CN117428006A - 一种简化t91无缝钢管制造流程的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无缝钢管生产技术领域，公开了一种简化T91无缝钢管制造流程的生产工艺，采用斜底加热炉加热+斜轧穿孔+张力减径+退火+冷轧+热处理制造流程生产T91成品无缝钢管。本发明利用钢管穿孔完的余热，对钢管进行张力减径，缩小毛管的尺寸，减少T91无缝钢管后续冷轧次数以及中间退火和酸洗工序，减少了废酸的排放；此外优化了减径机辊速分布，合理分配减径机各个机架辊速，避免出现壁厚不均的缺陷，提高了T91无缝管成材率。降低了钢管生产能源消耗，提高了生产效率，生产的T91无缝钢管内外表面质量好，精度高，性能稳定，组织良好。
Description
技术领域
本发明属于无缝钢管生产工艺，特别涉及一种简化T91无缝钢管制造流程的生产工艺。
背景技术
T91钢具有较高的强度、良好的塑性以及良好的抗氧化和抗腐蚀性能，可用于制造金属壁温<625℃的高压锅炉再热器、过热器等受热面管和金属壁温≤600℃的蒸汽导管等。现有的生产工艺，一般包括以下步骤，加热-穿孔-定径-退火-酸洗-冷拔/冷轧-最终热处理-精整，具体而言，上述T91无缝钢管的生产工艺，通常首先对圆钢管坯在1150℃以上的高温进行加热后穿孔，通过张力减径机进行定径后得到毛管，减径率为20％～25％，毛管经退火、酸洗和磷化后进行冷拔/冷轧工艺得到成品管，冷轧变形量在50％～60％。
T91圆钢在1100℃～1070℃有良好的穿孔性能，现生产工艺中，T91管胚加热温度高，未考虑在穿孔时因高速旋转摩擦会产生热量，其内壁温度要高于加热温度，高约80℃～120℃，易产生过热过烧现象，导致穿孔失败；此外减径率低，后续冷轧变形量过大，出现轧裂，轧不动现象，造成管子报废且危害轧机设备寿命；张力减经机的辊速分配不合理，会影响毛管表面质量。进行多次冷加工工艺，工艺步骤较为繁琐，生产周期长，生产效率低，生产成本高等缺陷。此外需要多次退火、酸洗和磷化等处理，进一步提高了生产成本，增加工厂的废酸排放，具有一定的污染可能性。
本发明基于上述问题优化T91无缝管生产工艺，改进管胚加热、减径加工、冷轧变形量，各工艺协同优化，提高企业的生产效率且T91无缝管力学性能得到显著提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：基于上述技术问题，本发明提供一种简化T91无缝钢管制造流程的生产工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种简化T91无缝钢管制造流程的生产工艺，包括以下步骤：管胚下料→加热→斜轧穿孔→张力减径→去应力退火→表面处理→冷轧→脱脂→最终热处理→理化检验→精整、无损探伤→喷标入库
具体步骤如下：
(1)下料：将T91圆钢管胚剪切到适合长度进行剥皮打磨处理；
(2)热轧穿孔：对加热炉进行抽真空并填充氮气进行保护，将圆钢管胚加热到1080℃～1170℃，保温80min～100min，在加热过程中多次翻钢，使其受热均匀。加热完成后输送到穿孔机进行穿孔；
(3)张力减径：使用张力减径机对T91钢管进行减径，减径量达到30％以上；优选采用12机架的130机组减径机对穿孔后的T91毛管进行减径，1～12机架辊速均在300r/min以上。进一步优选1～4机架辊速为350～380r/min，5～8机架辊速为400～420r/min，9～12机架辊速为440～460r/min。合理分配减径机各个机架的辊速，辊速呈递增趋势分配。
(4)退火处理：将T91进行再结晶退火处理，消除管胚在热轧穿孔和减径中产生的内应力，为下道工序作良好的组织准备；进一步，退火处理条件为860～880℃保温90min，对退火炉进行抽真空并填充氮气进行保护。
(5)表面处理：待T91无缝钢管冷却后，进行酸洗、磷化和皂化处理。
酸洗处理为：将钢管放入60℃的酸洗溶液中浸泡70min～90min，酸洗10min后，起吊一次，观察T91钢管表面氧化皮脱落情况，防止过酸洗，
磷化处理为：将钢管放入75℃的磷化液溶液中浸泡20min～30min，其中，水与磷酸母液的质量比为10：1。
皂化处理为：将钢管放入70℃的润滑剂中，润滑时间不超过10min。
(6)对表面处理后的T91无缝钢管只进行一道次大变形量冷轧，冷轧变形量达到70％以上，轧至所需的成品规格。进一步优选，冷轧变形量为70％～80％。
(7)对冷轧后的T91钢管进行脱脂，去除冷轧过程中吸附在内外表面的轧制油，避免在最终热处理过程中污染钢管表面；
(8)对表面处理后的T91钢管进行正火+回火处理，获得成品管。
正火前先进行一次预热：一次预热温度为860℃，保温时间为10min。
正火工艺为：温度1040℃，保温时间按1.8min/mm计算，随后空冷至820℃转为风冷。回火工艺为：温度780℃，保温时间90min，冷却方式为空冷。
(9)进行理化检验、矫直和无损探伤，检验和探伤合格的T91钢管喷标入库。
本发明的有益效果是：
(1)本发明优化了T91圆钢管胚的加热温度，严格控制保温时间，使其在穿孔过程中达到最佳塑性加工温度，穿孔后表面质量可得到明显改善，此外降低加热温度也会减少企业能源消耗，降低生产成本。
(2)本发明在热轧穿孔后利用毛管余热进行减径，再经过一道次大变形冷轧成型，变形量大，位错缠结严重，晶粒完全破碎可以在成品管热处理时提供更多的形核点，有利于细化晶粒，提高力学性能。
(3)优化了张力减径机的辊速分配，辊速呈递增分布，避免出现轧折、壁厚超差等缺陷，提升T91无缝管的壁厚均匀性，有利于后续再加工。
(4)本发明优化了最终热处理，相比常规热处理工艺，本发明在加热过程中通入氮气充当保护气氛，减少氧化脱碳，且正火前后加入了预热和预冷，可减少正火过程中T91无缝管的变形开裂倾向，提高管材的成材率。
附图说明
图1是一种简化T91无缝钢管制造流程的生产技术的整体制造流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述，但不限于此。
实施例1
(1)选取一根T91圆钢管胚，钢管规格为Φ88mm，将其剪切到长度为1600mm，检查外观缺陷，进行剥皮和修磨处理；
(2)将T91管坯加热到1080℃，保温90min，对加热炉进行抽真空并填充氮气进行保护，随后输送到穿孔机中进行穿孔，穿孔完T91毛管规格为Φ90mm*9.3mm；
(3)采用12机架的130机组减径机对穿孔后的T91毛管进行减径，1～4机架辊速为350r/min，5～8机架辊速为400r/min，9～12机架辊速为445r/min。减径量为31％，终轧温度为870℃，减径后T91毛管规格为Φ65mm*9.3mm；
(4)减径后的毛管进行去应力退火处理，对退火炉进行抽真空并填充氮气进行保护，退火温度为860℃，保温90min，随后进行酸洗，磷化和润滑处理；
(5)对表面处理后的T91毛管进行冷轧，冷轧变形量为72％，轧后钢管规格为Φ35mm*4mm；
(6)对冷轧后T91钢管脱脂，随后进行正火+回火最终热处理，对正火炉进行抽真空并填充氮气进行保护，先进行一次预热，预热温度为860℃，保温10min，正火温度为1040℃，保温时间按1.8mm/min计算，随后空冷至820℃转为风冷，风冷至室温后进行回火，回火温度为780℃，保温时间为90min。
(7)对热处理后的T91钢管进行理化检验、矫直和无损探伤，检验和探伤合格的T91钢管喷标入库。
实施例2
(1)选取一根T91圆钢管胚，钢管规格为Φ88mm，将其剪切到长度为1600mm，检查外观缺陷，进行剥皮和修磨处理；
(2)将T91管坯加热到1170℃，保温80min，对加热炉进行抽真空并填充氮气进行保护，随后输送到穿孔机中进行穿孔，穿孔完T91毛管规格为Φ90mm*9.3mm，表面轻微过烧，处理后。继续加工，但增加时间和人工成本；
(3)采用12机架的130机组减径机对穿孔后的T91毛管进行减径，1～4机架辊速为380r/min，5～8机架辊速为420r/min，9～12机架辊速为450r/min。减径量为31％，终轧温度为870℃，减径后T91毛管规格为Φ65mm*9.3mm；
(4)减径后的毛管进行去应力退火处理，对退火炉进行抽真空并填充氮气进行保护，退火温度为880℃，保温90min，随后进行酸洗，磷化和润滑处理；
(5)对表面处理后的T91毛管进行冷轧，冷轧变形量为73％，轧后钢管规格为Φ32mm*5mm；
(6)对冷轧后T91钢管脱脂，随后进行正火+回火最终热处理，对正火炉进行抽真空并填充氮气进行保护，先进行一次预热，预热温度为860℃，保温10min，正火温度为1040℃，保温时间按1.8min/mm计算，随后空冷至820℃转为风冷，风冷至室温后进行回火，回火温度为780℃，保温时间为90min。
(7)对热处理后的T91钢管进行理化检验、矫直和无损探伤，检验和探伤合格的T91钢管喷标入库。
实施例3
将实施例1的步骤(3)中的1～12机架辊速均调整为400r/min，其它操作同实施例1。减径后毛管存在偏心现象，且管身出现辊印。
实施例4
将实施例1的步骤(3)中的1～4机架辊速调整为445r/min，5～8机架辊速为410r/min，9～12机架辊速为375r/min。其它操作同实施例1。减径后毛管出现内六方，且管身出现轧折缺陷。
实施例5
将实施例1的步骤(5)中的冷轧变形量调整为52％，轧后外径为Φ48mm*5mm。
实施例6
将实施例1的步骤(3)减径量调整为25％，步骤(5)中的冷轧变形量调整为81％，轧后外径为Φ35mm*4mm，减径量没有达到30％，轧后发现由于变形量过大，管身出现轧制裂纹，导致报废。
实施例7
(1)选取一根T91圆钢管胚，钢管规格为Φ88mm，将其剪切到长度为1600mm，检查外观缺陷，进行剥皮和修磨处理；
(2)将T91管坯加热到1080℃，保温90min，随后输送到穿孔机中进行穿孔，穿孔完T91毛管规格为Φ90mm*9.3mm；
(3)穿孔后的毛管进行去应力退火处理，退火温度为880℃，保温90min，随后进行酸洗，磷化和润滑处理；
(4)对表面处理后的T91毛管进行两道次冷轧，首次变形量为60％，轧后规格为Φ48mm*7.5mm，经过退火，酸洗，磷化，润滑后进行第二道次冷轧，变形量为55％，轧后钢管规格为Φ32mm*5mm；
(6)对冷轧后T91钢管脱脂，随后进行正火+回火最终热处理，正火温度为1040℃，保温时间按1.8min/mm计算，风冷至室温后进行回火，回火温度为780℃，保温时间为90min。
(7)对热处理后的T91钢管进行理化检验、矫直和无损探伤，检验和探伤合格的T91钢管喷标入库。
实施例7T91无缝管冷轧工艺采用两道次冷轧，相邻两道次间进行退火，这样会导致冷轧工艺起到的强化效果降低，同时降低了生产效率。本发明不仅能省冷轧次数及中间退火工艺，还能使最终T91无缝管的综合性能得到明显提高。
表1减径后T91毛管的表面状态
表2不同工艺下T91无缝管成品管的力学性能
从表1可以看出，降低加热温度可以避免出现过烧现象，合理分配辊速，可以有效地影响管材的表面形貌及尺寸，辊速呈递增趋势分布，可以得到表面状态良好，尺寸精准的毛管，有利于后续再加工。从表2可以看出，简化T91无缝管制造流程后其力学性能均符合标准值。T91无缝管常规冷轧工艺采用两道次冷轧，相邻两道次间进行退火，这样会导致冷轧工艺起到的强化效果降低，同时降低了生产效率。本发明省去了中间的冷轧、退火工艺，最终T91无缝管的综合性能得到明显提高。大变形量轧制后的力学性能也优于小变形量轧制，这是因为经过一道次大变形量冷轧后提高了位错密度，为后续热处理形核提供更多的形核点，使晶粒细化，但是过大的变形量会导致T91无缝管在冷轧过程中出现轧制裂纹，造成报废。正火使显微组织进一步细化，回火使T91无缝管中形成弥散分布的合金碳/氮化物，通过弥散强化进一步提高无缝钢管的强度和硬度，同时塑性没有明显下降。通入氮气充当保护气氛，没有出现氧化脱碳现象。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (4)
1.一种简化T91无缝钢管制造流程的生产工艺，其特征在于，工艺包括管胚下料→加热→热轧穿孔→张力减径→去应力退火→表面处理→冷轧→脱脂→热处理；
步骤为：
(1)下料：选取T91圆钢管胚，剪切，进行剥皮和打磨处理；
(2)加热、热轧穿孔：对加热炉进行抽真空并填充氮气进行保护，将圆钢管胚加热到1080℃～1170℃，保温80min～100min，加热完成后输送到穿孔机进行穿孔；
(3)张力减径：使用张力减径机对T91钢管进行减径，减径量达到30％以上；具体为采用12机架的130机组减径机对穿孔后的T91毛管进行减径，
1～12机架辊速均在300r/min以上，辊速呈递增分布；
(4)去应力退火：
(5)表面处理：退火后进行酸洗，磷化和润滑处理；
(6)冷轧、脱脂：对表面处理后的T91毛管进行一道次冷轧，冷轧变形量达到70％以上，轧至所需的成品规格，对冷轧后的T91钢管进行脱脂；
(7)热处理。
2.根据权利要求1所述简化T91无缝钢管制造流程的生产工艺，其特征在于，步骤(3)的1～12机架辊速为1～4机架辊速为350～380r/min，5～8机架辊速为400～420r/min，9～12机架辊速为440～460r/min。
3.根据权利要求1所述简化T91无缝钢管制造流程的生产工艺，其特征在于，所述步骤(4)退火处理条件为860～880℃保温90min。
4.根据权利要求1所述简化T91无缝钢管制造流程的生产工艺，其特征在于，步骤(7)热处理具体为：对脱脂后的T91钢管进行正火+回火处理，正火前先进行一次预热：正火温度为1040℃，回火温度为780℃，正火前的预热温度为860℃，正火后进行一次预冷，空冷至820℃转为风冷，获得成品管。
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