CN112170520A

CN112170520A - 110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产方法及生产系统

Info

Publication number: CN112170520A
Application number: CN202010974460.XA
Authority: CN
Inventors: 郭玲; 刘富强; 王连华
Original assignee: Handan Xinxing Special Pipe Co ltd
Current assignee: Handan Xinxing Special Pipe Co ltd
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2021-01-05

Abstract

本发明涉及一种110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产方法及系统，系统包括坯料加工设备、加热炉、润滑设备、卧式挤压机、热处理炉、抛光机、表面检验设备、冷轧机、一次去油机、矫直机、二次去油机、超声探伤机、质量及性能检验设备和包装设备。生产方法为：⑴对坯料进行外表面加工；⑵坯料在加热炉中加热；⑶对坯料外表面、内孔进行润滑；⑷对坯料进行热挤压成型；⑸对荒管进行热处理；⑹除去表面氧化皮及裂纹；⑺检查是否满足技术规范；⑻冷轧；⑼去除表面润滑油；⑽超声波在线探伤；⑾尺寸、性能检验；⑿包装入库。本发明通过将加工设备合理组合，优化了生产过程，实现了110钢级超级双相钢管材的生产，生产出的管材性能稳定、内外表面良好。

Description

110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产方法及生产系统

技术领域

本发明属于工业钢材热挤压成型和冷轧制造技术领域，涉及一种110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产方法及生产系统。

背景技术

双相不锈钢的强度及抗腐蚀能力较强，主要用于化学加工、石油化工和海底设备。它具有较强的抗氯化物腐蚀能力，较高的导热性和较低的热膨胀系数。较高的铬、钼及氮含量氏它具有很高的抗斑蚀、裂隙腐蚀及一般腐蚀的能力。以25Cr～7Ni～4Mo～110KSI为代表的无缝钢管是目前市场上最为经济的抗硫化物腐蚀合金，美国、日本等钢铁先进大国，均开始着手研发带纲级双相钢产品。但其性能的稳定性、成型工艺等方面都存在问题，目前国内的双相钢带纲级产品开发处于空白状态，国内尚无开发成功的厂家。

该类超级双相钢管材价格较Ni合金价格优势明显，但因需要冷轧态交货，需要严格控制冷轧变形量，来保证成品性能，较传统的热处理状态交货还存在着不同截面性能不均匀，变形量可调整范围窄，等不足之处。

发明内容

本发明目的是提供一种110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产方法，生产出性能稳定、内外表面良好110钢级超级双相钢25Cr～7Ni～4Mo～110ksi管材，优化产品质量，提高生产效率。本发明的另一目的是提供一种110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产系统

本发明的技术方案：110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产方法，包括以下步骤：

⑴坯料加工：按照工艺要求用车床对坯料进行外表面加工，用深孔钻床加工坯料内孔；

⑵坯料加热：坯料在环形炉或箱式电炉中预热到950～1000℃，保温2小时，然后使用中频感应加热设备加热到1120～1160℃，保温2～3分钟出炉；

⑶润滑：对坯料的外表面、内孔及挤压过程中的挤压模与工件之间采用玻璃粉进行润滑；

⑷热挤压：用卧式挤压机对坯料进行热挤压成型为荒管；

⑸热处理：利用辊底式气氛保护连续热处理炉对荒管进行热处理，消除析出相；

⑹表面处理：使用抛光机除去荒管内外表面的氧化皮以及裂纹等缺陷；

⑺检验：先检查荒管尺寸是否满足技术规范要求，内窥镜检查荒管内表面是否存在裂纹等缺陷，外表面着色检测是否有毛细裂纹；内外表面检查没有缺陷后流转到冷轧工序准备冷轧；

⑻冷轧：根据成品管壁厚设计不同的减径量和减壁量，总变形量控制在5～ 13％；

⑼去油：将管材表面的润滑油去除干净，方便下一道的矫直，去油工序使用HF+HNO₃混合酸进行酸洗去油，即为成品管，去油温度为30～40℃；

⑽探伤：用超声波KK探伤机对成品管进行在线探伤，探伤级别按照技术标准要求进行；具体技术标准按照ASTM E213标准逐支超声检测,内外横纵向，等级L2，盲区手探。检测分层缺陷面积不大于260mm²分层伤，平底孔尺寸φ 6x2.64mm，参照标准ISO 10124。并且要求在线测量壁厚，壁厚覆盖率100％；

⑾检验：使用外径、壁厚千分尺对成品进行逐支尺寸检查检查，然后在理化试验室进行性能检验；

⑿包装入库：根据标准和运输要求进行适当的防护包装。

荒管为采用热挤压方法成型的荒管。冷轧变形量控制在5～13％，轧制一道后直接进行去油矫直再去油，并取样检测。HF+HNO₃混合酸为HF的质量浓度为 2％，HNO₃质量浓度为12％。

本发明10钢级超级双相钢无缝钢管材的生产系统，包括坯料加工设备、加热炉、润滑设备、卧式挤压机、热处理炉、抛光机、表面检验设备、冷轧机、一次去油机、矫直机、二次去油机、超声探伤机、质量及性能检验设备和包装设备。坯料加工设备、加热炉、润滑设备、卧式挤压机、热处理炉、抛光机、表面检验设备、冷轧机、一次去油机、矫直机、二次去油机、超声探伤机、质量及性能检验设备和包装设备依次布置。坯料加工设备与坯料库连通，包装设备与成品库房连通。

坯料加工设备包括车床和深孔钻床，加热炉为环形炉或箱式电炉。箱式电炉由炉底座、观察孔、炉门、热电偶、炉壳、电炉丝、耐火材料、保温层和炉架构成。卧式挤压机由底座、模子-模垫-模座组件、挤压筒外套、挤压筒、挤压筒内衬、挤压垫、芯棒、针支承和挤压杆构成。热处理炉由加热段、冷却段、进水/回水管道、换热器、气体输送机、气体循环机、进料段、换热平台和出料段构成。

本发明110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产方法及生产系统，通过将加工设备的合理组合，优化了生产的过程，将更加低廉的高性能产品替代高附加值的Ni基合金产品，实现了110钢级超级双相钢25Cr～7Ni～4Mo～110ksi管材的生产，提高了在抗腐蚀等高端应用市场中的领跑地位，生产出的110钢级超级双相钢25Cr～7Ni～4Mo～110ksi管材性能稳定、内外表面良好，降低了投资和生产成本，有利于增加企业经济效益。

附图说明

图1为110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产系统示意图；

图2为加热炉的结构示意图；

图3为卧式挤压机的结构示意图；

图4为热处理机的结构示意图；

图5为矫直机的结构示意图；

其中：1—坯料加工设备、2—加热炉、21—炉底座、22—观察孔、23—炉门、24—热电偶、25—炉壳、26—电炉丝、27—耐火材料、28—保温层、29—炉架、3—润滑设备、4—卧式挤压机、41—底座、42—模子-模垫-模座组件、 43—挤压筒外套、44—挤压筒、45—挤压筒内衬、46—挤压垫、47—芯棒、48 —针支承、49—挤压杆、5—热处理炉、51—加热段、52—冷却段、53—进水/ 回水管道、54—换热器、55—气体输送机、56—气体循环机、57—进料段、58 —换热平台、59—出料段、6—抛光机、7—表面检验设备、8—冷轧机、9—一次去油机、10—矫直机、11—二次去油机、12—超声探伤机、13—质量及性能检验设备、14—包装设备。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本本发明保护的范围。

本发明110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产系统，如图1所示，包括坯料加工设备1、加热炉2、润滑设备3、卧式挤压机4、热处理炉5、抛光机6、表面检验设备7、冷轧机8、一次去油机9、矫直机10、二次去油机11、超声探伤机12、质量及性能检验设备13和包装设备14。坯料加工设备、加热炉、润滑设备、卧式挤压机、热处理炉、抛光机、表面检验设备、冷轧机、一次去油机、矫直机、二次去油机、超声探伤机、质量及性能检验设备和包装设备依次布置。坯料加工设备与坯料库连通，包装设备与成品库房连通。坯料加工设备1 包括车床和深孔钻床。

加热炉2为箱式电炉，如图2所示，箱式电炉由炉底座21、观察孔22、炉门23、热电偶24、炉壳25、电炉丝26、耐火材料27、保温层28和炉架29构成。如图3所示，卧式挤压机4由底座41、模子-模垫-模座组件42、挤压筒外套43、挤压筒44、挤压筒内衬45、挤压垫46、芯棒47、针支承48和挤压杆 49构成。热处理炉5由加热段51、冷却段52、进水/回水管道53、换热器54、气体输送机55、气体循环机56、进料段57、换热平台58和出料段59构成。如图5上述为矫直机。其它设备为常规设备。

本发明110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产方法，以生产25Cr～7Ni～ 4Mo～110ksi油套管为例，规格为Φ168.28mm*10.59mm，生产工艺路线为：工艺路线为：坯料加工→坯料加热→润滑→热挤压→热处理→表面处理→检验→冷轧→去油→矫直→去油→探伤→检验→包装入库。具体生产步骤为：

⑴坯料加工：对钢号为25Cr～7Ni～4Mo～110ksi的圆钢，按照工艺要求，锯切，车床加工外表面，深孔钻床加工内孔；长度865mm，外径Φ357mm，内孔直径80mm，外表面粗糙度≤2.5μm，头部外缘倒角R20；坯料的化学成分如表1 所示，坯料中夹杂物、硬度、铁素体含量如表2所示：

表1.坯料的化学成分

表2.坯料的夹杂物、硬度、铁素体含量

⑵坯料加热：坯料在环形炉中预热到980～1000℃，保温2小时，然后使用中频感应加热设备加热到1140～1160℃，保温2～3分钟出炉。

⑶润滑：坯料的外表面采用自动滚涂方式进行润滑，内润滑用6807玻璃粉；外润滑用844～7玻璃粉，将玻璃粉均匀的撒入坯料内孔，模具孔型与工件之间采用玻璃垫润滑，玻璃垫用6807玻璃粉。

⑷热挤压：采用意大利达涅利公司的63MN卧式挤压机对坯料进行热挤压成型为荒管，挤压筒选用357系列挤压筒；挤压参数为：挤压速度240～350mm/s，挤压比7.48，理论计算挤压力40～55MN。

⑸热处理：利用辊底式气氛保护连续热处理炉对荒管进行热处理，消除析出相；热处理工艺参数如表3所示：

表3.热处理参数

⑹表面处理：使用抛光机除去荒管内外表面的氧化皮以及裂纹等缺陷。

⑺检验：先检查荒管尺寸是否满足技术规范要求，内窥镜检查荒管内表面是否存在裂纹等缺陷，外表面着色检测是否有毛细裂纹；内外表面检查没有缺陷后流转到冷轧工序准备冷轧。

⑻冷轧：根据成品管壁厚设计不同的减径量和减壁量，冷轧荒管规格为Φ 177.8×11.5mm，轧制成品尺寸为Φ168.28×10.59mm，外径公差D为～0.79mm～+1.68mm，壁厚公差S为～1.059mm～+1.059mm，总变形量控制在5～13％；冷轧数据见表4，冷轧性能后性能数据见表5。

表4.冷轧数据

表5.冷轧后性能与变形量关系

⑼去油：因冷轧通过轧制油进行润滑，故在第一道轧制后需要进行去油，将管材表面的润滑油去除干净，以方便下一道的矫直，去油工序使用HF+HNO3 混合酸进行酸洗去油，其中HF的浓度为2％，HNO₃浓度为12％，去油温度为30～ 40℃。

⑽矫直：在压力机上进行点矫，利用杠杆原理将管材弯曲的部位矫直。

⑾二次去油：矫直后再次去油，去油方法与⑼相同。

⑿探伤：用超声波KK探伤机对成品管进行在线探伤，探伤级别按照技术标准要求进行；具体按照ASTM E213标准逐支超声检测,内外横纵向，等级L2，盲区手探。检测分层缺陷面积不大于260mm2分层伤，平底孔尺寸φ6x2.64mm，参照标准ISO 10124。并且要求在线测量壁厚，壁厚覆盖率100％。

⒀检验：使用外径、壁厚千分尺对成品进行逐支进行尺寸(规格)检查，然后在理化试验室进行性能检验，成品的规格及性能检验结果如表6所示。

⒁包装入库：经测试，利用本发明生产的超级双相钢25Cr～7Ni～4Mo 110 钢级、尺寸精度及理化性能、力学性能均满足技术规范要求，运输要求进行适当的防护包装。

表6. 110钢级超级双相钢无缝钢管材的规格及性能检验结果

Claims

1.一种110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产方法，其特征是：所述生产包括以下步骤：

⑷热挤压：用卧式挤压机对坯料进行热挤压成型为荒管；

⑹表面处理：使用抛光机除去荒管内外表面的氧化皮以及裂纹缺陷；

⑻冷轧：根据成品管壁厚设计不同的减径量和减壁量，总变形量控制在5～13％；

⑽探伤：用超声波KK探伤机对成品管进行在线探伤，探伤级别按照技术标准要求进行超声检测；

⑿包装入库：根据标准和运输要求进行适当的防护包装。

2.根据权利要求1所述的110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产方法，其特征是：所述荒管为采用热挤压方法成型的荒管。

3.根据权利要求1所述的110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产方法，其特征是：所述冷轧变形量控制在5～13％，轧制一道后直接进行去油矫直再去油，并取样检测。

4.根据权利要求1所述的110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产方法，其特征是：所述HF+HNO₃混合酸为HF的质量浓度为2％，HNO₃的质量浓度为12％。

5.根据权利要求1所述的110钢级超级双相钢无缝钢管材生产方法的生产系统，其特征是：所述生产系统包括坯料加工设备(1)、加热炉(2)、润滑设备(3)、卧式挤压机(4)、热处理炉(5)、抛光机(6)、表面检验设备(7)、冷轧机(8)、一次去油机(9)、矫直机(10)、二次去油机(11)、超声探伤机(12)、质量及性能检验设备(13)和包装设备(14)，所述坯料加工设备、加热炉、润滑设备、卧式挤压机、热处理炉、抛光机、表面检验设备、冷轧机、一次去油机、矫直机、二次去油机、超声探伤机、质量及性能检验设备和包装设备依次布置；所述坯料加工设备与坯料库连通，所述包装设备与成品库房连通。

6.根据权利要求5所述的110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产系统，其特征是：所述坯料加工设备(1)包括车床和深孔钻床，所述加热炉为环形炉或箱式电炉，所述箱式电炉由炉底座(21)、观察孔(22)、炉门(23)、热电偶(24)、炉壳(25)、电炉丝(26)、耐火材料(27)、保温层(28)和炉架(29)构成。

7.根据权利要求5所述的110钢级超级双相钢无缝钢管材生产方法的生产系统，其特征是：所述卧式挤压机(4)由底座(41)、模子-模垫-模座组件(42)、挤压筒外套(43)、挤压筒(44)、挤压筒内衬(45)、挤压垫(46)、芯棒(47)、针支承(48)和挤压杆(49)构成。

8.根据权利要求1所述的110钢级超级双相钢无缝钢管材的生产系统，其特征是：所述热处理炉(5)由加热段(51)、冷却段(52)、进水/回水管道(53)、换热器(54)、气体输送机(55)、气体循环机(56)、进料段(57)、换热平台(58)和出料段(59)构成。