CN113245369A - 一种pmma反应器用管的制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PMMA反应器用管的制造工艺，工艺步骤如下：下料→加热→穿孔→→第一次酸洗磷化润滑→大变形冷轧→退火→第二次酸洗磷化润滑→打头→冷拔→无氧化正火→矫直→切头尾定长度→探伤→成品。采用上述的工艺加工的PMMA反应器用管能达到所需的尺寸和机械性能，且加工步骤简单，材料利用率高，加工成本低。

Description

一种PMMA反应器用管的制造工艺
技术领域
本发明涉及管材加工技术领域，具体涉及一种PMMA反应器用管的制造工艺。
背景技术
聚甲基丙烯酸甲酯，简称PMMA。通常在生产PMMA时，采用管式反应器。将钢号为Q345D，直径尺寸为φ60mm的圆钢坯料加工成外径尺寸25mm×厚度3mm的钢管就得到能使用于这种管式反应器的管材，这种钢管的机械性能需达到以下要求：抗拉强度490-630Mpa，屈服强度≥245 Mpa，伸长率≥21%。通常在加工过程中，需要采用四次冷拔加工步骤才能最终形成成品。由于在每次冷拔加工前，钢管均需要进行酸洗磷化润滑，加工步骤繁琐，耗时较长。为了便于冷拔加工，还需要先在钢管上进行打头和改头的步骤，从而形成能被拉拨小车咬住的冷拔头子，由于冷拔头子的规格和最终需要的钢管的规格不同，通常要将冷拔头子切除后才能最终形成成品，使得采用四次冷拔加工步骤来加工PMMA反应器用管的加工工艺的材料利用率底，加工成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种材料利用率高、加工成本低的PMMA反应器用管的制造工艺，采用该加工工艺能批量生产得到所需尺寸、且机械性能符合要求的PMMA反应器用管。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为： 一种PMMA反应器用管的制造工艺，工艺步骤如下：下料→加热→穿孔→→第一次酸洗磷化润滑→大变形冷轧→退火→第二次酸洗磷化润滑→打头→冷拔→无氧化正火→矫直→切头尾定长度→探伤→成品；
（1）下料中：使用断料机对圆钢坯料进行剪断，得到所需长度的圆钢，圆钢坯料的钢号为：Q345D，直径尺寸为φ60mm；
（2）加热中：使用步进式加热炉对所得圆钢进行加热，从而使圆钢达到穿孔所需温度，且圆钢的表面与内部的温度一致，而使圆钢整体温度均匀；
（3）穿孔中：圆钢出炉后马上在穿孔机上进行穿孔，将圆钢加工成为所需尺寸的钢管；
（4）第一次酸洗磷化润滑中：钢管冷却后，采用硫酸对钢管进行酸洗，从而去除钢管表面杂质，然后对钢管进行磷化皂化处理，使得钢管表面形成磷化膜，其中：磷化液浓度15～20%，磷化液温度90±2℃，磷化时间15～20分钟；
（5）大变形冷轧中：使用环孔型二辊冷轧管机对处理后的钢管进行大变形冷轧，压缩比为2.7-2.9，从而得到所需尺寸的钢管；
（6）退火中：使用热处理炉对钢管进行退火热处理，去除材料的内应力，降低材料的硬度；
（7）第二次酸洗磷化润滑中：钢管冷却后，采用硫酸对钢管进行酸洗，从而去除钢管表面杂质，然后对钢管进行磷化皂化处理，使得钢管表面形成磷化膜，其中：磷化液总酸度15drop～45drop，游离酸度0.3drop～1.5drop，磷化液温度60℃～75℃，磷化时间20～40分钟；
（8）打头中：用轧头机对钢管一端打头，从而得到一端带冷拔头子的钢管，为冷拔步骤作准备；
（9）冷拔中：使用三线冷拔机对钢管进行冷拔，从而得到所需尺寸的钢管；
（10）无氧化正火中：使用无氧化光亮热处理炉对冷拔后的钢管进行无氧化正火处理，并用氮气作为保护气体，钢管从无氧化光亮热处理炉进料口进入，然后依次经过无氧化光亮热处理炉中各个加热区加热后，经风冷区、空冷段从无氧化光亮热处理炉的出料口离开；
（11）矫直中：钢管冷却后，使用矫直机对钢管进行矫直；
（12）切头尾定长度中：切除钢管一端上的头子和空拔部分、及尾部不良部分；然后对钢管进行定切，从而得到所需长度的钢管；
（13）探伤中：使用涡流与超声波探伤一体机对钢管内外表面进行无损探伤；
（14）成品：探伤合格的钢管即为所需的PMMA反应器用管。
进一步地，前述的一种PMMA反应器用管的制造工艺，其中：大变形冷轧中：环孔型二辊冷轧管机每分钟50次轧进，轧进每次进给量为6-8mm。
进一步地，前述的一种PMMA反应器用管的制造工艺，其中：无氧化正火中：无氧化光亮热处理炉中从进料口到出料口依次有八个加热区，八个加热区的温度依次分别为：一区：700±30℃、二区：750±30℃、三区：800±30℃、四区：800±30℃、五区：830±20℃、六区：860±20℃、七区：880±20℃、八区：890±20℃；风冷区的温度为：350±20℃；钢管在各个区域中的时间分别为：一区：2.4±0.2min，二区：1.4±0.2min，三区：2.4±0.2min，四区：3±0.2min，五区：1.8±0.2min，六区：2.4±0.2min，七区：1.6±0.2min 八区：2.6±0.2min，风冷区：2.4±0.2min；进入无氧化光亮热处理炉的钢管的行进速度为0.75-0.85米/分钟。
进一步地，前述的一种PMMA反应器用管的制造工艺，其中：氮气流量180±20立方米/小时。
进一步地，前述的一种PMMA反应器用管的制造工艺，其中：冷拔中：三线冷拔机的冷拨速度为20±1米/分钟。
进一步地，前述的一种PMMA反应器用管的制造工艺，其中：退火中：退火温度为800-820℃，退火处理时间为30±2 min。
进一步地，前述的一种PMMA反应器用管的制造工艺，其中：矫直中：矫直后钢管的直线度不大于1mm/1000mm。
本发明的优点为：一、第一次酸洗磷化润滑步骤中采用了高温磷化工艺，从而增加了钢管上的磷化膜的厚度，便于进行具有较大压缩比的大变形冷轧，且大变形冷轧后的钢管壁厚的均匀性较高，与采用四次冷拔加工步骤来加工PMMA反应器用管的加工工艺相比，材料利用率提高6%，加工成本降低700元/吨左右。二、采用无氧化正火热处理，无氧化光亮热处理炉中有八个加热区、风冷区和空冷段，在20分钟内，钢管温度快速提升到880℃并且保温4-5分钟，保证了钢管壁厚的均匀度和机械性能，风冷区中，在2-3分钟的时间内钢管的温度下降500度，确保了钢管的屈服强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
一种PMMA反应器用管的制造工艺，工艺步骤如下：下料→加热→穿孔→→第一次酸洗磷化润滑→大变形冷轧→退火→第二次酸洗磷化润滑→打头→冷拨→无氧化正火→矫直→切头尾定长度→探伤→成品；各工艺步骤的主要过程如下，其中所述的厚度均为钢管的壁厚。
（1）下料中：使用断料机将钢号为：Q345D，直径尺寸为φ60mm的圆钢坯料进行剪断，得到长度为1500mm的圆钢。
（2）加热中：使用步进式加热炉对所得圆钢进行加热，步进式加热炉从进料口到出料口依次划分有三个加热区域，三个加热区的温度依次分别为：加热一区：930±50℃，加热二区：1150±30℃，均热区：1250±20℃；圆钢从步进式加热炉进料口进入，然后依次经过各个加热区加热后，再从步进式加热炉的出料口离开，其中圆钢在各个加热区的加热时间为：加热一区：13±1min，加热二区：8±1min，均热区：6.45±1min。圆钢加热后其表面与内部温度一致，使得圆钢整体温度均匀。
（3）穿孔中：圆钢出炉后马上在穿孔机上进行穿孔，将圆钢加工成为外径62mm×厚度4.5mm的钢管。
（4）第一次酸洗磷化润滑中：钢管放置24小时后进行酸洗磷化润滑处理，采用硫酸对钢管进行酸洗，去除钢管表面杂质，然后对钢管进行磷化皂化处理，使得钢管表面形成润滑膜；硫酸浓度3%～16%，酸缸中的酸液温度40℃～60℃，酸洗时间30～50分钟；经过清水缸清洁后磷化，磷化液浓度15-20%，磷化缸中磷化液的温度90±2℃，磷化时间15分钟；再经过清水缸清洁后皂化，皂化缸中皂化液的PH值为7.5～9，温度60℃～80℃，皂化时间6～10分钟。本步骤中的磷化缸中磷化液温度90±2℃，这种高温磷化工艺在钢管上形成的磷化膜的厚度比常用的磷化缸温度60℃～80℃的磷化工艺在钢管上形成的磷化膜的厚度增加0.3-0.5mm，从而为大变形冷轧步骤做准备。
（5）大变形冷轧中：使用环孔型二辊冷轧管机对处理后的钢管进行大变形冷轧，压缩比为2.8，环孔型二辊冷轧管机每分钟50次轧进，轧进每次进给量为6-8mm，从而得到外径35mm×厚度2.9mm钢管。通常冷轧的压缩比为2.3，采用本步骤中的工艺压缩比可达到2.8，且冷轧后钢管壁厚的均匀性较高。
（6）退火中：使用热处理炉对钢管进行退火热处理，去除材料的内应力，降低材料的硬度；退火温度为800-820℃，退火处理时间为30 min，钢管退火后空冷。
（7）第二次酸洗磷化润滑中：钢管放置24小时后进行第二次酸洗磷化润滑，酸洗：硫酸浓度3%～16%，酸缸中酸液温度40℃～60℃，酸洗时间30～50分钟；经过清水缸清洁后磷化，磷化液总酸度15drop～45drop，游离酸度0.3drop～1.5drop，磷化缸中磷化液温度60℃～75℃，磷化时间20～40分钟；再经过清水缸清洁后皂化，皂化缸中皂化液PH值为7.5～9，温度60℃～80℃，皂化时间6～10分钟。
（8）打头中：用轧头机对钢管一端打头，从而得到一端带冷拔头子的钢管，为冷拔步骤作准备；头子的外径20mm，头子长度150 mm。
（9） 冷拔中：使用三线冷拔机对钢管进行冷拔，从而得到外径25mm×厚度3mm的钢管。
（10）无氧化正火中：使用无氧化光亮热处理炉对冷拔后的钢管进行无氧化正火热处理，并用氮气作为保护气体，钢管从无氧化光亮热处理炉进料口进入，然后依次经过无氧化光亮热处理炉中各个加热区加热后，经风冷区、空冷段从无氧化光亮热处理炉的出料口离开；无氧化光亮热处理炉中从进料口到出料口依次有八个加热区，八个加热区的温度依次分别为：一区：700±30℃、二区：750±30℃、三区：800±30℃、四区：800±30℃、五区：830±20℃、六区：860±20℃、七区：880±20℃、八区：890±20℃；风冷区的温度为：350±20℃；钢管在各个区域中的时间分别为：一区：2.4±0.2min，二区：1.4±0.2min，三区：2.4±0.2min，四区：3±0.2min，五区：1.8±0.2min，六区：2.4±0.2min，七区：1.6±0.2min 八区：2.6±0.2min，风冷区：2.4±0.2min；该步骤中：进入无氧化光亮热处理炉的钢管的行进速度为0.75-0.85米/分钟，氮气流量180立方米/小时。
（11）矫直中：钢管放置24小时后使用矫直机进行矫直；矫直后钢管的弯曲度不大于1mm/1000mm。
（12）切头尾定长度中：切除钢管一端上的头子和空拔部分、及尾部不良部分；然后对钢管进行定切，从而得到所需长度的钢管。
（13）探伤中：使用涡流与超声波探伤一体机对钢管内外表面进行无损探伤。
（14）成品：探伤合格的钢管即为所需的PMMA反应器用管。
本发明的优点是：一、第一次酸洗磷化润滑步骤中采用了高温磷化工艺，从而增加了钢管上的磷化膜的厚度，便于进行具有较大压缩比的大变形冷轧，且大变形冷轧后的钢管壁厚的均匀性较高，与采用四次冷拔加工步骤来加工PMMA反应器用管的加工工艺相比，材料利用率提高6%，加工成本降低700元/吨左右。二、采用无氧化正火热处理，无氧化光亮热处理炉中有八个加热区、风冷区和空冷段，在20分钟内，钢管温度快速提升到880℃并且保温4-5分钟，保证了钢管壁厚的均匀度和机械性能，风冷区中，在2-3分钟的时间内钢管的温度下降500度，确保了钢管的屈服强度。

Claims (7)

1.一种PMMA反应器用管的制造工艺，工艺步骤如下：下料→加热→穿孔→→第一次酸洗磷化润滑→大变形冷轧→退火→第二次酸洗磷化润滑→打头→冷拔→无氧化正火→矫直→切头尾定长度→探伤→成品；其特征在于：
（1）下料中：使用断料机对圆钢坯料进行剪断，得到所需长度的圆钢，圆钢坯料的钢号为：Q345D，直径尺寸为φ60mm；
（2）加热中：使用步进式加热炉对所得圆钢进行加热，从而使圆钢达到穿孔所需温度，且圆钢的表面与内部的温度一致，而使圆钢整体温度均匀；
（3）穿孔中：圆钢出炉后马上在穿孔机上进行穿孔，将圆钢加工成为所需尺寸的钢管；
（4）第一次酸洗磷化润滑中：钢管冷却后，采用硫酸对钢管进行酸洗，从而去除钢管表面杂质，然后对钢管进行磷化皂化处理，使得钢管表面形成磷化膜，其中：磷化液浓度15～20%，磷化液温度90±2℃，磷化时间15～20分钟；
（5）大变形冷轧中：使用环孔型二辊冷轧管机对处理后的钢管进行大变形冷轧，压缩比为2.7-2.9，从而得到所需尺寸的钢管；
（6）退火中：使用热处理炉对钢管进行退火热处理，去除材料的内应力，降低材料的硬度；
（7）第二次酸洗磷化润滑中：钢管冷却后，采用硫酸对钢管进行酸洗，从而去除钢管表面杂质，然后对钢管进行磷化皂化处理，使得钢管表面形成磷化膜，其中：磷化液总酸度15drop～45drop，游离酸度0.3drop～1.5drop，磷化液温度60℃～75℃，磷化时间20～40分钟；
（8）打头中：用轧头机对钢管一端打头，从而得到一端带冷拔头子的钢管，为冷拔步骤作准备；
（9）冷拔中：使用三线冷拔机对钢管进行冷拔，从而得到所需尺寸的钢管；
（10）无氧化正火中：使用无氧化光亮热处理炉对冷拔后的钢管进行无氧化正火处理，并用氮气作为保护气体，钢管从无氧化光亮热处理炉进料口进入，然后依次经过无氧化光亮热处理炉中各个加热区加热后，经风冷区、空冷段从无氧化光亮热处理炉的出料口离开；
（11）矫直中：钢管冷却后，使用矫直机对钢管进行矫直；
（12）切头尾定长度中：切除钢管一端上的头子和空拔部分、及尾部不良部分；然后对钢管进行定切，从而得到所需长度的钢管；
（13）探伤中：使用涡流与超声波探伤一体机对钢管内外表面进行无损探伤；
（14）成品：探伤合格的钢管即为所需的PMMA反应器用管。
2.根据权利要求1所述的一种PMMA反应器用管的制造工艺，其特征在于：大变形冷轧中：环孔型二辊冷轧管机每分钟50次轧进，轧进每次进给量为6-8mm。
3.根据权利要求1所述的一种PMMA反应器用管的制造工艺，其特征在于：无氧化正火中：无氧化光亮热处理炉中从进料口到出料口依次有八个加热区，八个加热区的温度依次分别为：一区：700±30℃、二区：750±30℃、三区：800±30℃、四区：800±30℃、五区：830±20℃、六区：860±20℃、七区：880±20℃、八区：890±20℃；风冷区的温度为：350±20℃；钢管在各个区域中的时间分别为：一区：2.4±0.2min，二区：1.4±0.2min，三区：2.4±0.2min，四区：3±0.2min，五区：1.8±0.2min，六区：2.4±0.2min，七区：1.6±0.2min 八区：2.6±0.2min，风冷区：2.4±0.2min；进入无氧化光亮热处理炉的钢管的行进速度为0.75-0.85米/分钟。
4.根据权利要求3所述的一种PMMA反应器用管的制造工艺，其特征在于：氮气流量180±20立方米/小时。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种PMMA反应器用管的制造工艺，其特征在于：冷拔中：三线冷拔机的冷拨速度为20±1米/分钟。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种PMMA反应器用管的制造工艺，其特征在于：退火中：退火温度为800-820℃，退火处理时间为30±2 min。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种PMMA反应器用管的制造工艺，其特征在于：矫直中：矫直后钢管的直线度不大于1mm/1000mm。
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