合物均匀涂抹，而后进行热挤压，得到欧米伽钢管毛管；
5）毛管修磨，进行直线度整形，直线度≤1mm/m；
6）去应力退火，毛管须进行锤头、缩管、钻眼工序，后进行去应力退火，加热保温温度T=700~720℃，保温时间不低于2h，随炉冷却；
7）酸洗、磷化，毛管进行内、外表面消除氧化皮酸洗工序，放置在20%质量浓度的稀硫酸溶液中，亚铁离子的含量不高于80g/L，温度在40~50℃范围之内，放置其中40分钟以后，每隔5分钟检查一次，视表面氧化皮脱落情况、光洁度确定起缸，用清水冲洗，冲洗干净后放置于清水缸中浸泡5分钟后，放置在磷化缸中，磷化缸的温度控制在70~75℃之间，滴入酸性磷酸盐，毛管在磷化液中反应25分钟，在钢管表面形成一层磷化膜；
8）冷拔，选用120T调速拔机，拔制线速度≤2.5m/分钟；
9）第二次生产循环，进入第二次生产循环，去应力退火，降低钢管表面硬度，提高塑性，钢管酸洗、磷化润滑后，进行成品冷拔至成品尺寸；
10）正火处理，在连续式辊底正火炉中进行正火处理，正火温度为920~940℃，保温时间6~8分钟，通过电脑程序调接气烧三角阀的阀门大小，控制温度、调接转速来控制加热、保温时间；出炉后采用强风冷却，保证冷却速率≤200℃/秒；
11）校直，在300T液压校直机上进行钢管平直度、扭曲度校直，保证直线度≤0.5mm/m，扭曲度≤0.5 mm/m；再进行切割头尾，随后形成成品尺寸，检测并包装入库。
在本发明一个较佳实施例中，所述中频感应加热器的频率为30 KHz。
在本发明一个较佳实施例中，所述挤压导流孔的直径为15~18mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述楔入导程L为5mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述热挤压模具采用3Cr2W8V热作模具钢制成的。
在本发明一个较佳实施例中，所述毛管在步骤6）去应力退火之后的硬度HRB≤85。
在本发明一个较佳实施例中，所述磷化膜为厚0.15mm~0.2mm的致密ZnHPO3沉淀。
在本发明一个较佳实施例中，在步骤10）正火处理后，经过取样检测，钢管晶粒度须大于6级。
本发明的有益效果是：本发明欧米伽无缝钢管的加工工艺，设计了专用的热挤压模具和特殊工艺参数，能够高效、高质量的生产欧米伽无缝钢管，生产得到的欧米伽无缝钢管具有良好的直线度、扭曲度和表面质量。
附图说明
图1是欧米伽无缝钢管的结构示意图；
图2是本发明中热挤压模具的平面结构示意图；
图3是图2中热挤压模具的剖面图；
图4是图3中Ⅰ部分的局部放大图；
附图中各部件的标记如下：1、模腔套，2、热挤压芯棒，3、挤压导流孔，4、导入口，L，楔入导程，α，导入角。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
一、热挤压设备的设计选用。
选用2000吨液压推力的卧式液压压机，配套液压蓄能器，保证工进速度≥12m/min。
二、坯料加热设备的选置。
选用中频（30KHz）感应加热器，同时配置自动温控装置，自动出料递料装置，此加热器加热工件的穿透性强，工件内外温差小，氧化皮少，加热温度控制在1160~1180℃之间，保温时间2~3分钟，保温时间掌控非常关键，时间不足，坯料均匀性差，挤压毛坯单偏严重，时间太长，则氧化皮厚，玻璃润滑效果差，管坯表面易出现凹坑等缺陷。
三、挤压模具的设计。
如图2、图3和图4所示，欧米伽无缝钢管的热挤压加工模具，包括具有Ω形空腔的模腔套1，在所述模腔套1的正中固定有热挤压芯棒2，模腔套1与热挤压芯棒2构成欧米伽无缝钢管的模腔；在欧米伽无缝钢管的模腔的中线正上方，开设有挤压导流孔3，挤压导流孔3的直径为16mm。在所述模腔套1的边缘，向内设置有一段缓冲的楔入导程L，如图4所示，所述楔入导程L为5mm，导入角α为30°。模具采用3Cr2W8V热作模具钢制成的。
1、对不对称挤压工艺来说，挤压导流孔3的设置位置、孔径的大小非常关键，直接影响了毛管的直线度、扭曲度和表面质量等；
2、模腔套1上，Ω形空腔的边缘具有圆弧导入口4，能够降低挤压力，减少模具的损耗，延长了模具的使用寿命；
3、模具的重心与坯料工件中心的误差小于0.5mm，生产时更能保障钢管的成品率；
4、挤压模具的外形尺寸，在成品尺寸的基础上适当放宽，空腔部分适当放宽12~15mm，实体下脚放宽5~8mm，壁厚放宽2~4mm，为最佳。
四、挤压前坯料的准备。
选用优质合金结构钢15CrMoG，坯料直径≥182mm，须经外圆车加工至直径为180mm，外表光洁、无氧化皮、结渣、气孔等缺陷。坯料的中心打孔，孔的直径为35mm。
五、坯料表面润滑，后热挤压。
采用玻璃粉，坯料自动滚涂，芯棒润滑采用氧化石蜡与石灰按照质量比1:3混合而成的混合物，进行均匀涂抹，而后进行热挤压，得到欧米伽钢管毛管。
六、毛管表面检查修磨。
为了便于冷拔工序，须进行直线度整形，直线度≤1mm/m。
七、去应力退火。
毛管须进行锤头、缩管、钻眼工序，后进行去应力退火，加热保温温度T=700~720℃，保温时间不低于2h，随炉缓慢冷却，保证有足够的机械性能，HRB≤85，有足够的冷作变形性能。
八、酸洗。
毛管进行内、外表面消除氧化皮酸洗工序，放置在20%质量浓度的稀硫酸溶液中，亚铁离子的含量不高于80g/L，温度在40~50℃范围之内，放置其中40分钟以后，每隔5分钟检查一次，视表面氧化皮脱落情况、光洁度确定起缸，用清水冲洗，冲洗干净后放置于清水缸中浸泡5分钟后，放置在磷化缸中，磷化缸的温度控制在70~75℃之间，滴入适当的游离酸，毛管在溶液中反应25分钟，在钢管表面形成一层厚0.15mm~0.2mm的致密ZnHPO3沉淀，作为肥皂润滑剂的基础载体，起到润滑作用，保护钢管及提高模具寿命。
九、冷拔模具的设计。
从毛坯管冷拔至成品尺寸，设计为两个冷拔道次，由于此异型钢管为不等边变形，每套模具的导入角角度、内模大小，决定影响着外形尺寸及壁厚尺寸的变化，每次的冷拔变形系数控制在δ=1.5-H之间为最佳。
十、冷拔拉机的选用。
选用120T调速拔机，拔制线速度≤2.5m/分钟，有利于欧米伽钢管的横向、纵向充分变形，钢管在变形过程中不受损伤，模具不过热碎裂。
十一、第二次生产循环。
进入第二次生产循环，去应力退火，降低钢管表面硬度，提高塑性，钢管酸洗、磷化润滑后，进行成品冷拔至成品尺寸。
十二、正火处理。
在连续式辊底正火炉中进行正火处理，正火温度为920~940℃，保温时间6~8分钟，通过电脑程序调接气烧三角阀的阀门大小，控制温度、调接转速来控制加热、保温时间。出炉后采用强风冷却，保证冷却速率≤200℃/秒。经过取样检测，晶粒度须大于6级，抗拉屈服、扩口、压扁等机械性能复合国标。检测合格后，进入下道工序。
十三、校直。
在300T液压校直机上进行钢管平直度、扭曲度校直，保证直线度≤0.5mm/m，扭曲度≤0.5 mm/m；再进行切割头尾，随后进行成品尺寸，表面涡流探伤检测，水压承载检测。
十四、所有检测完成，合格，打包入库。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种欧米伽无缝钢管的加工工艺，其特征在于，包括下述步骤：
1）坯料预加工，选用中频感应加热器，同时配置自动温控装置，自动出料递料装置，加热温度控制在1160~1180℃，保温时间2~3分钟；
2）热挤压模具的制造，所述热挤压模具包括具有Ω形空腔的模腔套，在所述模腔套的正中固定有热挤压芯棒，模腔套与热挤压芯棒构成欧米伽无缝钢管的模腔；在欧米伽无缝钢管的模腔的中线正上方，开设有挤压导流孔，在所述模腔套的边缘，向内设置有一段缓冲的楔入导程L，导入角α为30°；
3）挤压前坯料的准备，坯料经外圆车加工，加工后坯料外表光洁、无氧化皮、结渣、气孔的缺陷，坯料的中心打孔；
4）润滑并热挤压，坯料自动滚涂玻璃粉，热挤压芯棒润滑采用氧化石蜡与石灰按照质量比1:3混合而成的混合物均匀涂抹，而后进行热挤压，得到欧米伽钢管毛管；
5）毛管修磨，进行直线度整形，直线度≤1mm/m；
6）去应力退火，毛管须进行锤头、缩管、钻眼工序，后进行去应力退火，加热保温温度T=700~720℃，保温时间不低于2h，随炉冷却；
7）酸洗、磷化，毛管进行内、外表面消除氧化皮酸洗工序，放置在20%质量浓度的稀硫酸溶液中，亚铁离子的含量不高于80g/L，温度在40~50℃范围之内，放置其中40分钟以后，每隔5分钟检查一次，视表面氧化皮脱落情况、光洁度确定起缸，用清水冲洗，冲洗干净后放置于清水缸中浸泡5分钟后，放置在磷化缸中，磷化缸的温度控制在70~75℃之间，滴入酸性磷酸盐，毛管在磷化液中反应25分钟，在钢管表面形成一层磷化膜；
8）冷拔，选用120T调速拔机，拔制线速度≤2.5m/分钟；
9）第二次生产循环，进入第二次生产循环，去应力退火，降低钢管表面硬度，提高塑性，钢管酸洗、磷化润滑后，进行成品冷拔至成品尺寸；
10）正火处理，在连续式辊底正火炉中进行正火处理，正火温度为920~940℃，保温时间6~8分钟，通过电脑程序调接气烧三角阀的阀门大小，控制温度、调接转速来控制加热、保温时间；出炉后采用强风冷却，保证冷却速率≤200℃/秒；
11）校直，在300T液压校直机上进行钢管平直度、扭曲度校直，保证直线度≤0.5mm/m，扭曲度≤0.5 mm/m；再进行切割头尾，随后形成成品尺寸，检测并包装入库。
2.根据权利要求1所述的欧米伽无缝钢管的加工工艺，其特征在于，所述中频感应加热器的频率为30 KHz。
3.根据权利要求1所述的欧米伽无缝钢管的加工工艺，其特征在于，所述挤压导流孔的直径为15~18mm。
4.根据权利要求1所述的欧米伽无缝钢管的加工工艺，其特征在于，所述楔入导程L为5mm。
5.根据权利要求1所述的欧米伽无缝钢管的加工工艺，其特征在于，所述热挤压模具采用3Cr2W8V热作模具钢制成的。
6.根据权利要求1所述的欧米伽无缝钢管的加工工艺，其特征在于，所述毛管在步骤6）去应力退火之后的硬度HRB≤85。
7.根据权利要求1所述的欧米伽无缝钢管的加工工艺，其特征在于，所述磷化膜为厚0.15mm~0.2mm的致密ZnHPO3沉淀。
8.根据权利要求1所述的欧米伽无缝钢管的加工工艺，其特征在于，在步骤10）正火处理后，经过取样检测，钢管晶粒度须大于6级。
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