CN116393516A - 一种n08810高镍合金无缝钢管扩连冷加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种N08810高镍合金无缝钢管扩连冷加工工艺，属于金属管材成形技术领域，解决N08810高镍合金穿孔荒管规格不满足冷轧机要求的问题，解决方案为：N08810高镍合金无缝钢管扩连冷加工工艺包括以下步骤：荒管→冷扩→一次脱脂→冷轧→二次脱脂→热处理→矫直→平头→酸洗→成品。本发明通过优化荒管和半成品冷扩变形量，达到控制扩孔冷变形后钢管加工硬化的程度，同时合理布局冷轧变形量（延伸率），扩孔后的钢管坯料经过脱脂工序直接转冷轧工序，进行冷轧变形，冷扩连冷轧属于冷变形累加，需要同时考虑对冷扩变形量及冷轧变形量，进而确保冷轧后钢管质量及成品热处理后理化性能。
Description
技术领域
本发明属于金属管材成形技术领域，具体涉及的是一种N08810高镍合金无缝钢管扩连冷加工工艺。
背景技术
N08810高镍合金的化学成分如下表1所示，因N08810高镍合金中镍元素的含量较高，所以N08810高镍合金具有良好的耐腐蚀性，而且在水性腐蚀条件中具有很好的抗应力腐蚀开裂性能，N08810高镍合金无缝管在多晶硅项目、石油裂化都有使用，使用条件温度为300℃～590℃，使用压力为1.5MPa.g～3.5MPa.g。
表1N08810高镍合金的化学成分
生产过程中，N08810高镍合金荒管通常采用热挤压成形，但是热挤压成形的生产成本较高、成材率较低，造成N08810高镍合金无缝管生产成本居高不下。
目前热穿孔工艺技术的不成熟造成穿孔荒管规格和轧机所需要的荒管规格不匹配，即穿孔荒管无法直接上轧机轧制，同时轧机轧制半成品后需要扩孔后再轧制，但是扩孔变形量较小，再经过热处理、矫直、平台、酸洗等工序，造成生产工艺成本增加的同时工艺流程变长，增加了质量缺陷发生的可能，尤其是一些不可修复的缺陷(如过酸)。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，解决N08810高镍合金穿孔荒管规格不满足冷轧机要求的问题，以及N08810高镍合金无缝钢管制造周期长、多次热处理生产成本高的技术问题，本发明提供一种N08810高镍合金无缝钢管扩连冷加工工艺，提高成材率、提高物料流转速度、降低N08810高镍合金无缝钢管生产的成本。
本发明的设计构思为：N08810高镍合金无缝管生产过程中，由于穿孔荒管规格和轧机所需要的规格不相符，造成N08810高镍合金无缝管冷轧后需要进行扩孔(冷扩)，两个变形工序相互配合完成，冷轧工序用于将荒管壁厚减小，冷扩工序用于将荒管或者半成品的外径变大，最终完成成品所需的规格。本发明通过优化荒管和半成品冷扩变形量，达到控制扩孔冷变形后钢管加工硬化的程度，同时合理布局冷轧变形量(延伸率)，扩孔后的钢管坯料经过脱脂工序直接转冷轧工序，进行冷轧变形，冷扩连冷轧属于冷变形累加，需要同时考虑对冷扩变形量及冷轧变形量，进而确保冷轧后钢管质量及成品热处理后理化性能。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种N08810高镍合金无缝钢管扩连冷加工工艺，包括以下步骤：
荒管→冷扩→一次脱脂→冷轧→二次脱脂→热处理→矫直→平头→酸洗→成品；
冷扩：根据实际穿孔荒管的规格和轧机需要的规格，每道次冷扩变形量控制在8.62％～10.78％；
冷轧：冷轧变形延伸率控制不超过2％，轧制力计算公式：
式中，Kσ为与金属硬化特性有关的系数，钢及其合金时取值为1.42；
σb50为50％变形时的强度极限；
D0为管料外径；
S0为管料壁厚；
D为轧后管子的外径；
S为轧后管子的壁厚；
μ为总延伸系数；
m为送轧量；
R'为主动齿轮半径；
Lg为轧辊工作部分长度。
进一步地，在所述冷轧工序，轧机使用芯棒的硬度为55HRC。
进一步地，在所述冷轧工序，成形腔内壁、芯棒表面光洁度为0.4≤Ra≤0.8。
进一步地，在所述冷轧工序，内壁润滑轧制油的抗磨性为98kg，极压性为420kg，粘度为149.8mm2/s，高温稳定性为330℃。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
本发明提供的一种N08810高镍合金无缝钢管扩连冷加工工艺：
1、缩短工艺流程，荒管穿孔后直接扩孔；
2、合理确定N08810高镍合金无缝钢管扩孔冷变形量，达到控制扩径后管坯加工硬化，扩孔后钢管的直度同时满足冷轧需求，有利于冷轧机轧制，满足轧机轧制能力的要求；
3、提高轧机使用芯棒的硬度，使用芯棒硬度满足冷扩态N08810高镍合金无缝钢管的轧制要求；
4、确保内壁润滑油的耐磨性、抗压力、粘度性能满足高镍N08810扩孔态管的生产要求；
5、解决了冷轧变形量大造成轧制过程闷车或者设备能力不足的问题。
附图说明
图1为N08810高镍合金无缝钢管常规生产工艺流程图；
图2为本发明中N08810高镍合金无缝钢管生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图2所示的一种N08810高镍合金无缝钢管扩连冷加工工艺，包括以下步骤：
荒管→冷扩→一次脱脂→冷轧→二次脱脂→热处理→矫直→平头→酸洗→成品；
冷扩：根据实际穿孔荒管的规格和轧机需要的规格，每道次冷扩变形量控制在8.62％～10.78％；
N08810高镍合金荒管冷扩工艺润滑剂主要成分是熟石灰和、钙基脂、石墨，根据冷轧外径的需要，正常冷扩工艺每道次扩径量控制在Φ5-Φ30mm，冷扩后按照正常工艺(原工艺)下转。工艺改进后，由于扩孔完不进行热处理工序而下转至冷轧工序，所以冷扩后冷态管存在加工硬化，需要根据轧机轧制能力控制扩孔变形量，进而保证冷轧顺利完成。
表2冷扩工序变形量对比
变形量8.62％～10.78％区间，可以最大程度增加冷扩变形量同时不影响加工硬化，符合穿孔的实际规格。扩孔后的弯曲度可以保证，扩孔后轻度完成可以不热处理矫直转轧制。变形量8.62％～10.78％区间，N08810高镍合金无缝管的屈服强度增加11％左右，不超过双相钢的屈服强度。
冷轧：结合冷扩变形工艺，冷扩连冷轧属于变形累加，这就要求冷轧变形延伸率控制不超过2％，当时延伸率超过2时，轧制力变化很大，对轧机能力负荷增加；
轧制力计算公式：
式中，Kσ为与金属硬化特性有关的系数，钢及其合金时取值为1.42；
σb50为50％变形时的强度极限；
D0为管料外径；
S0为管料壁厚；
D为轧后管子的外径；
S为轧后管子的壁厚；
μ为总延伸系数；
m为送轧量；
R'为主动齿轮半径；
Lg为轧辊工作部分长度；
由于轧制坯料是冷扩后的冷态管，钢管坯料存在加工硬化强度。计算冷轧轧力，必须考虑到坯料初始屈服强度并非是热处理屈服强度，而是加工硬化后的强度。
当冷轧工艺不变的情况下，N08810高镍合金抗拉强度Rm(N/mm)为2:450，屈服强度RP0.2(N/mm)为2:180，计算轧制力达到710吨。当冷扩变形后屈服强度增加11％，计算轧制力达到810吨，甚至轧制更大。
进一步地，在所述冷轧工序，轧机使用芯棒的硬度为55HRC。使用硬度比轧制普通热处理状钢管增加5～10％，避免由于芯棒硬度不够造成芯棒粘钢，最终导致钢管内表面内螺旋轧伤，造成不可挽回的质量缺陷。
进一步地，在所述冷轧工序，成形腔内壁、芯棒表面光洁度为0.4≤Ra≤0.8。常规条件下冷轧工序成形腔内壁、芯棒表面光洁度为0.8≤Ra≤1.6，本发明中调整为0.4≤Ra≤0.8，主要是因为穿孔的荒管表面比较粗糙，表面产生的摩擦力很大容易造成芯棒、孔型表面粘钢现象，造成内外表面轧伤缺陷。提高工模具表面的光洁度就是为了降低工模具和管坯之间的摩擦，提高芯棒使用寿命。
进一步地，在所述冷轧工序，内壁润滑轧制油的抗磨性(PB)为98kg，极压性(PD)为420kg，粘度为149.8mm2/s，高温稳定性为330℃。轧制冷扩态坯料对润滑油的抗磨性、极压性等性能参数提出较高要求，这才能起到内壁润滑的效果，减少芯棒由于高温而烧黑的现象。
本具体实施方式中对两种规格的N08810高镍合金无缝钢管进行加工：
一、Φ230*18mm(冷扩)—Φ250*17.5mm(冷轧)—Φ219*11.3mm；
工艺流程为：荒管→冷扩→一次脱脂→冷轧→二次脱脂→热处理→矫直→平头→酸洗→成品。
二、Φ240*25mm(冷扩)—Φ250*25mm(冷轧)—Φ219*18mm(二次冷扩)—Φ250*17.5(二次冷轧)—Φ219*12.5mm；
工艺流程为：荒管→一次冷扩→→一次脱脂→一次冷轧→二次脱脂→热处理→酸洗→二次冷扩→二次脱脂→二次冷轧→三次脱脂→热处理→矫直→平头→酸洗→成品。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种N08810高镍合金无缝钢管扩连冷加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
荒管→冷扩→一次脱脂→冷轧→二次脱脂→热处理→矫直→平头→酸洗→成品；
冷扩：根据实际穿孔荒管的规格和轧机需要的规格，每道次冷扩变形量控制在8.62％～10.78％；
冷轧：冷轧变形延伸率控制不超过2％，轧制力计算公式：
式中，Kσ为与金属硬化特性有关的系数，钢及其合金时取值为1.42；
σb50为50％变形时的强度极限；
D0为管料外径；
S0为管料壁厚；
D为轧后管子的外径；
S为轧后管子的壁厚；
μ为总延伸系数；
m为送轧量；
R'为主动齿轮半径；
Lg为轧辊工作部分长度。
2.根据权利要求1所述的一种N08810高镍合金无缝钢管扩连冷加工工艺，其特征在于：在所述冷轧工序，轧机使用芯棒的硬度为55HRC。
3.根据权利要求1所述的一种N08810高镍合金无缝钢管扩连冷加工工艺，其特征在于：在所述冷轧工序，成形腔内壁、芯棒表面光洁度为0.4≤Ra≤0.8。
4.根据权利要求1所述的一种N08810高镍合金无缝钢管扩连冷加工工艺，其特征在于：在所述冷轧工序，内壁润滑轧制油的抗磨性为98kg，极压性为420kg，粘度为149.8mm2/s，高温稳定性为330℃。
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