CN111187966B - 一种超级奥氏体不锈钢钢管的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超级奥氏体不锈钢钢管的生产工艺，通过真空感应冶炼→电渣重熔→锻造开坯→管状坯料准备→热处理→热挤压→润滑→检验的工艺流程，生产出高成材率、低成本的超级奥氏体不锈钢钢管，采用热挤压工艺生产，可进行小批量生产，荒管成材率约为75％，传统机加工圆钢生产管材成材率不足55％，本发明的生产方法有效提升了产品成材率，降低生产成本，缩短加工周期。
Description
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，具体为一种超级奥氏体不锈钢钢管的生产工艺。
背景技术
654SMO(S32654，1.4652)超级奥氏体不锈钢具有非常好的耐局部腐蚀性能，在海水、充气、存在缝隙、低速冲刷条件下，有良好的抗点蚀性能和较好的抗应力腐蚀性能，是镍基合金和钛合金的代用材料。其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上，比904L及254SMO具有更加优秀的耐高温或者耐腐蚀性能。
目前，654SMO(S32654，1.4652)超级奥氏体不锈钢的冶炼方法，国外流行的氩－氧脱碳精炼法冶炼（VOD或AOD），同时也可用生产不锈钢的连续铸造法生产，但因为654SMO钢用量比普通奥氏体不锈钢要小很多，采用AOD或VOD精炼炉冶炼，通常一炉要20T以上，只能进行大批量生产，无法进行小批量生产。
654SMO(S32654，1.4652)超级奥氏体不锈钢因其含有较高的钼，在加工无缝管穿孔上，钢种既硬又粘，很容易偏芯或穿裂，穿孔中有很大的风险，采用圆钢中心打孔后再穿孔，轧机冷轧或冷拔成型，成材率约为55%，但成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超级奥氏体不锈钢钢管的生产工艺，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：一种超级奥氏体不锈钢钢管的生产工艺，包括如下步骤：
（1）真空感应冶炼：将金属铬、金属镍、钼条装入真空感应熔炉，增碳剂随炉加入，抽空至40Pa以下，全熔后测温，控制在1560±10℃；第一次精炼温度控制在1540℃±10℃，精炼时间为45min，第一次精炼期末真空度低于5Pa；第一次精炼结束加入Mo、Ce、B、Zr，搅拌化清，进行第二次精炼，第二次精炼温度控制在1480℃±10℃，精炼时间为30min，第二次精炼期末真空度低于3Pa；取样分析成分，成分合格充Ar气25000Pa后加入Ni-Mg，搅拌化清，控制出钢温度1500℃±10℃，不断流浇铸，制得真空感应锭；
（2）电渣重熔：首先对真空感应锭进行修磨，清除表面缺陷形成感应电极，然后将感应电极与辅助电极焊接在一起装入电渣重熔炉，进行电渣重熔，投入的预熔渣系成分包括CaF2、Al2O3、CaO、MgO重熔得到电渣锭；
（3）锻造工艺：对电渣锭进行锻造，第一火次锻造加热温度为1150℃±10℃，开锻温度为1020℃±20℃，终锻温度为850℃以上，锻造每次下压量控制在30mm-50mm，锻造得到管坯；
（4）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。
（5）热处理工艺：使用120系统感应炉加热管坯，先将感应炉450v加热至1150℃，加入管坯观察并均温20-30s，使用感应炉400v加热至1190℃，加热过程中管坯测温点为1180℃，管坯头尾部温度控制在1200-1220℃之间；
（6）热挤压工艺：对经过热处理工艺的管坯进行热挤压，蓄势罐氮气压力26-26.5MPa，充油压力29-29.5MPa，镦粗压力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（2）中，在将感应电极与辅助电极焊接之前，对感应电极进行烘烤，烘烤温度600℃，烘烤4h，能够有效防止感应电极受潮，保证电渣重溶工艺的稳定性和质量。
优选的，所述步骤（2）中，预熔渣系配比为CaF2:Al2O3:CaO:MgO =70:15:10:5；重熔电流7200-7800A，电压35-40V，熔速控制在4.3-4.5kg/min。
优选的，所述步骤（2）中，电渣起弧前，先预充氩气，结晶器内氧含量低于1%后开始起弧。
优选的，所述步骤（3）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。传统的电渣锭采用从端部向中间的锻造方式，导致电渣锭端部缺陷蔓延导致中心裂纹缺陷产生，增加了报废量，而采用上述锻造方式，可有效避免上述缺点，提高锻造成品率。
优选的，所述步骤（3）中，将Ø400mm电渣锭逐渐锻造为240方、180方、Ø120mm，每锻造一个道次均需要2个火次，锻造得到Ø120mm管坯。采用上述多道次、少形变量的锻造工艺，可有效提高锻造成品率，提高晶粒度，降低方坯缺陷率。
优选的，锻造过程中出现缺陷时，停止进一步锻造，将缺陷部位修磨或者切除。
优选的，所述步骤（5）中，管坯头尾部加20mm保温垫，管坯进入感应炉内490mm±5mm位置，测温点位于345mm位置。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（6）中，形成钢管之前还包括玻璃粉润滑工艺，制垫粉采用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：
（1）采用热挤压工艺生产钢管，可进行小批量生产，荒管成材率约为75%，传统机加工圆钢生产管材成材率不足55%，本发明的生产方法有效提升了产品成材率，降低生产成本，缩短加工周期。
（2）本发明的锻造工艺解决传统电渣锭锻造过程中端部缺陷容易蔓延至中心导致裂纹缺陷产生的问题，可有效降低缺陷率，提高锻造成品率；
（3）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。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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654SMOØ51*7.5mm管材。其工艺流程为：真空感应冶炼→电渣重熔→锻造开坯→管状坯料准备→热处理→热挤压→润滑→检验。
1、真空感应冶炼：将金属铬、金属镍、钼条装入真空感应熔炉，增碳剂随炉加入，抽空至40Pa以下；第一次精炼温度控制在1560℃±10℃，精炼时间为45min，第一次精炼期末真空度低于5Pa；第一次精炼结束加入Mo、Ce、B、Zr，搅拌化清，进行第二次精炼，第二次精炼温度控制在1480℃±10℃，精炼时间为30min，第二次精炼期末真空度低于3Pa；取样分析成分，如需补料，按第二次精炼操作，成分合格充Ar气25000Pa后加入Ni-Mg，搅拌化清，控制出钢温度1500℃±10℃，钢水成分为：
C%:0.01,Si%:0.23,Mn%:3.1,P%:0.015,S%:0.001,Cr%:24.3,Ni%:22.5,Mo%:7.6,Cu%:0.45, N%:0.41，不断流浇注，浇铸制得真空感应锭，该真空感应锭为Ø280-Ø300mm，重约1550kg；
2、电渣重熔：首先对真空感应锭进行修磨，清除表面缺陷形成感应电极，然后将感应电极与辅助电极焊接在一起装入电渣重熔炉，使用预熔渣系配比CaF2:Al2O3:CaO:MgO =70:15:10:5进行电渣重熔，采用固渣起弧方式，电渣起弧前，先预充氩气，结晶器内氧含量低于1%后开始起弧，重熔电流7200-7800A，电压35-40V，熔速控制在4.3-4.5kg/min，得到约1473kg电渣锭，经电渣后主要成分为：C%:0.01,Si%:0.215；Mn%:3.1,P%:0.012,S%:0.001,Cr%:24.3,Ni%:22.5,Mo%:7.6,Cu%:0.45, N%:0.41。
3、锻造工艺：对电渣锭进行锻造，第一火次锻造加热温度为1150℃±10℃，开锻温度为1020℃±20℃，终锻温度为850℃以上，锻造每次下压量控制在30mm-50mm，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，方便后续轧钢。将Ø400mm电渣锭逐渐锻造为240方、180方、Ø120mm，每锻造一个道次均需要2个火次，锻造得到Ø120mm管坯。
4、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40mm。
5、热处理工艺：使用120系统感应炉加热管坯，先将感应炉450V加热至1150℃，加入管坯观察并均温20-30s，管坯头尾部加20mm保温垫，管坯进入感应炉内490mm±5mm位置，测温点位于345mm位置，使用感应炉400V加热至1190℃，加热过程中管坯测温点为1180℃，管坯头尾部温度控制在1200-1220℃之间。
6、热挤压工艺：对经过热处理工艺的管坯进行热挤压，蓄势罐氮气压力26-26.5MPa，充油压力29-29.5MPa，镦粗压力13±1MPa，突破压力21-23MPa，挤压速度260-300mm/s，形成钢管。
7、玻璃粉润滑工艺：制垫粉采用YKGL-504，内涂粉采用YKGL-505，外铺粉采用YKGL-507进行润滑，最后得到654SMOØ51*7.5mm钢管。
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。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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 (6)
1.一种超级奥氏体不锈钢钢管的生产方法 ，其特征在于，包括如下步骤：
（1）真空感应冶炼：将金属铬、金属镍、钼条装入真空感应熔炉，增碳剂随炉加入，抽空至40Pa以下，全熔后测温，控制在1560±10℃；第一次精炼温度控制在1540℃±10℃，精炼时间为45min，第一次精炼期末真空度低于5Pa；第一次精炼结束加入Mo、Ce、B、Zr，搅拌化清，进行第二次精炼，第二次精炼温度控制在1480℃±10℃，精炼时间为30min，第二次精炼期末真空度低于3Pa；取样分析成分，成分合格充Ar气25000Pa后加入Ni-Mg，搅拌化清，控制出钢温度1500℃±10℃，不断流浇铸，制得真空感应锭；
（2）电渣重熔：首先对真空感应锭进行修磨，清除表面缺陷形成感应电极，然后将感应电极与辅助电极焊接在一起装入电渣重熔炉，进行电渣重熔，投入的预熔渣系成分包括CaF2、Al2O3、CaO、MgO重熔得到电渣锭；
（3）锻造工艺：对电渣锭进行锻造，第一火次锻造加热温度为1150℃±10℃，开锻温度为1020℃±20℃，终锻温度为850℃以上，锻造每次下压量控制在30mm-50mm，锻造得到管坯；
（4）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；
（5）热处理工艺：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；
（6）热挤压工艺：对经过热处理工艺的管状坯料进行热挤压，挤压比9.4，蓄势罐氮气压力26-26.5MPa，充油压力29-29.5MPa，镦粗压力13±1MPa，突破压力21-23MPa，挤压速度260-300mm/s，形成钢管；
所述步骤（3）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；
所述步骤（3）中，将Ø400mm电渣锭逐渐锻造为240方、180方、Ø120mm，每锻造一个道次均需要2个火次，锻造得到Ø120mm管坯；
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。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（2）中，在将感应电极与辅助电极焊接之前，对感应电极进行烘烤，烘烤温度600℃，烘烤4h。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（2）中，预熔渣系配比为CaF2:Al2O3:CaO:MgO =70:15:10:5；重熔电流7200-7800A，电压35-40V，熔速控制在4.3-4.5kg/min。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（2）中，电渣起弧前，先预充氩气，结晶器内氧含量低于1%后开始起弧。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（4）中，管状坯料外径为118±0.5mm，长度为300-320mm，通孔直径40mm。
6.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，形成钢管之前还包括玻璃粉润滑工艺，制垫粉采用YKGL-504，内涂粉采用YKGL-505，外铺粉采用YKGL-507。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Lian Diebo Inventor after: Gao Xin Inventor before: Song Wei Inventor before: Lian Diebo Inventor before: Gao Xin |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |