CN110340147A - 一种外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢管加工生产工艺技术领域，尤其涉及一种外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法。包括如下步骤：将连铸管坯加热至1200℃至1280℃；对加热后的连铸管坯进行穿孔处理；在空心坯内插入芯棒，并将插入芯棒的空心坯通过连轧机进行轧制；取出连轧管内的芯棒，并将连轧管进行减壁和减径处理；将冷却后的钢管输送至冷床中冷却至300℃以下，冷却后的钢管通过冷据切头、切尾、分段处理，得到成品钢管。在加工过程中，有效避免了传统工序的冷轧、冷拔道次多的弊端，通过连铸管坯一次加热，随后依次进行穿孔、轧制、减壁和减径、冷却及切割工作：有效提高了外经60mm以下小口径钢管生产效率，降低能耗和生产成本，同时有利于减少碳排放和环境的保护。
Description
技术领域
本发明涉及钢管加工生产工艺技术领域，尤其涉及一种外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法。
背景技术
目前，国内无缝钢管总产量在3000万吨左右，而外径60mm以下小口径管约占1/3。现公知外经小于60mm的小口径无缝钢管生产工艺主要有：采用锻制或轧制的实心园管坯，然后，在中频或燃气加热炉中加热到1200℃至1280℃，经二辊斜轧穿孔使实心园管坯加工成空心热轧管，轧后在冷床上空冷，随后，进入热处理炉进行软化退火，多道次酸洗，冷轧或冷拔，最终成品退火等；也有将上述生产工艺中，在二辊斜轧穿孔使实心园管坯加工成空心热轧管后，再增加一道热轧多机架定径或减径工序，随后，生产工艺与上述生产工艺基本相同；在这两个生产工艺中，不管是以穿孔后空心坯供给冷加工冷轧或冷拔生产小口径无缝钢管，还是以穿孔后+多机架定径或减径工序，供给冷加工冷轧或冷拔生产小口径无缝钢管，由于热穿孔后的钢管，冷轧、冷拔道次多，需要反复多次软化热处理和酸洗，所以，能耗高，生产周期长，生产效率低，成本高，碳排放增加，污染环境。
随着连轧管技术的发展，还有采用环形炉、穿孔机、多机架二辊浮动或半浮动芯棒连轧管机、再加热炉、张力减径机，被称为浮动或半浮动芯棒连轧管机组来生产外径60mm以下无缝钢管。但由于轧制过程中钢管温降大，所以，钢管在进入张力减径机之前，必须增设再加热炉，以提高钢管温度至950℃以上，才能减少钢管的变形抗力，进入最后变形工序张力减径机实施减径、减壁，达到预期的成品钢管尺寸要求，这样一来，使能耗增加；同时，由于浮动或半浮动芯棒连轧管机，为了便于将钢管与内变形芯棒脱离，浮动芯棒中心与连轧机孔型中心存在较大的偏心距，降低了钢管壁厚尺寸精度，通常钢管壁厚尺寸精度在±10％～±12.5％。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，解决传统工艺能耗高，生产周期长，生产效率低，成本高，碳排放增加，污染环境的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，包括如下步骤：
S1、管坯采用连铸坯，并将连铸管坯加热至1200℃至1280℃；
S2、对加热后的连铸管坯进行穿孔处理，得到空心坯；
S3、在空心坯内插入芯棒，并将插入芯棒的空心坯通过连轧机进行轧制，得到连轧管；
S4、取出连轧管内的芯棒，并将连轧管进行减壁和减径处理，得到冷却后的钢管；
S5、将冷却后的钢管输送至冷床中冷却至300℃以下，冷却后的钢管通过冷据切头、切尾、分段处理，得到成品钢管。
进一步，所述步骤S2中，所述连铸管坯放置在锥形穿孔机进行穿孔处理。
进一步，所述步骤S3中，所述空心坯采用三辊轧机多机架连轧进行轧制处理。
进一步，所述步骤S3中，所述芯棒插入所述空心坯时，所述空心坯的温度保持在1050℃以上。
进一步，所述步骤S3中，所述芯棒插入所述空心坯前，所述空心坯通过第一除磷设备对其内表面进行清洁。
进一步，所述空心坯通过第一除磷设备对其内表面进行清洁后，对所述芯棒先涂覆润滑剂，再插入所述空心坯内。
进一步，所述步骤S4中，取出所述连轧管内的芯棒后，所述连轧管通过第二除磷设备对其外表面进行清洁。
进一步，取出所述连轧管内的芯棒后，通过第二除磷设备对其外表面进行清洁。
进一步，所述步骤S4中，所述连轧管采用三辊轧机多机架张力减径机进行减壁和减径处理。
进一步，所述步骤S4中，所述连轧管进行减壁和减径处理时的温度不低于950℃。
本发明提供一种外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，包括如下步骤：管坯采用连铸坯，并将连铸管坯加热至1200℃至1280℃；对加热后的连铸管坯进行穿孔处理，得到空心坯；在空心坯内插入芯棒，并将插入芯棒的空心坯通过连轧机进行轧制，得到连轧管；取出连轧管内的芯棒，并将连轧管进行减壁和减径处理，得到冷却后的钢管；将冷却后的钢管输送至冷床中冷却至300℃以下，冷却后的钢管通过冷据切头、切尾、分段处理，得到成品钢管。这样，在加工过程中，有效避免了传统工序的冷轧、冷拔道次多的弊端，通过连铸管坯一次加热，随后依次进行穿孔、轧制、减壁和减径、冷却及切割工作，得到最终的外经小于60mm的小口径无缝钢管。相对于现有技术而言具有的优点是：有效提高了外经60mm以下小口径钢管生产效率，降低能耗和生产成本，同时有利于减少碳排放和环境的保护。
附图说明
图1为本发明一种外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“中心”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供一种外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，包括如下步骤：管坯采用连铸坯，并将连铸管坯加热至1200℃至1280℃；对加热后的连铸管坯进行穿孔处理，得到空心坯；在空心坯内插入芯棒，并将插入芯棒的空心坯通过连轧机进行轧制，得到连轧管；取出连轧管内的芯棒，并将连轧管进行减壁和减径处理，得到冷却后的钢管；将冷却后的钢管输送至冷床中冷却至300℃以下，冷却后的钢管通过冷据切头、切尾、分段处理，得到成品钢管。这样，在加工过程中，有效避免了传统工序的冷轧、冷拔道次多的弊端，通过连铸管坯一次加热，随后依次进行穿孔、轧制、减壁和减径、冷却及切割工作，得到最终的外经小于60mm的小口径无缝钢管。相对于现有技术而言具有的优点是：有效提高了外经60mm以下小口径钢管生产效率，降低能耗和生产成本，同时有利于减少碳排放和环境的保护。
本发明的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述步骤S1中，所述连铸管坯放置在加热炉内进行加热处理。这样，加热炉一般选用燃气加热炉或者中频加热炉，
本发明的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述步骤S2中，所述连铸管坯放置在锥形穿孔机进行穿孔处理。这样，锥形穿孔机和桶形穿孔机是当今广泛使用的主要机组。比较而言，桶形穿孔机的轧辊可以上下和左右布置，而锥形穿孔机的轧辊只能上下布置；桶形穿孔机的轧辊由两个锥形组成，锥形辊穿孔机的轧辊由一个锥形组成；桶形穿孔机的轧件速度变化为小-大-小，锥形辊穿孔机的轧件速度随轧辊直径的增加从小逐步增大；毛管在孔机型中的宽展，锥形穿孔机要小些，更有利于金属的轴向延伸变形，附加变形小，毛管内表面质量好，壁厚精度较桶形穿孔机机高；锥形穿孔机的延伸系数比桶形穿孔机大，轧管机的变形量分配可以前移，变形分配较灵活，更适合穿孔薄壁毛管，从而可以减少轧管机组的机架数目，以便为后续连轧机变形、张力减径机变形提供尺寸精度优良的空心坯钢管。
本发明的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述步骤S3中，所述空心坯采用三辊轧机多机架连轧进行轧制处理。这样三辊轧机多机架连轧孔型中心与内变形工具芯棒中心，偏心距为零，以便三辊轧机多机架连轧管机轧制的钢管具有良好的尺寸精度，且总延伸系数大于4.0，有利于对穿孔后的连铸管坯实施更好的压缩变形，细化晶粒，提高性能。
本发明的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述步骤S3中，所述芯棒插入所述空心坯时，所述空心坯的温度保持在1050℃以上。这样，温度保持在1050℃以上可以有效保证空心坯的延展性能，防止在轧制过程中，空心坯断裂，保证加工效率。
本发明的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述步骤S3中，所述芯棒插入所述空心坯前，所述空心坯通过第一除磷设备对其内表面进行清洁。这样，上述的第一除磷设备也就是除磷机，对空心坯内喷抗氧化气体和抗氧化剂，如氮气和硼砂，且氮气的压力不小于0.2MPa，抗氧化剂量喷涂钢管内表面不小于40g/m2，时间大于4s，以减少钢管内壁氧化和提高表面质量。进一步优选的技术方案是：所述空心坯通过第一除磷设备对其内表面进行清洁后，对所述芯棒先涂覆润滑剂，再插入所述空心坯内。这样，内插入内变形工具芯棒，必须在芯棒表面喷涂石墨含量不少于30g/m2石墨水基或油基润滑剂，以增大钢管在三辊轧机多机架连轧的延伸，以及有利于在脱棒机，将芯棒与连轧管分离。
本发明的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述步骤S4中，取出所述连轧管内的芯棒后，所述连轧管通过第二除磷设备对其外表面进行清洁。这样，这里提到的第二除磷设备则为高压水除磷机，钢铁在高温状态下被氧化，在其表面形成一层致密的氧化铁皮(磷皮)；在轧制前如果不能将这层氧化铁皮除去，在轧制过程中它们会被轧辊压入到带钢表面，影响其表面质量。残留的氧化铁皮也会加速轧辊的磨损，降低轧辊的使用寿命；利用高压水的机械冲击力来除去氧化铁皮(高压水除磷)的方法是目前最通行有效的作法。
本发明的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：取出所述连轧管内的芯棒后，连轧管再通过第二除磷设备对其外表面进行清洁。
本发明的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述步骤S4中，所述连轧管采用三辊轧机多机架张力减径机进行减壁和减径处理。这样，三辊轧机多机架张力减径机的优点是：增加了变形的均匀性，对提高管壁精度有利；机架间距小，在理论辊径相同的条件下比二辊式可减小机架间距12％～14％，因此可降低切头尾的金属损耗；所有机架的传动轴均水平安装，简化了传动机构。传动机构单向配置有利于轧机维护和换辊方便。为了获得大的传动扭矩，采用各架单独传动的三辊张力减径机。单独传动可保证辊速在大范围内调整，且减速机结构简单，在高速轧管时(超过10～12m/s)操作比较可靠。进一步优选的技术方案是：所述步骤S4中，所述连轧管进行减壁和减径处理时的温度不低于950℃。这样，实践表明，由于轧件温度愈来愈低，这样做张力减径机的负荷愈向出口愈高，轧辊也愈向出口磨损愈严重。所以合理的减径率分配应向出口逐渐下降，达到机架负荷与孔型磨损均匀化。一般皆使相邻机架间单机径缩率逐次降低1.5％～2.0％；为了增加减径效率，控制连轧管进行减壁和减径处理时的温度不低于950℃，进而保证张力减径机的使用寿命。
实施例1：
一种经外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，具体操作过程为管坯准备→管坯加热→管坯穿孔→空心坯内除磷→芯棒润滑→三辊轧机多机架限动芯棒连轧机→连轧管脱管机→高压水除磷→三辊轧机多机架张力减径机→步进冷床空冷→切除钢管头尾增厚端和分段→钢管精整、内外表面及尺寸检验→包装入库。在这一生产过程中的要点是：将满足标准的连铸管坯送入加热炉中；管坯加热到1200-1280℃；加热的管坯在锥形穿孔机上轧制，以便为后续连轧机变形、张力减径机变形提供尺寸精度优良的空心坯钢管；用不小于0.2MPa压力氮气，喷射量不小于40g/m2抗氧化剂，如：硼砂，持续时间大于4s，喷涂空心坯钢管内表面，以减少钢管内壁氧化和提高内表面质量；用不少于30g/m2石墨水基或油基润滑剂干粉量，喷涂在芯棒表面，有利于增加钢管在三辊轧机多机架连轧机的延伸，以及有利于在脱棒机，将芯棒与连轧管分离；将温度大于1050℃空心坯内插入已涂润滑剂的芯棒，送入到三辊轧机多机架，总延伸系数大于4.0的限动芯棒连轧机进行减壁和减径；在脱管机，将芯棒与连轧管分离；对连轧管外表面进行高压水除磷，以去除高温钢管在输送过程中所产生的二次氧化皮；去除二次氧化皮的连轧管进入张力减径机进行减径和减壁，并采用张力减径机转速升速控制系统对进入张力减径机的钢管实施头部壁厚增厚段和尾部壁厚增厚段壁厚控制；将通过张力减径机后的钢管，输送到冷床，冷却到300℃以下；冷却后的钢管，经冷据切头切尾，分段；分段后钢管，经精整区进行内外表面和尺寸检验，以及无损探伤后，包装入库。
表1：实测48*3.6、57*3.5、60*3.5、32*3.1、42*3钢管4点外径尺寸
表2：实测48*3.6、57*3.5、60*3.5、32*3.1、42*3钢管8点壁厚尺寸
表3：钢管头部尾部增厚段长度
表4：本技术方案与原生产方式加热方式对比例
注：Y：需要；N：不需要
经测算再加热炉吨钢成本是100元/吨，钢管一次软化退火需150元/吨，所以，采用本发明技术，吨钢能耗成本可降低250元/吨。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、管坯采用连铸坯，并将连铸管坯加热至1200℃至1280℃；
S2、对加热后的连铸管坯进行穿孔处理，得到空心坯；
S3、在空心坯内插入芯棒，并将插入芯棒的空心坯通过连轧机进行轧制，得到连轧管；
S4、取出连轧管内的芯棒，并将连轧管进行减壁和减径处理，得到冷却后的钢管；
S5、将冷却后的钢管输送至冷床中冷却至300℃以下，冷却后的钢管通过冷据切头、切尾、分段处理，得到成品钢管。
2.根据权利要求1所述的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述连铸管坯放置在锥形穿孔机进行穿孔处理。
3.根据权利要求1所述的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述空心坯采用三辊轧机多机架连轧进行轧制处理。
4.根据权利要求1所述的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述芯棒插入所述空心坯时，所述空心坯的温度保持在1050℃以上。
5.根据权利要求1所述的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述芯棒插入所述空心坯前，所述空心坯通过第一除磷设备对其内表面进行清洁。
6.根据权利要求5所述的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，其特征在于：所述空心坯通过第一除磷设备对其内表面进行清洁后，对所述芯棒先涂覆润滑剂，再插入所述空心坯内。
7.根据权利要求1所述的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，其特征在于：所述步骤S4中，取出所述连轧管内的芯棒后，所述连轧管通过第二除磷设备对其外表面进行清洁。
8.根据权利要求7所述的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，其特征在于：取出所述连轧管内的芯棒后，通过第二除磷设备对其外表面进行清洁。
9.根据权利要求1所述的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述连轧管采用三辊多机架张力减径机进行减壁和减径处理。
10.根据权利要求1所述的外经小于60mm的小口径无缝钢管生产方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述连轧管进行减壁和减径处理时的温度不低于950℃。
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