CN112974535A - 一种铸管模用无缝钢管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铸管模用无缝钢管的制造方法，以连铸圆坯为原料，包括如下工序：钢管轧制、热处理和矫直；其中，钢管轧制采用大压下率轧制，钢管轧制工序包括以下步骤：加热、穿孔、斜轧和减径；穿孔步骤对加热后的连铸圆坯采用大压下率轧制方法进行斜轧穿孔，得到毛管；大压下率为6％～16％。本发明采用大压下率轧制的方法，由连铸圆坯→成品管模，相对于常规的铸坯或钢锭→成品管模，所生产的铸管模钢管直线度好，尺寸精度高，可减少成品加工余量，钢管利用率高；所生产的铸管模成材率高，成本低，生产周期短。
Description
技术领域
本发明涉及铸管模用无缝钢管制造方法的技术，属于金属压力加工领域。
背景技术
随着城市规模的不断扩大，基础建设的更新改造，各种大口径厚壁铸管模的需求日益剧增。管模全称为离心球墨铸铁管管模，用于离心浇注机上浇注铸铁管的关键部件，属于易耗损模具。铸管模为空心管件，使用环境恶劣，内外表面冷热交替，长期承受温度变化引起的应力交替变化，表面容易形成龟裂，需要良好的塑性和抗裂纹性。
铸坯组织存在夹杂物聚集、气孔、疏松等缺陷，晶粒度粗大，且不均匀。材料强度低、塑性差、容易产生裂纹。锻造可以使铸坯组织晶粒变细，提高金属材料的强度、硬度、塑性、韧性。随着晶粒细化，晶界变多，晶粒与晶粒之间咬合的机会变多，不利于裂纹的传播和发展。因而，现有工艺中，一般采用锻造、镗孔等工序生产铸管模。
目前，铸管模的锻造—镗孔工艺中，锻造比小，连铸坯心部组织不能完全变形，为消除连铸坯中心铸态组织，一般压缩比要求≥3。管模规格范围为DN80～DN1200，对于DN80～DN500规格的管模，管模坯料采用实心锻制圆钢，经镗孔、内外车削工艺获得。
现有技术中，铸管模的生产存在以下不足：(1)生产周期长，效率低；(2)锻造、镗孔等工序成本高，工序复杂；铸坯或钢锭→成品管模的成材率低，一般在15％左右，总体制造成本高；(3)管模锻制坯料有压缩比要求，受铸坯或钢锭规格的限制，管模生产规格范围窄。
因此，提供一种铸管模用无缝钢管制造方法，解决现有技术中存在的成材率低、生产效率低等问题，具有重要的意义。
发明内容
为了解决现有技术中存在的成材率低、生产效率低等问题，本发明提供了一种铸管模用无缝钢管制造方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铸管模用无缝钢管的制造方法，以连铸圆坯为原料，所述制造方法包括如下工序：钢管轧制、热处理和矫直；其中，所述钢管轧制采用大压下率轧制，所述钢管轧制工序包括以下步骤：加热、穿孔、斜轧、减径。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述穿孔步骤中，对加热后的连铸圆坯采用大压下率轧制方法进行斜轧穿孔，得到毛管；所述大压下率为6％～16％(例如，8％、10％、12％、14％、15％)。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述穿孔步骤中，穿孔过程中，喂入角为5～15°(例如，6°、8°、10°、12°、14°)，轧制转速20～50rpm(例如，25rpm、30rpm、35rpm、40rpm、45rpm、48rpm)。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述穿孔步骤中，毛管的延伸系数可达4～5(例如，4.2、4.5、4.7、4.9)，扩径量20％～30％(例如，22％、25％、27％、29％)，毛管壁厚不均4％S以下。
本发明中，钢管轧制采用大压下率轧制进行穿孔，轧制变形量大，纠偏能力强。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述钢管轧制工序中，所述加热步骤中，预热段温度(即预热段炉温)≤900℃(例如，600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、840℃、860℃、880℃)。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述加热步骤中，均热段温度(即均热段炉温)控制在1220℃～1280℃。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述钢管轧制工序中，所述加热步骤中，从坯料开始加热至坯料出炉的总加热时间≥4.5小时(例如，5小时、6小时、7小时、8小时、10小时、12小时)；优选地，总加热时间为6～13小时(例如，7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、12.5小时)。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述钢管轧制工序中，所述加热步骤采用环形炉进行加热。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述钢管轧制工序中，所述斜轧步骤中，精轧温度为1100℃～1200℃(例如，1110℃、1120℃、1140℃、1150℃、1170℃、1190℃)，轧制时间≤55秒，轧辊转速为50～90rpm(例如，55rpm、60rpm、65rpm、70rpm、75rpm、80rpm、85rpm)，斜轧延伸系数1～4(例如，1.5、2、2.5、3、3.5)，减壁量为7～10mm(例如，7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm)，钢管壁厚精度±7.5％S。本发明中，所述斜轧轧制时间短，轧制变形均匀。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述钢管轧制工序中，所述斜轧步骤中，喂入角为4.5°～12°(例如，5°、6°、7°、8°、9°、10°、11°、11.5°)，碾轧角为3°～6.5°(例如，3.5°、4°、4.5°、5°、5.5°、6°)。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述钢管轧制工序中，所述斜轧步骤采用ASSEL三辊斜轧，减壁量大，纠偏能力强。上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述钢管轧制工序中，所述减径步骤中，对斜轧后的无缝钢管进行减径，减径量为20～35mm(例如，22mm、25mm、28mm、30mm、32mm、34mm)。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，减径后的钢管尺寸精度可达：外径±0.75％D、壁厚±7.5％S，更适用于车削加工，钢管利用率高。这里的D代表外径，S代表壁厚。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述连铸圆坯通过冶炼、连铸得到，所述连铸圆坯的制造方法依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水脱硫处理、电炉/转炉炼钢、LF炉精炼、VD/RH真空脱气、连铸；其中，所述铁水脱硫处理步骤中，采用铁水KR脱硫方法对高炉炼铁得到的铁水进行脱硫处理，高炉铁水S含量为0.040wt％～0.100wt％，铁水脱硫处理后铁水中S≤0.005wt％。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述电炉/转炉炼钢步骤中，将脱硫处理后的铁水转入电炉/转炉中进行炼钢得到钢水，铁水的加入量≥90％，铁水中元素P≤0.009wt％、S≤0.005wt％。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述LF炉精炼步骤中，将电炉/转炉炼钢步骤中得到的钢水转入LF炉进行精炼，所述LF炉精炼采用全程吹氩工艺，在LF炉精炼中，精炼时间≥45分钟。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述VD/RH真空脱气步骤中，真空脱气时间≥20分钟，减少钢水中夹杂物、气体含量，成分均匀。
本发明通过铁水脱硫处理，控制钢水S含量，提高材料纯净度；圆坯冶炼采用铁水脱硫预处理、炉外精炼、真空处理；采用这种方法得到的钢材纯净度高、气体含量低。
本发明的连铸圆坯制造过程中，圆坯冶炼工序中，采用炉外精炼+真空脱气处理，精炼时间≥45分钟，真空脱气时间≥20分钟，控制真空脱气后钢水中N≤80ppm，H≤2ppm，O≤20ppm。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述热处理工序，对轧制得到的钢管进行退火处理，所述退火温度为650-800℃(例如，660℃、680℃、700℃、720℃、750℃、770℃、790℃)，保温时间2-5小时(例如，2小时、3小时、4小时、4.5小时)，保证组织均匀。由于穿孔、斜轧变形工艺为外表、内表(心部)同时轧制变形，可消除连铸圆坯中心铸态组织，因而，本发明采用穿孔、斜轧变形工序，穿孔延伸系数可达4～5，斜轧延伸系数1～4、减径量20～35mm。这种生产工艺不受压缩比限制要求，因而，同规格坯料，可组织生产多个规格的管模用钢管。
本发明中，铸坯经过穿孔、斜轧变形工序后，形成的钢管组织晶粒度为6～8级，晶界较多，有效阻碍裂纹的产生和延伸，同时提高钢管的强度、硬度、塑性、韧性。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述矫直工序中，采用六辊矫直机+压力点校机对热处理后的钢管进行矫直，矫直后的钢管弯曲度≤1mm/m。
现有技术中，矫直工序一般采用压力点校机，本发明采用六辊矫直机+压力点校机，能够确保钢管的弯曲度处于更低的范围，保证钢管的质量符合要求。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述热处理和所述矫直工序之间还包括理化检验工序，所述矫直工序后依次还包括锯切、超声探伤、磁粉探伤、精整、包装入库，最终得到成品无缝钢管，即，铸管模用无缝钢管。所述铸管模用无缝钢管经过承口挤压→粗加工→调质→精加工，即可得到不同规格的铸管模。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述制造方法可生产常用钢材牌号为21CrMo10、30CrMo、15CrMoQ的铸管模用无缝钢管。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述制造方法生产的无缝钢管的规格为183mm*53mm～516mm*56mm，可以用于制造规格为DN80～DN400的铸管模。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述铸管模用无缝钢管的实际晶粒度6～8级，硬度为140～190HBW，管模使用寿命≥4000次。
采用本发明的技术方案，由连铸圆坯制造出成品管模的成材率为50％左右；铸管模的生产成本仅为锻造+镗孔工序的35％。
上述制造方法中，作为一种优选实施方式，所述制造方法中，连铸圆坯进行穿孔、斜轧、减径的工序时间之和为2～4分钟。
本发明提供的从连铸圆坯→无缝钢管的制造方法，相同坯型的原料，可覆盖生产多个规格的无缝钢管，规格更换灵活，适宜多规格大批量无缝钢管的生产。
现有技术中，铸管模的生产过程中，在不考虑加热时间的情况下，锻造工序所需时间约40分钟；镗孔工序所需时间约30分钟。与现有技术相比，本发明提供的铸管模的生产工序周期短，效率高。
本发明中，在相互不冲突的条件下，上述技术特征可自由组合形成新的技术方案。
本发明中未详细说明的部分可采用本领域的常规技术。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)热轧制成型，成材率高，成本低，生产周期短。
(2)所生产的铸管模规格覆盖范围广，灵活多变，工序简化。
(3)所生产的铸管模钢管直线度好，尺寸精度高，可减少成品加工余量，钢管利用率高。
附图说明
图1为本发明实施例1中得到的无缝钢管的微观组织图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。
本发明具体实施方式提供了一种铸管模用无缝钢管制造方法，包括圆坯冶炼、钢管轧制、热处理、理化检验、锯切、超声探伤、磁粉探伤、精整、包装入库。该铸管模的钢种可为21CrMo10、30CrMo、15CrMoQ，规格为DN80～400，即，本发明制造的铸管模用无缝钢管的规格为183mm*53mm～516mm*56mm。具体工序如下：
(1)连铸圆坯冶炼：依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水脱硫处理、电炉/转炉炼钢、LF炉精炼、VD/RH真空脱气和和连铸工艺。其中，
铁水脱硫处理：采用铁水KR脱硫处理，控制入电炉/转炉的铁水中S≤0.005wt％；电炉/转炉炼钢：将脱硫处理后的铁水转入电炉/转炉炼钢得到钢水，铁水的加入量≥90％，控制钢水的元素P≤0.009wt％、S≤0.005wt％；LF炉外精炼：将电炉/转炉炼钢得到的钢水进行LF炉外精炼，精炼采用全程吹氩工艺，精炼时间精炼时间≥45分钟；
VD/RH真空脱气：真空脱气时间≥20分钟，减少钢水中夹杂物、气体含量，使钢水成分均匀；
连铸工序：将VD/RH真空脱气后的钢水进行连铸，获得连铸圆坯。本实施例中，冶炼工序中，严格控制P、S、N、H、O含量，其中P≤0.009wt％，S≤0.005wt％，H≤2ppm，O≤20ppm，N≤100ppm。
(2)钢管轧制：将冶炼得到的连铸圆坯经过加热、穿孔、斜轧和减径得到钢管。其中，
加热步骤：采用环形炉对冶炼得到的连铸圆坯进行加热，预热段温度≤900℃，均热段温度为1220℃～1280℃，总加热时间≥4.5小时，优选6～13小时。
穿孔步骤：采用锥形穿孔机对加热后的连铸圆坯采用大压下率轧制方法经斜轧穿孔得到的毛管，大压下率为6％～16％；穿孔过程中，喂入角为5°～15°，轧制转速20～50rpm。
斜轧步骤：采用ASEEL轧管机对穿孔后得到的毛管进行精轧，得到荒管。其中，精轧温度为1100℃～1200℃，轧制时间≤55秒，轧辊转速为50～90rpm，斜轧延伸系数1～4，减壁量为7～10mm，钢管壁厚精度±7.5％S。斜轧过程中，喂入角为4.5°～12°，碾轧角为3°～6.5°。减径步骤：对斜轧得到的无缝钢管进行减径，减径量为20～35mm。
本发明采用ASSEL三辊斜轧轧管机，斜轧轧制时间短，轧制变形均匀，减壁量大，纠偏能力强，轧制得到的无缝钢钢管尺寸精度可达：外径±0.75％D、壁厚±7.5％S，更适用于车削加工，钢管利用率高。
(3)热处理：对轧制得到的钢管进行退火处理，退火温度650～800℃，保温时间2～5小时，随炉冷却，保证组织均匀。
(4)理化检验：热处理后的钢管两端各取30mm试样，钢管硬度≤229HBW。
(5)矫直：采用六辊矫直+压力点校对热处理后的钢管进行矫直，保证矫直后的钢管每米弯曲度≤1mm/m。
(6)无损检验：钢管按GB/T5777标准，级别U2-C级进行超声探伤，检测合格，按照GB/T15822标准进行磁粉探伤，检测合格，保证钢管内表和外表质量。
(7)精整质检：对钢管表面质量和尺寸精度检验，满足外径公差±0.75％D，壁厚公差±7.5％S。表面质量合格。
(8)包装入库：钢管经称重、喷标后，包装入库。
实施例1
本实施例中，一种铸管模用无缝钢管制造方法，包括圆坯冶炼、钢管轧制、热处理、理化检验、锯切、超声探伤、磁粉探伤、精整、包装入库。该铸管模的钢种为21CrMo10，规格为DN150。本实施例制备的铸管模用无缝钢管的规格为230mm(外径)*40.5mm(壁厚)。具体工序如下：
(1)连铸圆坯冶炼：依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水脱硫处理、转炉炼钢、LF炉精炼、RH真空脱气和和连铸工艺。其中，
铁水脱硫处理：采用铁水KR脱硫处理，控制入转炉的铁水S含量0.005wt％；
转炉炼钢：将脱硫处理后的铁水转入转炉炼钢，控制钢水的元素P≤0.009wt％、S≤0.005wt％；
LF炉外精炼：将转炉炼钢得到的钢水进行LF炉外精炼，精炼采用全程吹氩工艺，精炼时间60分钟；
RH真空脱气：真空脱气时间30分钟，减少钢水中夹杂物、气体含量，使钢水成分均匀；
连铸工序：将RH真空脱气后的钢水进行连铸，获得规格为∮330mm的连铸圆坯。
本实施例中，冶炼工序中，严格控制P、S、N、H、O含量，其中P≤0.009wt％，S≤0.005wt％，H≤2ppm，O≤20ppm，N≤100ppm。
(2)钢管轧制：将冶炼得到的连铸圆坯经过加热、穿孔、斜轧和减径得到规格为230mm(外径)*40.5mm(壁厚)的钢管。
加热步骤：采用环形炉对冶炼得到的连铸圆坯进行加热，均热段温度控制在1220℃～1270℃，均热时间为2小时。
穿孔步骤：采用锥形穿孔机对加热后的连铸圆坯采用大压下率轧制方法经斜轧穿孔得到的尺寸为309mm*47.5mm的毛管，大压下率为15.76％；穿孔机采用330mm导板，辊距278mm，顶头197mm；喂入角为10.5°，轧制转速40rpm。
斜轧步骤：采用ASEEL轧管机对穿孔后得到的毛管进行精轧，得到尺寸为264mm*40.5mm的荒管。其中，精轧温度为1155℃，轧制时间23秒，轧辊转速为60rpm，斜轧延伸系数1.37，减壁量为7mm，钢管壁厚精度±7.5％S。ASEEL轧管机采用的芯棒规格为171mm，喉径为252mm，喂入角为6.5°，碾轧角为4°。
减径步骤：采用2辊微张力减径机对斜轧得到的无缝钢管进行减径，得到规格为230mm(外径)*40.5mm(壁厚)的钢管。减径机为10个机架，单机架减径率1.3％，减径温度920℃。
本发明采用ASSEL三辊斜轧轧管机，斜轧轧制时间短，轧制变形均匀，减壁量大，纠偏能力强，轧制得到的无缝钢钢管尺寸精度可达：外径±0.75％D、壁厚±7.5％S，更适用于车削加工，钢管利用率高。
(3)热处理：对轧制得到的钢管进行退火处理，退火温度740℃，保温时间2小时，随炉冷却，保证组织均匀。
(4)理化检验：热处理后的钢管两端各取30mm试样，检验硬度为158HBW、161HBW，满足硬度≤229HBW。
(5)矫直：采用六辊矫直+压力点校对热处理后的钢管进行矫直，保证矫直后的钢管每米弯曲度≤1mm/m。
(6)无损检验：钢管按GB/T5777标准，级别U2-C级进行超声探伤，检测合格，按照GB/T15822标准进行磁粉探伤，检测合格，保证钢管内表和外表质量。
(7)精整质检：对钢管表面质量和尺寸精度检验，外径测量结果230.02～231.54mm，壁厚测量结果40.34～42.04mm，满足外径公差±0.75％D，壁厚公差±7.5％S。表面质量合格。
(8)包装入库：钢管经称重、喷标后，包装入库。
钢管组织分析：
本实施例对经穿孔、斜轧、减径变形后钢管组织进行分析，图1显示了本实施例中经穿孔、斜轧和减径变形后的钢管组织。从图1可以看到，钢管的实际晶粒度为6级，钢管组织的晶界较多，这种组织结构能有效阻碍裂纹的产生和延伸，同时提高钢管的强度、硬度、塑性、韧性。
本实施例中，连铸圆坯在穿孔、斜轧、减径工序的时间之和为2.5分钟，由连铸圆坯制备得到的成品管模的理论成材率为51.7％，铸管模的使用寿命(将其用在离心浇注机上)≥4000次，其生产成本仅为锻造+镗孔工序的35％。
实施例2
本实施例中，一种铸管模用无缝钢管制造方法，包括圆坯冶炼、钢管轧制、热处理、理化检验、锯切、超声探伤、磁粉探伤、精整、包装入库。该铸管模的钢种为21CrMo10，规格为DN200。本实施例制备的铸管模用无缝钢管的规格为280mm(外径)*45mm(壁厚)。具体工序如下：
(1)连铸圆坯冶炼：依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水脱硫处理、转炉炼钢、LF炉精炼、RH真空脱气和和连铸工艺。其中，
铁水脱硫处理：采用铁水KR脱硫处理，控制入转炉的铁水S含量0.005wt％；
转炉炼钢：将脱硫处理后的铁水转入转炉炼钢，控制钢水的元素P≤0.009wt％、S≤0.005wt％；
LF炉外精炼：将转炉炼钢得到的钢水进行LF炉外精炼，精炼采用全程吹氩工艺，精炼时间60分钟；
RH真空脱气：真空脱气时间30分钟，减少钢水中夹杂物、气体含量，使钢水成分均匀；
连铸工序：将RH真空脱气后的钢水进行连铸，获得规格为∮330mm的连铸圆坯。
本实施例中，冶炼工序中，严格控制P、S、N、H、O含量，其中P≤0.009wt％，S≤0.005wt％，H≤2ppm，O≤20ppm，N≤100ppm。
(2)钢管轧制：将冶炼得到的连铸圆坯经过加热、穿孔、斜轧和减径得到规格为280mm(外径)*45mm(壁厚)的钢管。
加热步骤：采用环形炉对冶炼得到的连铸圆坯进行加热，均热段温度控制在1220℃～1270℃，均热时间2小时。
穿孔步骤：采用锥形穿孔机对加热后的连铸圆坯采用大压下率轧制方法经斜轧穿孔得到的尺寸为360mm*52mm的毛管，大压下率为12.12％；穿孔机采用330mm导板，辊距290mm，顶头237mm；喂入角为10.5°，轧制转速45rpm。
斜轧步骤：采用ASEEL轧管机对穿孔后得到的毛管进行精轧，得到尺寸为304mm*45mm的荒管。其中，精轧温度为1160℃，轧制时间25秒，轧辊转速为60rpm，斜轧延伸系数1.37，减壁量为7mm，钢管壁厚精度±7.5％S。ASEEL轧管机采用的芯棒规格为203mm，喉径为293mm，喂入角为6.5°，碾轧角为4°。
减径步骤：采用2辊微张力减径机对斜轧得到的无缝钢管进行减径，得到规格为280mm(外径)*45mm(壁厚)的钢管。减径机为10个机架，单机架减径率0.79％，减径温度930℃。
本发明采用ASSEL三辊斜轧轧管机，斜轧轧制时间短，轧制变形均匀，减壁量大，纠偏能力强，轧制得到的无缝钢钢管尺寸精度可达：外径±0.75％D、壁厚±7.5％S，更适用于车削加工，钢管利用率高。
(3)热处理：对轧制得到的钢管进行退火处理，退火温度740℃，保温时间2小时15分钟，随炉冷却，保证组织均匀。
(4)理化检验：热处理后的钢管两端各取30mm试样，检验硬度为155HBW、163HBW，满足硬度≤229HBW。
(5)矫直：采用六辊矫直+压力点校对热处理后的钢管进行矫直，保证矫直后的钢管每米弯曲度≤1mm/m。
(6)无损检验：钢管按GB/T5777标准，级别U2-C级进行超声探伤，检测合格，按照GB/T15822标准进行磁粉探伤，检测合格，保证钢管内表和外表质量。
(7)精整质检：对钢管表面质量和尺寸精度检验，外径测量结果279.75～281.86mm，壁厚测量结果45.03～47.73mm，满足外径公差±0.75％D，壁厚公差±7.5％S。表面质量合格。
(8)包装入库：钢管经称重、喷标后，包装入库。
本实施例生产的铸管模的实际晶粒度为7级，从连铸圆坯→无缝钢管的整个工艺生产时间为3分钟，成品管模的理论成材率为47％，铸管模的使用寿命≥4000次，其生产成本仅为锻造+镗孔工序的35％。
实施例3
本实施例中，一种铸管模用无缝钢管制造方法，包括圆坯冶炼、钢管轧制、热处理、理化检验、锯切、超声探伤、磁粉探伤、精整、包装入库。该铸管模的钢种为21CrMo10，规格为DN400。本实施例制备的铸管模用无缝钢管的规格为516mm(外径)*56mm(壁厚)。具体工序如下：
(1)连铸圆坯冶炼：依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水脱硫处理、电炉炼钢、LF炉精炼、RH真空脱气和和连铸工艺。其中，
铁水脱硫处理：采用铁水KR脱硫处理，控制入电炉的铁水S含量0.005wt％；
电炉炼钢：将脱硫处理后的铁水转入电炉炼钢，控制钢水的元素P≤0.009wt％、S≤0.005wt％；
LF炉外精炼：将电炉炼钢得到的钢水进行LF炉外精炼，精炼采用全程吹氩工艺，精炼时间60分钟；
RH真空脱气：真空脱气时间30分钟，减少钢水中夹杂物、气体含量，使钢水成分均匀；
连铸工序：将RH真空脱气后的钢水进行连铸，获得规格为∮500mm的连铸圆坯。
本实施例中，冶炼工序中，严格控制P、S、N、H、O含量，其中P≤0.009wt％，S≤0.005wt％，H≤2ppm，O≤20ppm，N≤100ppm。
(2)钢管轧制：将冶炼得到的连铸圆坯经过加热、穿孔、斜轧和减径得到规格为516mm(外径)*56mm(壁厚)的钢管。
加热步骤：采用环形炉对冶炼得到的连铸圆坯进行加热，均热段温度控制在1220℃～1270℃，均热时间3小时。
穿孔步骤：采用锥形穿孔机对加热后的连铸圆坯采用大压下率轧制方法经斜轧穿孔得到的尺寸为560mm*62mm的毛管，大压下率为8.4％；穿孔机采用495mm导板，辊距458mm，顶头422mm；喂入角为9°，轧制转速30rpm。
斜轧步骤：采用ASEEL轧管机对穿孔后得到的毛管进行精轧，得到尺寸为548mm*56mm的荒管。其中，精轧温度为1175℃，轧制时间35秒，轧辊转速为60rpm，斜轧延伸系数1.12，减壁量为7mm，钢管壁厚精度±7.5％S。ASEEL轧管机采用的芯棒规格为412mm，喉径为524mm，喂入角为6°，碾轧角为5°。
减径步骤：采用2辊微张力减径机对斜轧得到的无缝钢管进行减径，得到规格为516mm(外径)*56mm(壁厚)的钢管。减径机为10个机架，单机架减径率0.58％，减径温度930℃。
本发明采用ASSEL三辊斜轧轧管机，斜轧轧制时间短，轧制变形均匀，减壁量大，纠偏能力强，轧制得到的无缝钢钢管尺寸精度可达：外径±0.75％D、壁厚±7.5％S，更适用于车削加工，钢管利用率高。
(3)热处理：对轧制得到的钢管进行退火处理，退火温度740℃，保温时间2小时45分钟，随炉冷却，保证组织均匀。
(4)理化检验：热处理后的钢管两端各取30mm试样，检验硬度为162HBW、173HBW，满足硬度≤229HBW。
(5)矫直：采用六辊矫直+压力点校对热处理后的钢管进行矫直，保证矫直后的钢管每米弯曲度≤1mm/m。
(6)无损检验：钢管按GB/T5777标准，级别U2-C级进行超声探伤，检测合格，按照GB/T15822标准进行磁粉探伤，检测合格，保证钢管内表和外表质量。
(7)精整质检：对钢管表面质量和尺寸精度检验，外径测量结果516.13～518.95mm，壁厚测量结果57.02～59.81mm，满足外径公差±0.75％D，壁厚公差±7.5％S。表面质量合格。
(8)包装入库：钢管经称重、喷标后，包装入库。
本实施例生产的铸管模的实际晶粒度为6级，从连铸圆坯→无缝钢管的整个工艺生产时间为3分钟，成品管模的理论成材率为59％，铸管模的使用寿命≥4000次，其生产成本仅为锻造+镗孔工序的35％。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本领域内的技术工程人员在不违背本发明的精神及范畴下，可对这些实施例作出变更和修改。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种铸管模用无缝钢管的制造方法，以连铸圆坯为原料，所述制造方法包括如下工序：钢管轧制、热处理和矫直；其中，所述钢管轧制采用大压下率轧制，所述钢管轧制工序依次包括以下步骤：加热、穿孔、斜轧、减径。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述穿孔步骤中，对加热后的连铸圆坯采用大压下率轧制方法进行斜轧穿孔，得到毛管；所述大压下率为6％～16％；
优选地，所述穿孔步骤中，穿孔过程中，喂入角为5～15°，轧制转速20～50rpm；
优选地，所述穿孔步骤中，毛管的延伸系数可达4～5，扩径量20％～30％，毛管壁厚不均4％S以下。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述钢管轧制工序中，所述加热步骤中，预热段温度，即预热段炉温≤900℃；
优选地，所述加热步骤中，均热段温度，即均热段炉温，控制在1220℃～1280℃；
优选地，所述加热步骤中，从坯料开始加热至坯料出炉的总加热时间≥4.5小时；再优选地，总加热时间为6～13小时；
优选地，所述加热步骤采用环形炉进行加热。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述钢管轧制工序中，所述斜轧步骤中，精轧温度为1100℃～1200℃，轧制时间≤55秒，轧辊转速为50～90rpm，斜轧延伸系数1～4，减壁量为7～10mm，钢管壁厚精度±7.5％S；
优选地，所述斜轧步骤中，喂入角为4.5°～12°，碾轧角为3°～6.5°；优选地，所述斜轧步骤采用ASSEL三辊斜轧。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述钢管轧制工序中，所述减径步骤中，对斜轧后的无缝钢管进行减径，减径量为20～35mm；
优选地，减径后的钢管尺寸精度可达：外径±0.75％D、壁厚±7.5％S。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述热处理工序，对轧制得到的钢管进行退火处理，所述退火温度为650-800℃，保温时间2-5小时。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述连铸圆坯通过冶炼、连铸得到，所述连铸圆坯的制造方法依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水脱硫处理、电炉/转炉炼钢、LF炉精炼、VD/RH真空脱气、连铸；其中，所述铁水脱硫处理步骤中，采用铁水KR脱硫方法对高炉炼铁得到的铁水进行脱硫处理，高炉铁水S含量为0.040％～0.100wt％，铁水脱硫处理后铁水中S≤0.005wt％；
优选地，所述电炉/转炉炼钢步骤中，将脱硫处理后的铁水转入电炉/转炉中进行炼钢得到钢水，铁水的加入量≥90％，铁水中元素P≤0.009wt％、S≤0.005wt％；
优选地，所述LF炉精炼步骤中，将电炉/转炉炼钢步骤中得到的钢水转入LF炉进行精炼，所述LF炉精炼采用全程吹氩工艺，在LF炉精炼中，精炼时间≥45分钟；
优选地，所述VD/RH真空脱气步骤中，真空脱气时间≥20分钟。
8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述矫直工序中，采用六辊矫直机+压力点校机对热处理后的钢管进行矫直，矫直后的钢管弯曲度≤1mm/m；
优选地，所述热处理和所述矫直工序之间还包括理化检验工序，所述矫直工序后依次还包括锯切、超声探伤、磁粉探伤、精整、包装入库，最终得到铸管模用无缝钢管；所述铸管模用无缝钢管经过承口挤压→粗加工→调质→精加工，即可得到不同规格的铸管模。
9.根据权利要求1-5所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法中，连铸圆坯进行穿孔、斜轧、减径的工序时间之和为2～4分钟。
10.根据权利要求1-8任一项所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法可生产常用钢材牌号为21CrMo10、30CrMo、15CrMoQ的铸管模用无缝钢管；
优选地，所述制造方法生产的无缝钢管的规格为183mm*53mm～516mm*56mm，用于制造规格为DN80～DN400的铸管模；
优选地，所述铸管模用无缝钢管的实际晶粒度6～8级，硬度为140～190HBW，管模使用寿命≥4000次。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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