CN109261744A - 一种大直径双相钢管坯制造方法 - Google Patents

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李占华
张凯亮
双伟鹏
艾俊林
李玉标
王文
孙振环
曲晓
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
    • B22D23/06—Melting-down metal, e.g. metal particles, in the mould
    • B22D23/10—Electroslag casting

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Abstract

本发明涉及一种大直径双相钢管坯制造方法，主要方案是空心电渣锭+空心锻造，包括制造空心电渣所用电极坯料、空心电渣、空心电渣锭空冷、打磨空心电渣锭内外表面、空心电渣锭加热、空心锻造、锻后空冷；电渣所用电极坯为多个小扇形电极坯并联焊接成圆环电极坯料，空心电渣，空心电渣锭加热后，避开马杠扩孔，直接穿芯棒拔长成型，后空冷；采用上述制造方案，提出了全新的制造方法和各项技术参数，不仅可大幅度降低制造成本，而且可以解决大直径双相钢粗晶技术问题。

Description

一种大直径双相钢管坯制造方法
技术领域
本发明属于高端不锈钢产品制造技术领域，具体涉及一种不仅可大幅度降低制造成本，而且可以解决大直径双相钢粗晶技术问题的大直径双相钢管坯制造方法。
背景技术
双相钢材料属于不锈钢类别中最难制造的材质，由于其具有铁素体和奥氏体双相组织，两相组织具有不同的晶体结构，分别为体心立方和面心立方，又在热加工时具有不同的软化机制和不同的再结晶理论，致使双相钢材质在不锈钢类型中属于最难制造的钢种。
小直径（直径＜Ø600mm）的双相钢管坯，通常采用实心钢坯挤压穿管生产，大直径（直径Ø600mm～Ø1200mm）的双相钢管坯由于直径大，无法采用挤压穿管生产，须经压机锻造成型。大直径双相钢管坯传统的制造方法通常是由实心锭经压机实心锻造成型或实心锭经压机冲孔后再空心锻造成型。由于生产设备结构和工艺流程等原因，其产品质量和生产成本存在一定的不足：
1）管坯锻后粗晶。实心锭经压机实心锻造成型，受材质限制，变形量小，芯部几乎无变形，无法破碎原始粗大的晶粒。实心锭经压机空心锻造成型，锻造过程需冲孔、扩孔、芯轴拔长成型，工序复杂，返炉火次多。不管是实心锭经压机实心锻造成型还是空心锻造成型，均有不同程度的粗晶问题，甚至产生废品。
2）成本高。实心锭经压机实心锻造成型，电渣锭重量大，材料浪费严重，又需大吨位的压机，管坯后续机加工还需将料芯套掉，费时费力。实心锭经压机空心锻造成型，工序复杂，材料有浪费，锻造返炉火次多。
发明内容
本发明的目的在于克服上述传统制造方法中的不足提供一种既能降低制造成本又能彻底解决粗晶技术问题的大直径双相钢管坯制造方法。
本发明的制造方法是这样实现的：
一种大直径双相钢管坯制造方法，其特征在于：该制造方法主要方案是空
心电渣锭+空心锻造，具体步骤如下：
步骤1）、制造空心电渣所用电极坯料：浇注至少2个以上且含2个的小扇形电极坯，后将至少2个以上且含2个的小扇形电极坯并联焊接成圆环电极坯料；
步骤2）、空心电渣：利用内外双结晶器按设定好的电渣锭尺寸重熔出空心电渣锭；
步骤3）、空心电渣锭空冷；
步骤4）、打磨空心电渣锭内外表面；
步骤5）、空心电渣锭加热；加热曲线为：400～450℃预热5小时；按每小时60℃升温速度升至850℃-880℃，保温6小时；按每小时100℃升温速度升至1180℃，保温6小时；
步骤6）、空心锻造：直接穿芯棒空心锻造成型；扩孔易导致端部开裂，所以避开扩孔，直接穿芯棒拔长成品；
步骤7）、锻后空冷。
所述大直径双相钢管坯制造方法生产的双相钢管坯规格为外径φ600mm～φ1200mm、壁厚50mm～150mm，长度＜5000mm。
在步骤7）后还设置步骤8），步骤8）：锻后表面质量检验、超声波探伤检验、晶粒度检测。
在步骤6）中，空心锻造前需要预热芯棒，将预热芯棒处于预热阶段的加热炉中保温15分钟，预热上平下V砧；加热炉选择离5000t油压机最近的炉子，天车提前准备就位、快速出炉措施保证始锻温度；天车吊着电渣锭，操纵机夹持芯棒穿芯棒，首道次压下量30mm，其余道次压下量50-100mm，先压端部后压中间部位，芯轴拔长成品。
本发明的制造方法产生的积极效果如下：
本发明打破传统思维模式，大胆探索了一种大直径双相钢管坯的制造方法，主要方案是空心电渣锭+空心锻造，电渣所用电极坯为多个小扇形电极坯并联焊接成圆环电极坯料，空心电渣，空心电渣锭加热后，避开马杠扩孔，直接穿芯棒拔长成型，后空冷。采用上述制造方案，提出了全新的制造方法和各项技术参数，不仅可大幅度降低制造成本，而且可以解决大直径双相钢粗晶技术问题。
1、解决了双相钢管坯锻后粗晶问题。本发明制造方法，管坯锻造可直接穿芯棒拔长成型，返炉加热火次大大减少，又是空心锻造，管坯芯部受力变形大，压实效果好，可有效破碎原始粗大晶粒。
2、降低制造成本。本发明制造方法可减少材料重量，减少锻造返炉加热火次，小吨位压机也可以锻造成型，加工周期短。
具体实施方式
一种大直径双相钢管坯制造方法，具体实施案例：海水测量船用双相钢管坯，其管坯机加工后成品尺寸为外径φ700mm、壁厚40mm，钢种为022Cr23Ni5Mo3N的薄壁管件。双相钢管坯尺寸为φ760mm*φ500mm*2675mm，管坯重量为5610Kg（芯棒长度每隔1米，直径减少10mm），按利用率75%算，空心电渣锭重量为7500Kg，空心电渣锭尺寸设计成φ920mm*φ470mm*1950mm，加热炉炉温1180℃，芯棒选用φ500mm*4500mm（大头端直径为φ500mm，小头端直径为φ455mm）。
具体实施步骤为：
步骤1）：制造空心电渣所用电极坯料：浇注12个小扇形电极坯，后将12个的小扇形电极坯并联焊接成圆环电极坯料。
空心电渣锭的生产，目前常用自耗电极为多个小直径圆棒并联焊接成圆环形电极，此方法因小圆棒的截面积小，所以焊接出的自耗电极在重熔过程中无法保证大的填充比。采用扇形电极替代小圆棒电极，可增大截面积，从而增大重熔过程中的填充比。电极坯重熔电渣烧损4%，总的扇形电极坯重量7800Kg，小扇形电极坯高度为3450mm，共12个小扇形电极坯。
步骤2）：空心电渣：利用内外双结晶器按设定好的电渣锭尺寸重熔出空心电渣锭。结晶器分内外结晶器，空心电渣锭重量7500Kg，空心电渣锭尺寸φ920mm*φ470mm*1950mm。将12个扇形小电极并联焊接成圆环形电极，重熔电渣。
步骤3）：空心电渣锭空冷。
步骤4）：打磨空心电渣锭内外表面。将电渣锭内外表面凹坑、折叠等缺陷打磨干净并圆滑过渡，防止缺陷锻造时延伸。
步骤5）：空心电渣锭加热。加热曲线为：400～450℃预热5小时；按每小时60℃升温速度升至至850℃-880℃，保温6小时；按每小时100℃升温速度升至1180℃，保温6小时。
步骤6）：空心锻造。锻前预热芯棒（在处于预热阶段的加热炉中保温15分钟），预热上平下V砧。加热炉选择离5000t油压机最近的炉子，天车提前准备就位、快速出炉等措施保证始锻温度。天车吊着电渣锭，操纵机夹持芯棒穿芯棒，首道次压下量30mm，其余道次压下量50-100mm，先压端部后压中间部位，芯轴拔长成品。
步骤7）：锻后空冷。
步骤8）：锻后表面质量检验、探伤检验、晶粒度检测。表面检验：外壁冷过10，内壁冷过8（管坯冷下来检验，外壁有裂纹，最深处深10mm；内壁有裂纹，最深处8mm）。探伤要求：按GB/T6402-2008标准执行，符合3级要求。探伤检验：以上1支经超声波在规定灵敏度下探伤检测，合格。晶粒度检测：按GB/T6394-2002检测，晶粒度为6级。

Claims (4)

1.一种大直径双相钢管坯制造方法，其特征在于：该制造方法主要方案是空心电渣锭+空心锻造，具体步骤如下：
步骤1）、制造空心电渣所用电极坯料：浇注至少2个以上且含2个的小扇形电极坯，后将少2个以上且含2个的小扇形电极坯并联焊接成圆环电极坯料；
步骤2）、空心电渣：利用内外双结晶器按设定好的电渣锭尺寸重熔出空心电渣锭；
步骤3）、空心电渣锭空冷；
步骤4）、打磨空心电渣锭内外表面；
步骤5）、空心电渣锭加热；加热曲线为：400～450℃预热5小时；按每小时60℃升温速度升至850℃-880℃，保温6小时；按每小时100℃升温速度升至1180℃，保温6小时；
步骤6）、空心锻造：直接穿芯棒空心锻造成型；扩孔易导致端部开裂，所以避开扩孔，直接穿芯棒拔长成品；
步骤7）、锻后空冷。
2.如权利要求1所述的一种大直径双相钢管坯制造方法，其特征在于：该制造方法生产的双相钢管坯规格为外径φ600mm～φ1200mm、壁厚50mm～150mm，长度＜5000mm。
3.如权利要求1所述的一种大直径双相钢管坯制造方法，其特征在于：在步骤7）后还设置步骤8）、锻后表面质量检验、超声波探伤检验、晶粒度检测。
4.如权利要求1所述的一种大直径双相钢管坯制造方法，其特征在于：在步骤6）中，空心锻造前需要预热芯棒，将预热芯棒处于预热阶段的加热炉中保温15分钟，预热上平下V砧；加热炉选择离5000t油压机最近的炉子，天车提前准备就位、快速出炉措施保证始锻温度；天车吊着电渣锭，操纵机夹持芯棒穿芯棒，首道次压下量30mm，其余道次压下量50-100mm，先压端部后压中间部位，芯轴拔长成品。
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