CN111185488A - 一种s38815小口径管材的热加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种S38815小口径管材的热加工方法，通过熔炼→锻造热轧→坯料准备→热挤压→检验的工艺流程，生产出高成材率、低成本的S38815小口径管材，采用热挤压工艺可生产小口径的
Figure RE-DDA0002452690090000011
管材，荒管成材率约为82％，填补了国内自主生产小口径

Description

一种S38815小口径管材的热加工方法
技术领域
本发明涉及特种合金材料的加工及其制造技术领域，具体为一种S38815小口径管材 的热加工方法。
背景技术
S38815是MECS开发的可在多种不同的硫酸浓度、温度和特定应用中体现出优异耐腐蚀的高硅不锈钢材料。S38815一是在高温浓硫酸中具有优良的耐腐蚀性能，具备耐点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂的特点；二是克服高硅不锈钢存在的脆性富硅相，热加工性能较差的缺点，具备良好的塑形变形性能。
据不完全统计，我国硫酸厂30-40％的干燥塔、吸收塔发生过塔体腐蚀渗漏事故，塔体 腐蚀渗漏后进行补漏处理的工作难度极大，而且往往是治标不治本。为此，国外装备及钢 铁行业龙头企业开始联合研发特种不锈钢替代钢壳内衬耐酸瓷砖制造干吸塔，增加设备 的安全性，降低生产运行维护成本。比如国外公司先后开发了Zecor(类似ASTMS38815)、 Saramet35、sandvik SX(类似ASTM S32615)等牌号，但由于加工工艺、使用性能、成 本等原因，未能在国内广泛应用。
S38815成分中含6Si，热加工塑性极差，管材生产只能通过热挤压方式生产，国内还 没有生产小口径S38815挤压管的厂家。
发明内容
本发明的目的在于提供一种S38815小口径管材的热加工方法，以解决上述背景技术 中提及的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种S38815小口径管材的热加工方法， 包括如下步骤：
(1)熔炼：根据S38815的化学成分以及烧损量配备原材料，将原材料熔成钢水，加入28-35kg/t的造渣剂进行初炼，用还原剂还原钢水中的氧化金属，调整钢水中的Cr含 量高于所炼钢种规定的目标值的下限，钢水温度达到1625-1650℃时，钢水出炉；
(2)吹氧脱碳：将钢水兑入氩氧精炼炉或真空脱碳精炼炉，先进行拉渣，接着根据兑钢成分计算应补加的合金原料，钢水温度保持在1600℃以上，然后进行精炼，初始碳含量在1.0％±0.2％时进行吹氧脱碳；补加28-35kg/t的造渣剂进行造渣，并控制温度达到1730℃，当碳低于0.018％时进入下一步骤；
(3)还原：向钢水中加入10-15kg/t硅铁合金进行预还原，当渣中的铬氧化物还原完全后，去除全部预还原渣；加入金属硅进行合金化，使硅元素达到目标值；重新补加造 渣剂，加入1.5-2.0Kg/T的强脱氧剂铝，进行深脱氧与脱硫；
(4)出钢：对已完成脱氧的钢水进行化学成分分析，根据目标值必要时添加Ni、Cr、Mo等合金元素最终成分微调，吹入氩气搅拌，温度在1590-1630℃时，出钢进入LF钢包；
(5)钢包精炼：利用电极化渣与升温，调温到浇铸温度，底吹氩气，弱搅拌，利用 弥散型的氩气泡排除钢水中的非金属夹杂物，采用下注法，把LF钢包中的钢水浇铸形成 钢锭，钢锭空冷后脱模；
(6)锻造热轧：对钢锭进行锻造，第一火次锻造加热温度为1140-1180℃，开锻温度为1040℃±20℃，终锻温度为980℃以上，锻造每次下压量控制在20-40(mm)，锻造得 到方坯；对上述方坯进行热轧形成管坯；
(7)坯料准备：从上述管坯上按规定定尺切取短段，然后采用深孔钻和车床加工出所需尺寸的管状坯料。
(8)热处理工艺：讲管状坯料预热至1050℃，使用120系统感应炉加热管坯，先将感应炉以450V电压加热至1150℃，加入管状坯料观察并均温20-30s，使用感应炉以400V 加热至1190℃，加热过程中管状坯料测温点为1180℃，管状坯料头尾部温度控制在 1200-1220℃之间；
(9)热挤压工艺：对经过热处理工艺的管状坯料进行热挤压，挤压模
Figure BDA0002340734000000021
挤压针
Figure BDA0002340734000000022
挤压比21.42，蓄势罐氮气压力26-26.5MPA，充油压力29-29.5MPA，敦粗压力 13±1MPA，突破压力21-23MPA，挤压速度260-300mm/s，形成钢管。
优选的，所述步骤(6)中，锻造采用从中间向端部锻造，每一火次先将一端锻造成型，另一头回炉加热，锻造成型端至于炉外，锻造完毕后两头进行倒角。
优选的，所述步骤(6)中，将
Figure BDA0002340734000000031
电渣锭逐渐锻造为240方、180方、
Figure BDA0002340734000000032
每锻 造一个道次均需要2个火次，锻造得到
Figure BDA0002340734000000033
管坯。
优选的，所述步骤(7)中，管状坯料外径为118±0.5mm，长度为300-320mm，通孔 直径40mm。传统管状坯料在热处理时，其头尾部的温度较低，容易发黑变色，造成闷车， 易产生裂纹。本发明在管状坯料头尾部加上保温垫，能够有效保证管状坯料头尾部的温度， 防止发黑和产生裂纹，保证了热挤压的正常进行，有效提高了成材率。
优选的，所述步骤(8)中，管状坯料头尾部加20mm保温垫，管状坯料进入感应炉内490mm±5mm位置，测温点位于345mm位置用YKGL-504，内涂粉采用YKGL-505，外铺粉采 用YKGL-507。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用热挤压工艺可生产小口径的
Figure BDA0002340734000000034
管材，荒管成材率约为82％，填补了国内自主生产小口径
Figure BDA0002340734000000035
热挤压无缝管技术空白，提升产品成材率，降低生产成本，缩短加工周 期。
具体实施方式
下面将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，都属于本发明保护的范 围。
实施例一
生产
Figure BDA0002340734000000036
管材。其工艺流程为：熔炼→锻造热轧→坯料准备→热挤压→ 检验→包装
1、熔炼：根据S38815的化学成分以及烧损量配备原材料，将原材料熔成钢水，加入28-35kg/t的造渣剂进行初炼，用还原剂还原钢水中的氧化金属，调整钢水中的Cr含量高于所炼钢种规定的目标值的下限，钢水温度达到1625-1650℃时，钢水出炉；
吹氧脱碳：将钢水兑入氩氧精炼炉或真空脱碳精炼炉，先进行拉渣，接着根据兑钢成 分计算应补加的合金原料，钢水温度保持在1600℃以上，然后进行精炼，初始碳含量在1.0％±0.2％时进行吹氧脱碳；补加28-35kg/t的造渣剂进行造渣，并控制温度达到1730℃， 当碳低于0.018％时进入下一步骤；
还原：向钢水中加入10-15kg/t硅铁合金进行预还原，当渣中的铬氧化物还原完全后， 去除全部预还原渣；加入金属硅进行合金化，使硅元素达到目标值；重新补加造渣剂，加 入1.5-2.0Kg/T的强脱氧剂铝，进行深脱氧与脱硫；
出钢：对已完成脱氧的钢水进行化学成分分析，根据目标值必要时添加Ni、Cr、Mo等合金元素最终成分微调，吹入氩气搅拌，温度在1590-1630℃时，出钢进入LF钢包；
钢包精炼：利用电极化渣与升温，调温到浇铸温度，底吹氩气，弱搅拌，利用弥散型的氩气泡排除钢水中的非金属夹杂物，采用下注法，把LF钢包中的钢水浇铸形成钢锭， 钢锭空冷后脱模；
2、锻造热轧：对钢锭进行锻造，第一火次锻造加热温度为1140-1180℃，开锻温度为 1040℃±20℃，终锻温度为980℃以上，锻造每次下压量控制在20-40(mm)，锻造得到 方坯；对上述方坯进行热轧形成管坯；
3、坯料准备：从上述管坯上按规定定尺切取短段，然后采用深孔钻和车床加工出所 需尺寸的管状坯料。管状坯料外径为118±0.5mm，长度为300-320mm，通孔直径38mm。
4、热挤压：讲管状坯料预热至1050℃，使用120系统感应炉加热管坯，先将感应炉以450V电压加热至1150℃，加入管状坯料观察并均温20-30s，使用感应炉以400V加热 至1190℃，加热过程中管状坯料测温点为1180℃，管状坯料头尾部温度控制在1200-1220℃之间；
对经过热处理工艺的管状坯料进行热挤压，挤压模
Figure BDA0002340734000000041
挤压针
Figure BDA0002340734000000042
挤压比 21.42，蓄势罐氮气压力26-26.5MPA，充油压力29-29.5MPA，敦粗压力13±1MPA，突破压力21-23MPA，挤压速度260-300mm/s，形成钢管。
感应炉参数设置及加热要求：
Figure BDA0002340734000000051
热积压工艺参数：
Figure BDA0002340734000000052
最后得到小口径
Figure BDA0002340734000000053
钢管，产品性能结果如下：
Figure BDA0002340734000000054
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背 离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从 哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含 一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将 说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种S38815小口径管材的热加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)熔炼：根据S38815的化学成分以及烧损量配备原材料，将原材料熔成钢水，加入28-35kg/t的造渣剂进行初炼，用还原剂还原钢水中的氧化金属，调整钢水中的Cr含量高于所炼钢种规定的目标值的下限，钢水温度达到1625-1650℃时，钢水出炉；
(2)吹氧脱碳：将钢水兑入氩氧精炼炉或真空脱碳精炼炉，先进行拉渣，接着根据兑钢成分计算应补加的合金原料，钢水温度保持在1600℃以上，然后进行精炼，初始碳含量在1.0±0.2％时进行吹氧脱碳；补加28-35kg/t的造渣剂进行造渣，并控制温度达到1730℃，当碳低于0.018％时进入下一步骤；
(3)还原：向钢水中加入10-15kg/t硅铁合金进行预还原，当渣中的铬氧化物还原完全后，去除全部预还原渣；加入金属硅进行合金化，使硅元素达到目标值；重新补加造渣剂，加入1.5-2.0Kg/T的强脱氧剂铝，进行深脱氧与脱硫；
(4)出钢：对已完成脱氧的钢水进行化学成分分析，根据目标值必要时添加Ni、Cr、Mo等合金元素最终成分微调，吹入氩气搅拌，温度在1590-1630℃时，出钢进入LF钢包；
(5)钢包精炼：利用电极化渣与升温，调温到浇铸温度，底吹氩气，弱搅拌，利用弥散型的氩气泡排除钢水中的非金属夹杂物，采用下注法，把LF钢包中的钢水浇铸形成钢锭，钢锭空冷后脱模；
(6)锻造热轧：对钢锭进行锻造，第一火次锻造加热温度为1140-1180℃，开锻温度为1040℃±20℃，终锻温度为980℃以上，锻造每次下压量控制在20-40(mm)，锻造得到方坯；对上述方坯进行热轧形成管坯；
(7)坯料准备：从上述管坯上按规定定尺切取短段，然后采用深孔钻和车床加工出所需尺寸的管状坯料。
(8)热处理工艺：讲管状坯料预热至1050℃，使用120系统感应炉加热管坯，先将感应炉以450V电压加热至1150℃，加入管状坯料观察并均温20-30s，使用感应炉以400V加热至1190℃，加热过程中管状坯料测温点为1180℃，管状坯料头尾部温度控制在1200-1220℃之间；
(9)热挤压工艺：对经过热处理工艺的管状坯料进行热挤压，挤压模
Figure RE-FDA0002452690070000023
挤压针
Figure RE-FDA0002452690070000024
挤压比21.42，蓄势罐氮气压力26-26.5MPA，充油压力29-29.5MPA，敦粗压力13±1MPA，突破压力21-23MPA，挤压速度260-300mm/s，形成钢管。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(6)中，锻造采用从中间向端部锻造，每一火次先将一端锻造成型，另一头回炉加热，锻造成型端至于炉外，锻造完毕后两头进行倒角。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(6)中，将
Figure RE-FDA0002452690070000025
电渣锭逐渐锻造为240方、180方、
Figure RE-FDA0002452690070000021
每锻造一个道次均需要2个火次，锻造得到
Figure RE-FDA0002452690070000022
管坯。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(7)中，管状坯料外径为118±0.5mm，长度为300-320mm，通孔直径38mm。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(8)中，管状坯料头尾部加20mm保温垫，管状坯料进入感应炉内490mm±5mm位置，测温点位于345mm位置。
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