CN112692065B - 一种高强度薄壁不锈钢六边形无缝管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度薄壁不锈钢六边形无缝管及其制备方法，该六边形无缝管由管坯原料经多道次冷轧或冷拔变形及热处理后，再分两步多辊精密冷轧成型，成型后该六边形无缝管各处的横截面积呈封闭的正六边形，其中壁厚为1.0mm‑3.5mm，内对边距40m‑120mm，成型后六边形无缝管表面粗糙度≤0.8μm，壁厚公差±0.05mm，内对边距公差±0.10mm，具有高表面光洁度和高尺寸精度特征，本发明制备出中间品圆管规格灵活可变、成品异型管高表面光洁度、高尺寸精度、高强度兼顾的高强度薄壁不锈钢六边形无缝管。

Description

一种高强度薄壁不锈钢六边形无缝管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种不锈钢六边形无缝管及其制造方法，具体涉及一种高强度薄壁不锈钢六边形无缝管及其制造方法。

背景技术

异形无缝管特别是六边形异形无缝管，由于其特殊的截面形状，广泛地应用于多个领域。特别是近些年，随着核能技术的发展，在某些特殊部件中，六边形异形无缝管有着其特有的优势。由于使用环境的特殊性，对管材表面光洁度、尺寸精度和强度提出了越来越高的要求。

传统的不锈钢及合金的六边形无缝管通常采用机加工或者冷拔成型的形式制造，该方式难以满足高表面光洁度、高尺寸精度和产品性能参数一致性的需求。近几年新出现了冷轧多辊异型管成型技术，从圆管经一次冷轧成型至目标异型管规格，即圆管冷轧+圆管热处理+一次成型冷轧的方式进行制备。该方式圆管阶段仅使用冷轧变形，相对单一，性能指标规格参数调整余地有限，最后冷轧异型管采用一次多辊冷轧成型，由于仅一次多辊冷轧且圆管到异型管横截面上变形并不均匀，因此变形量设置受材料限制，特别是对于不锈钢类冷作硬化强度较高的材料，变形量设置范围更加有限，导致最后产品强度性能受限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种中间品圆管规格灵活可变、成品异型管高表面光洁度、高尺寸精度、高强度兼顾的高强度薄壁不锈钢六边形无缝管及其制造方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种高强度薄壁不锈钢六边形无缝管，该六边形无缝管由管坯原料经多道次冷轧或冷拔变形及热处理后，再分两步多辊精密冷轧成型，成型后该六边形无缝管各处的横截面积呈封闭的正六边形，其中壁厚为1.0mm-3.5mm，内对边距40m-120mm，成型后六边形无缝管表面粗糙度≤0.8μm，壁厚公差±0.05mm，内对边距公差±0.10mm，具有高表面光洁度和高尺寸精度特征。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，前述高强度薄壁不锈钢六边形无缝管中，该六边形无缝管的抗拉强度为1050-1300Mpa。

本发明还设计一种高强度薄壁不锈钢六边形无缝管制造方法，包括以下具体步骤：

步骤一：圆管中间品加工，从管坯经多道次冷轧或冷拔变形及热处理后，加工至最后一道中间品圆管前；

步骤二：对步骤一中间品管进行最后一道中间品圆管冷轧，完成圆管加工；

步骤三：对步骤二的圆管最后一次热处理，调整中间品性能；

步骤四：第一次精轧半成品，采用三辊精轧机，完成圆管到横截面积呈封闭的正六边形异形管的变形过程；

步骤五：对步骤四加工的半成品进行消应力热处理，将半成品异型管加热后保温；

步骤六：第二次精轧成型，采用三辊精轧机，对六边形异形管再次进行精轧加工，进一步减径减壁，提高强度，轧成规定尺寸规格的异型管，完成定型。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，前述高强度薄壁不锈钢六边形无缝管的制造方法中，步骤一中圆管中间品加工，根据坯料规格和成品规格，设计中间变形工艺，一次或多次变形，冷轧或冷轧+冷拔两种方式相结合，冷轧变形量设置为50~80%，冷拔变形量设置为15~30%，热处理工艺温度范围950~1180℃。

前述高强度薄壁不锈钢六边形无缝管的制造方法中，步骤二中，最后一道中间品圆管冷轧变形量为40~60%，送进量0.5~4mm/次，轧制车速60~200次/min。

前述高强度薄壁不锈钢六边形无缝管的制造方法中，步骤三圆管最后一次热处理，控制工艺温度范围为920~1050℃。

前述高强度薄壁不锈钢六边形无缝管的制造方法中，步骤四第一次精轧半成品，采用三辊精轧机，完成圆形截面管到横截面积呈封闭的正六边形异形管的变形过程，控制减壁量，调整该道次变形量≤15%，精轧过程送进量0.5~2mm/次，轧制车速10~50次/min。

前述高强度薄壁不锈钢六边形无缝管的制造方法中，步骤五中半成品热处理方式采用保护气氛光亮热处理或真空热处理，热处理工艺温度控制为350~750℃。

前述高强度薄壁不锈钢六边形无缝管的制造方法中，步骤六中第二次精轧成型，采用三辊精轧机，对六边形异形管再次进行精轧加工，控制该道次变形量为20~40%，第二次精轧过程送进量0.5~1.5mm/次，轧制车速10~30次/min。

本发明的有益效果是：

本发明在圆管中间品加工阶段采用冷轧或冷轧和冷拔相结合多种变形工艺相结合的方式，既可以适用于不同坯料规格和目标产品规格，又能利用变形量设置和热处理工艺设置，灵活调节产品性能，为后续步骤中异型管成型和定型多辊精密冷轧进行性能调整和准备。

本发明最后一道中间品圆管冷轧采用40~60%中等变形量设置，晶粒破碎的比较充分。

结合最后一次圆管热处理920~1050℃工艺温度限定（对于这类钢种该热处理温度相对较低），进一步精准控制圆管最终性能参数范围，一方面为异型管第一次多辊精密冷轧成型提供必要的塑性，另一方面又使其材料具备较高的基础强度和晶粒度等级，也会后续两步精轧做准备。

本发明采用分两步异型管多辊精密冷轧，第一步多辊精密成型冷轧，采用＜15%小变形量多辊精密冷轧，完成从圆管到六边形异形截面的转变，控制了减壁量，由于相对于圆形截面，六边形异形截面各处的变形并不均匀，成型冷轧时较小的变形量，有利于整体均匀性控制，防止棱角处出现轧制缺陷；第一次多辊精密冷轧后进行消应力热处理，采用350~750℃中低温长时热处理工艺，即可以软化棱角等变形剧烈区域的冷作硬化，改善整体截面的性能均匀性，又不会因温度过高降低最终产品强度；第二次多辊精密定型冷轧，采用20~40%中高变形量设置，进一步利用冷轧变形提高管材强度和表面光洁度，完成加工。

本发明可以根据不同管坯规格，灵活设置工艺路线，并采用两次多辊精密冷轧成型技术，最终实现高表面光洁度、高尺寸精度、高强度兼顾的薄壁不锈钢六边形无缝管的制造。

附图说明

图1为本发明实施例高强度薄壁不锈钢六边形无缝管的制造工艺流程图。

具体实施方式

以下对本发明作进一步详细说明

实施例1

本实施例提供如图1所示，制得壁厚为3±0.05mm，内对边距为109±0.10mm，属薄壁无缝管，成型后表面粗糙度≤0.8μm，TP304材料牌号，室温拉伸强度1100-1250Mpa，各处的横截面积呈封闭的正六边形的高表面光洁度、高尺寸精度、高强度兼顾的薄壁不锈钢六边形无缝管包括以下步骤：

步骤一：根据TP304荒管坯料规格进行中间品加工，经至少2次冷轧以及至少1次冷拔变形及热处理后，加工至最后一道中间品圆管前的Φ168×8mm规格，冷轧变形量设置为50~70%，冷拔变形量设置为20~30%，热处理工艺温度范围1050~1150℃，晶粒度水平控制在5~7级，有利于最终性能控制；

步骤二：对步骤一Φ168×8mm规格中间品管进行最后一道中间品圆管冷轧至Φ140×5mm规格，完成圆管加工，冷轧过程变形量=1-((轧后外径-轧后壁厚）×轧后壁厚）/((轧前外径-轧前壁厚)×轧前壁厚)=47.3%，送进量2~4mm/次，轧制车速60~80次/min；

步骤三：对步骤二的圆管最后一次热处理，控制工艺温度范围为950~1040℃，调整中间品性能；

步骤四：第一次精轧半成品，采用三辊精轧机，将Φ140×5mm规格圆管冷轧到横截面积呈封闭的正六边形异形管，壁厚减至4.5mm，该成型冷轧道次变形量≤15%，精密轧制过程送进量0.5~2mm/次，轧制车速10~50次/min；

步骤五：对步骤四加工的半成品六边形异形管采用保护气氛光亮热处理或真空热处理进行消应力热处理，热处理工艺温度控制为400~600℃，将半成品异型管加热后保温；

步骤六：第二次精轧成型，采用三辊精轧机，对六边形异形管再次进行精轧加工，加工后规格为壁厚3±0.05mm，内对边距109±0.10mm，该定型冷轧道次变形量为20~40%，多辊精密冷轧过程送进量0.5~1.5mm/次，轧制车速10~30次/min，进一步减径减壁，提高强度和表面光洁度，轧成规定尺寸规格的高强度薄壁不锈钢异型管，完成定型。

采用本发明的工艺制造的产品实际强度值远高于相应材料国家标准要求值，如TP304牌号的不锈钢六边形无缝管抗拉强度可达1100-1250Mpa。

本发明的不锈钢六边形无缝管由管坯原料经多道次冷轧或冷拔变形及热处理后，再分两步多辊精密冷轧成型，重点控制精密冷轧前圆管最后一道的冷轧变形量、热处理工艺参数以及两次多辊精密冷轧成形的变形量分配，该高强度薄壁不锈钢各处的横截面积呈封闭的正六边形，其中壁厚在1.0mm至3.5mm之间，内对边距在40m至120mm之间，本发明成功制造出薄壁，高精度，高表面光洁度的高强度六边形不锈钢无缝管。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种高强度薄壁不锈钢六边形无缝管的制造方法，其特征在于：该六边形无缝管由管坯原料经多道次冷轧和冷拔相结合变形及热处理后，再分两步多辊精密冷轧成型，成型后该六边形无缝管各处的横截面积呈封闭的正六边形，其中壁厚为1.0mm-3.5mm，内对边距为40m-120mm，成型后六边形无缝管表面粗糙度≤0.8μm，壁厚公差±0.05mm，内对边距公差±0.10mm；

上述高强度薄壁不锈钢六边形无缝管的制造方法，包括以下具体步骤：

步骤一：圆管中间品加工，从管坯经多道次冷轧和冷拔相结合变形及热处理后，加工至最后一道中间品圆管前；

冷轧变形量设置为50~80%，冷拔变形量设置为15~30%，热处理工艺温度范围950~1180℃；

步骤二：对步骤一所述中间品圆管进行最后一道中间品圆管冷轧，完成圆管加工；

最后一道中间品圆管冷轧变形量为40~60%，送进量0.5~4mm/次，轧制车速60~200次/min；

步骤三：对步骤二的圆管进行一次热处理，调整所述圆管性能；

步骤四：第一次精轧半成品，采用三辊精轧机，完成圆管到横截面积呈封闭的正六边形异型管的变形过程；

所述第一次精轧半成品，调整道次变形量≤15%，第一次精轧过程送进量0.5~2mm/次，轧制车速10~50次/min；

步骤五：对步骤四加工的半成品进行消应力热处理，将半成品异型管加热后保温；

半成品消应力热处理方式采用保护气氛光亮热处理或真空热处理，热处理工艺温度控制为350~750℃；

步骤六：第二次精轧成型，采用三辊精轧机，对六边形异型管再次进行精轧加工，轧成规定尺寸规格的异型管，完成定型；

所述第二次精轧成型，控制道次变形量为20~40%，第二次精轧过程送进量0.5~1.5mm/次，轧制车速10~30次/min。

2.根据权利要求1所述的高强度薄壁不锈钢六边形无缝管的制造方法，其特征在于：该六边形无缝管的抗拉强度为1050-1300Mpa。

3.根据权利要求1所述的高强度薄壁不锈钢六边形无缝管的制造方法，其特征在于：所述步骤三中对圆管进行一次热处理，控制工艺温度范围为920~1050℃。

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