CN212598017U - 大口径高性能不锈钢无缝管的生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大口径高性能不锈钢无缝管的生产线，包括热加工车间和冷加工车间；所述热加工车间包括斜底炉、穿孔机、冷却水池、储料台、室式炉、转运平台、检验区、三辊五机架定径机和将钢管在各部件之间转运的运送装置，所述冷加工车间包括齐头区、修磨区、脱脂缸、酸洗缸、烘烤机、箱式炉、辊底炉、拉拔机组、冷轧机组、检验机组和包装区。通过上述方式，本发明大口径高性能不锈钢无缝管的生产线，保证了整个生产过程连续和稳定进行，降低了管材污染的可能性，自动化程度高，可以生产不同标准的不锈钢无缝管。

Description

大口径高性能不锈钢无缝管的生产线

技术领域

本发明涉及无缝钢管制造领域，特别是涉及一种大口径高性能不锈钢无缝管的生产线。

背景技术

无缝钢管是由钢锭或实心管坯经穿孔，再经热轧、冷轧或冷拔而成，表面无接头的钢管。与焊管生产相比，无缝钢管生产成本较低，制造工艺简单，管材性能好。正因为无缝钢管材料具有很强的可靠性和适应性，越来越受到国民经济的关注。常见的无缝钢管生产方法分为离心浇铸法和挤压法。离心浇铸法因为整个成形过程为层状堆积过程，存在结合力不强，孔洞缺陷等现象；挤压法，该成形工艺生产节奏慢，坯料处理复杂，且对生产环境要求较高，因此成本较大。

近年来我国每年用于石油加氢裂化、煤制油氧气管线、海工和特种化学品船舶输送配管，核电装备、化工输送等等，每年共需大口径不锈钢无缝管几十万吨。常规的无缝钢管的制备工艺具有局限性，生产技术存在瓶颈，热处理工艺也不够精确控制材料的力学性能，产品质量不好，力学性能达不到苛刻环境对管材的要求。

因此研制高端化、绿色化、高性价比的大口径高性能不锈钢无缝钢管制备工艺，实现产业化，对保障国家相关产业安全具有重要意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种大口径高性能不锈钢无缝管的生产线，保证了整个生产过程连续和稳定进行，降低了管材污染的可能性，自动化程度高，可以生产不同标准的不锈钢无缝管。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种大口径高性能不锈钢无缝管的生产线，包括热加工车间和冷加工车间；所述热加工车间包括斜底炉、穿孔机、冷却水池、储料台、室式炉、转运平台、检验区、三辊五机架定径机和将钢管在各部件之间转运的运送装置，所述斜底炉对钢管进行加热后将钢管通过运送装置送入穿孔机，所述穿孔机对钢管进行一次穿孔或者二次穿孔，所述三辊五机架定径机对穿孔后的钢管定径，所述冷却水池对穿孔后的钢管进行冷却，所述室式炉对一次穿孔的钢管加热后再次送入穿孔机进行二次穿孔；所述储料台存储穿孔后的钢管，所述检验区对穿孔后的钢管进行人工检测后将钢管送至冷加工车间；所述冷加工车间包括齐头区、修磨区、脱脂缸、酸洗缸、烘烤机、箱式炉、辊底炉、拉拔机组、冷轧机组、检验机组和包装区，所述齐头区、修磨区、脱脂缸、酸洗缸从上到下依次设置，所述拉拔机组和冷轧机组设于右侧，所述钢管通过齐头区毛刺并端面整平，所述修磨区包括砂轮修磨机、角向修磨机和内孔修磨机对钢管进行打磨，所述烘烤机设置在拉拔机组中间，所述检验机组包括用于检测钢管的超声波涡流一体机和水压试验机。

在本发明一个较佳实施例中，所述室式炉和穿孔机之间设有转运平台，所述室式炉内加热后的钢管通过转运平台转运至穿孔机。

在本发明一个较佳实施例中，所述运送装置为行车和/或传送辊道。

在本发明一个较佳实施例中，所述拉拔机组包括250T拉拔机、500T拉拔机和1000T拉拔机，所述烘烤机设置在250T拉拔机和500T拉拔机。

在本发明一个较佳实施例中，所述冷轧机组包括依次设置的720冷轧机、250冷轧机、530冷轧机和450冷轧机。

本发明的有益效果是：本发明大口径高性能不锈钢无缝管的生产线，保证了整个生产过程连续和稳定进行，降低了管材污染的可能性，自动化程度高，可以生产不同标准的不锈钢无缝管。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明大口径高性能不锈钢无缝管的生产线的热加工车间的一较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明大口径高性能不锈钢无缝管的生产线的冷加工车间的一较佳实施例的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、热加工车间，11、斜底炉，12、穿孔机，13、冷却水池，14、储料台，15、室式炉，16、转运平台，17、检验区，18、转运平台，19、三辊五机架定径机，2、冷加工车间，21、齐头区，22、修磨区，23、脱脂缸，24、酸洗缸、25、烘烤机，26、辊底炉，27、拉拔机组，28、冷轧机组，29、包装区，30、超声波涡流一体，31、水压试验机，32、箱式炉。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，一种大口径高性能不锈钢无缝管的生产线，包括热加工车间1和冷加工车间2；热加工车间包括斜底炉11、穿孔机12、冷却水池13、储料台14、室式炉15、转运平台16、检验区17、三辊五机架定径机19和将钢管在各部件之间转运的运送装置，斜底炉11对钢管进行加热后将钢管通过运送装置送入穿孔机12，穿孔机12对钢管进行一次穿孔或者二次穿孔，三辊五机架定径机19对穿孔后的钢管定径，冷却水池13对穿孔后的钢管进行冷却，室式炉15对一次穿孔的钢管加热后再次送入穿孔机进行二次穿孔；储料台14存储穿孔后的钢管，检验区17对穿孔后的钢管进行人工检测后将钢管送至冷加工车间2；冷加工车间2包括齐头区21、修磨区22、脱脂缸23、酸洗缸24、烘烤机25、箱式炉32、辊底炉26、拉拔机组27、冷轧机组28、检验机组和包装区29，齐头区21、修磨区22、脱脂缸23、酸洗缸24从上到下依次设置，拉拔机组27和冷轧机组28设于右侧，钢管通过齐头区21毛刺并端面整平，修磨区22包括砂轮修磨机、角向修磨机和内孔修磨机对钢管进行打磨，烘烤机25设置在拉拔机组27中间，检验机组包括用于检测钢管的超声波涡流一体机30和水压试验机31。

另外，室式炉15和穿孔机之间设有转运平台18，室式炉15内加热后的钢管通过转运平台16转运至穿孔机12。

另外，运送装置为行车和/或传送辊道。

另外，拉拔机组27包括250T拉拔机、500T拉拔机和1000T拉拔机，所述烘烤机设置在250T拉拔机和500T拉拔机。

另外，冷轧机组28包括依次设置的720冷轧机、250冷轧机、530冷轧机和450冷轧机。

实施例1：钢管壁厚为12mm，钢管直径为Φ720mm，钢的材料为奥氏体。

本实施例是采用 “穿孔+冷轧”的工艺制备一种大口径高性能不锈钢无缝管，热加工车间布置如图1所示，冷加工车间如图2所示，具体操作步骤包括：

首先是圆钢的预加工：

(1)检验：检验圆钢是否合格；

(2)切断：测量圆钢外径并根据工艺的重量要求计算圆钢切割长度，在圆钢上分段划线；切断时，圆钢与砂轮片或锯条必须垂直，保证圆钢头部切断成直角；

(3)车削表皮：使用机床对圆钢表面进行剥皮，将管坯表面的杂质、凸起等物质去除；

(4)打中心孔：对圆钢打中心孔，便于穿孔机找中心，减少穿孔阻力；

(5)打通孔：将管坯端面熔解为工艺所要求的孔洞；

(6)检验：对加工的管坯进行检验；

(7)存放：将管坯进行存放，以便进行后续操作。

接着将预加工的管坯发往热加工车间进行穿孔：作业时，管坯从斜底炉炉道顶部顺坡而下，途经预热区、加热区和高温区，最后到达出料槽，由顶料机构转送给炉外的辊道而进入穿孔工序。通过穿孔机进行一次穿孔，穿孔之后通过翻转机构将管坯翻入水池进行快速冷却，水池中的水是循环流动的；通过行车将冷却之后的管坯送进室式炉中，预热、加热、保温依次进行，加热完成之后的管坯，通过出料槽沿着辊道进入转运平台，该转运平台为一斜坡，使得管坯顺着斜坡落到穿孔机前的辊道，之后管坯送进穿孔机进行二次穿孔；二穿时，顶杆换粗的，同时导板距变化，轧辊距变化，顶头位置变化，主要目的是均壁厚，使之减壁，减少后续冷加工减壁量；二次穿孔之后的管坯通过辊道送往三辊五机架定径机进行定径，定径的目的是将钢管轧成一定要求的尺寸精度和真圆度，并进一步提高钢管外表面质量；之后通过翻转机构翻入水池进行冷却，接着将其翻转到储料台上，最后通过行车将管子吊运到检验区进行检验，合格之后发往冷加工车间。特别的，二次穿孔加热温度与一次穿孔的同规格管坯温度相同，加热时间是一次穿孔的1/2，保温时间为2分钟/壁厚mm。

穿孔工艺中直径≤Φ600mm的钢管，只需进行一次穿孔和定径，直径Φ600mm-Φ762mm的钢管进行二次穿孔。

斜底炉加热+大碾角斜轧穿孔过程能够使大尺寸实心坯料转变为空心毛管的同时破碎晶粒、消除疏松，实现管壁组织均匀化分布；室式加热炉+斜轧二次穿孔，扩大管子外径和减小壁厚，减少后续冷加工减壁量，通过五机架热定径装置使管坯的外径尺寸公差控制在0.1～0.3mm，提高管材表面粗糙度和表面质量，整个热穿孔生产线提供了高尺寸精度、高组织性能、多品种、多规格的高效经济的不锈钢管

最后发往冷加工车间进行加工：

(1)齐头：将管坯进行去毛刺、端面整平；

(2)修磨与检验：通过砂轮修磨机、角向修磨机、内孔修磨机逐支逐点进行修磨，修磨部位应圆滑无棱角，不能磨成槽或凹坑，修磨的深度和宽度之比为1：8，一次修磨合格方能转入下道工序；不锈钢无缝管中间品修磨，修磨机主要修除钢管表面的内外的外裂、翘皮、分层等缺陷，以及管坯的偏壁的修除，外表面的抛光，从而使轧制管时提高表面粗糙度。内孔修磨除对管内表面整体修磨外，通过内窥镜对管体内表面进行检查，发现的缺陷全部进行修除并抛光。

(3)润滑烘干：将石灰（润滑脂）均匀涂覆于管坯内、外壁进行润滑。将涂覆润滑剂的管坯内外表面的水分用鼓风机干燥，使润滑剂牢固地附着于内、外壁上起到隔离和润滑作用；涂刷石灰（润滑脂）时，钢管的表面不能有水分，如有水分需待水分干后或将管子进烘烤炉将水分烘干后再涂刷石灰；

(4) 中间固溶热处理：温度控制在1080℃～1220℃±10区间，壁厚25.4mm以下保温时间通常两小时，壁厚大于25.4mm，保温时间为钢管壁厚（mm）*4.7分钟；使箱式炉内加热不锈钢管体内外整体受热均匀；通过快速下水装置使管子在15～45s内，从箱式炉台来搁架上迅速下到水里，满足不锈钢固溶热处理基本工艺要求。从而保证管子快速冷却通过敏化区，避免了晶间腐蚀倾向。

(5) 冷轧：将钢管进行冷轧，钢管采用二辊轧机进行冷轧，往复次数15-30/min，送进量2-10mm；不锈钢管冷轧过程的大变形冷轧过程，产生了不锈钢管的形状变化、晶粒变形、滑移和位错交织，随着变形量的增大，变形滑移和位错增殖，增加了位错滑移阻力，促进形变强化，使晶粒碎化使空心管坯微观组织进一步细化密实。中间品管冷轧通过箱式炉+快速下水机构，使管子能充分固溶，从而消除加工应力，改善组织。使晶粒得到有效调控，多道次中间管冷轧变形积累较大的变形量。成品轧制时轧制变形量相对小些，主要对奥氏体晶粒尺寸、形貌等调控和轧制变形行为的综合控制，通过辊底式固溶热处理炉窑热处理显著地提高钢管的外径壁厚尺寸精度、强度、耐蚀性能、微观组织等综合性能。满足实现钢管性能提升，生产线实现中间品轧制及热处理、成品的轧制与成品固溶处理为核心的冷加工一体化细晶强化和组织性能控制技术

(6) 脱脂：将钢管浸入到脱脂缸中，将管道平放在其中停留30分钟-1小时，整个过程转动两到三次；

(7) 酸洗（循环至成品）：将钢管浸入到酸洗缸中进行酸洗，直至为合格的成品；酸洗和脱脂工序的时间是由钢管的材料决定的，奥氏体不锈钢需酸洗1小时-2小时，双相钢不锈钢需酸洗3小时-6小时，特材800型、600、400需酸洗5分钟-1小时，其它特材，需酸洗3小时-6小时；奥氏体不锈钢和双相钢不锈钢需脱脂30分钟-1小时，特材800型、600、400需脱脂5分钟-30分钟，其它特材，需酸洗30分钟-1小时。

(8) 成品固溶处理：成品固溶在辊底式固溶热处理炉窑上进行，固溶温度控制在1000℃～1150℃±10，采取延长升温时间，足够保温时间，使碳化物充分溶解并在常温下保持于组织中；

(9)成品检验和实验：对完成的钢管通过超声涡流一体机进行检验，根据客户要求与否进行水压试验；

(10)包装：对合格的产品进行标识包装；

(11)成品发运：最终将成品进行发出。

大口径不锈钢无缝管从荒管加工到成品，为多道次工艺循环，主要有冷轧管机组、内外孔修磨设备、矫直机、酸洗装置、固溶热处理大型辊底炉和箱式炉+快速下水机构、管端切割机、烘烤炉等组成的工艺循环

实施例2：钢管壁厚为12mm，钢管直径为Φ530mm，钢的材料为奥氏体。

对于直径小于Φ600mm的管材，采用一次穿孔即可。即管坯经过一次穿孔之后，通过辊道送往三辊五机架定径机进行定径，之后通过翻转机构翻入水池进行冷却，得到的管坯在检验区进行检验，合格之后发往冷加工车间。其余步骤遵循实施例。

实施例3：钢管壁厚为12mm，钢管直径为Φ720mm，钢的材料为奥氏体。其余步骤同实施例1。

本实施例是采用 “穿孔+冷拔”的工艺制备一种大口径高性能不锈钢无缝管，热加工车间布置如图1所示，冷加工车间如图2所示，具体操作步骤的不同之处在于冷加工采用拉拔机进行管坯的制备。

区别于现有技术，本发明制备工艺，主要是在热加工车间和冷加工车间进行加工。首先将圆钢进行预加工，接着将管坯从热加工车间一端送进，按照工艺流程在连通区域逐步推进，再发运到冷加工车间，按照工艺流程在连通区域逐步推进，直至加工为成品。

本发明采用二次穿孔制得管坯，二次穿孔与一次穿孔相比，一方面减壁量增大，另一方面可以改善钢管几何精度，生产出壁厚薄、精度高、表面质量好的合理管坯。

本发明提供的大口径高性能不锈钢无缝管的制备工艺可根据客户要求生产冷拔不锈钢管、冷轧不锈钢管或者是冷拔与冷轧工艺相结合的不锈钢管，使得生产出的不锈钢管满足客户的需求。

本发明提供的大口径高性能不锈钢无缝管的制备工艺可生产多品种、多规格、多批量的大口径高性能不锈钢无缝管，提高生产效率，外径规格组距从Φ406-Φ762mm、最大壁厚18-65mm、长度5-12m，材料涉及奥氏体不锈钢、双相钢不锈钢、特材800型、600、400等其它特材。

本发明提供的大口径高性能不锈钢无缝管的制备工艺，生产过程中配合行车与传送辊道使用，大口径高性能不锈钢无缝管的生产可做到真正意义上的“不落地”生产，保证了整个生产过程连续和稳定进行，降低了管材污染的可能性。本发明的生产线布置使得大口径高性能不锈钢无缝管的生产过程顺畅，产品质量得到有效的保障。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种大口径高性能不锈钢无缝管的生产线，其特征在于，包括热加工车间和冷加工车间；

所述热加工车间包括斜底炉、穿孔机、冷却水池、储料台、室式炉、转运平台、检验区、三辊五机架定径机和将钢管在各部件之间转运的运送装置，所述斜底炉对钢管进行加热后将钢管通过运送装置送入穿孔机，所述穿孔机对钢管进行一次穿孔或者二次穿孔，所述三辊五机架定径机对穿孔后的钢管定径，所述冷却水池对穿孔后的钢管进行冷却，所述室式炉对一次穿孔的钢管加热后再次送入穿孔机进行二次穿孔；所述储料台存储穿孔后的钢管，所述检验区对穿孔后的钢管进行人工检测后将钢管送至冷加工车间；

所述冷加工车间包括齐头区、修磨区、脱脂缸、酸洗缸、烘烤机、箱式炉、辊底炉、拉拔机组、冷轧机组、检验机组和包装区，所述齐头区、修磨区、脱脂缸、酸洗缸从上到下依次设置，所述拉拔机组和冷轧机组设于右侧，所述钢管通过齐头区毛刺并端面整平，所述修磨区包括砂轮修磨机、角向修磨机和内孔修磨机对钢管进行打磨，所述烘烤机设置在拉拔机组中间，所述检验机组包括用于检测钢管的超声波涡流一体机和水压试验机。

2.根据权利要求1所述的大口径高性能不锈钢无缝管的生产线，其特征在于，所述室式炉和穿孔机之间设有转运平台，所述室式炉内加热后的钢管通过转运平台转运至穿孔机。

3.根据权利要求1所述的大口径高性能不锈钢无缝管的生产线，其特征在于，所述运送装置为行车和/或传送辊道。

4.根据权利要求1所述的大口径高性能不锈钢无缝管的生产线，其特征在于，所述拉拔机组包括250T拉拔机、500T拉拔机和1000T拉拔机，所述烘烤机设置在250T拉拔机和500T拉拔机。

5.根据权利要求1所述的大口径高性能不锈钢无缝管的生产线，其特征在于，所述冷轧机组包括依次设置的720冷轧机、250冷轧机、530冷轧机和450冷轧机。

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