CN103286156B - 双层钢管的斜轧成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双层钢管的斜轧成型工艺，属于轧管方法领域。本发明首先对冶金结合的离心坯料进行预处理，然后对离心坯料进行了两次穿轧定的操作，最后经过矫直等处理后得到目标双层钢管，第一次穿轧定操作采用小的延伸系数，第二次穿轧定操作采用大的延伸系数。本发明采用了两次穿轧定的变形工序，第一次穿轧定变形改善了离心坯料的铸态组织，细化了晶粒，提高了离心坯料的强度和塑性，第二次穿轧定变形用于生产出要求规格的成品钢管。本发明有效避免了双层钢管生产时出现的轧折、内翘皮等缺陷，大大提高双层钢管的成材率和经济效益，成材率达90%。
Description
技术领域
本发明涉及轧管方法领域。
背景技术
外层为低碳钢、内层为高碳钢的冶金结合的双层钢管的优点是：内层壁具有较高的硬度、耐磨性，而外层壁具有一定的韧性、强度，外层壁对内层壁具有良好的包裹、保护作用。此种结构降低了管子的脆性，提高了管子使用寿命和安全性。
双层钢管的制造过程是：（1）采用离心铸造工艺，首先浇注外层合金，待外层合金凝固后且温度低于其熔点70℃-100℃时，然后把内层合金浇注到管模内，制备出冶金结合离心坯料；（2）机加工去掉内壁、外壁的气孔、麻面、渣层；（3）将具有冶金结合层的管坯加热到一定温度，在斜轧设备中斜轧成一定规格的管子。
现有的生产双层钢管所使用的斜轧工艺为：（1）离心坯料外壁单边加工掉3mm,内壁单边加工掉3mm；（2）坯料在环形炉中加热到1170℃-1220℃；（3）经正常的一次穿孔、轧管、定径工序生产。
通过现有的斜轧工艺生产的双层钢管内壁出现了大量轧折、翘皮等缺陷，合格率仅30%。
发明内容
为了克服现有工艺生产双层钢管时产生的内折、翘皮缺陷，本发明提供一种双层钢管的斜轧成型工艺，该工艺可以有效避免双层钢管内壁上的轧折、内翘皮等缺陷，提高钢管的成材率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种双层钢管的斜轧成型工艺，工艺步骤如下：
第一步，采用离心铸造工艺，首先浇注外层合金，再浇注内层合金，制备成冶金结合的离心坯料；
第二步，将第一步得到的离心坯料的外壁单边加工掉5mm以上,内壁单边加工掉5mm以上；
第三步，将第二步处理好的离心坯料均匀加热到1170℃-1220℃；
第四步，进行第一次穿轧定变形操作得到光管；
第五步，将第四步得到的光管均匀加热到1170℃-1220℃；
第六步，进行第二次穿轧定变形操作得到成品钢管；
第七步，对成品钢管进行矫直，然后切去头、尾，得到目标双层钢管。
所述第一次穿轧定操作的具体步骤为：首先将离心坯料经过穿孔机得到第一毛管，在此阶段，将离心坯料的扩径率控制在3%-10%，延伸系数控制在1.4-1.6；然后将所述第一毛管经过轧管机得到第一荒管，在此阶段，将所述第一毛管的延伸系数控制在1.1-1.4，得到的第一荒管的外径比第一毛管的外径小2mm-8mm；接着将所述第一荒管经过定径机得到第一光管，在此阶段，所述第一荒管的延伸系数控制在1.1-1.35；将得到的光管作为第二次穿轧定变形操作的坯料。
所述第二次穿轧定操作的具体步骤为：首先将光管经过穿孔机得到第二毛管，在此阶段，将所述光管的扩径率控制在3%-5%，延伸系数控制在2-2.6；然后将所述第二毛管经过轧管机得到第二荒管，在此阶段，将所述第一毛管的延伸系数控制在1.2-1.5，得到的第二荒管的外径比第二毛管的外径小2mm-7mm；接着将所述第二荒管经过定径机，在此阶段，将第二荒管的延伸系数设定在1.1-1.3，生产出要求规格的成品钢管。
在加热冶金结合的离心坯料和光管时，加热时间按照离心坯料或光管的厚度计算，加热标准为1.4min-1.6min/mm。
所述双层钢管的外层材质选择如下钢中的一种：10#、15#、20#、25#、16Mn、20Mn2、25Mn、12MnV、15MnV、20MnV。
所述双层钢管的内层材质选择如下钢中的一种： GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo、60Mn、65Mn、70Mn。
采用上述技术方案取得的技术进步为：本发明通过加大离心坯料内、外壁单边加工量，有利于将渣层、疏松组织、气孔完全去除；采用了两次穿轧定的变形工序，第一次穿轧定变形改善了离心坯料的铸态组织，细化了晶粒，提高了离心坯料的强度和塑性，第二次穿轧定变形用于生产出要求规格的成品钢管，本发明有效避免了双层钢管生产时出现的轧折、内翘皮等缺陷，大大提高双层钢管的成材率和经济效益，成材率达90%。
附图说明
图1所示为本发明的方法流程图；
图2所示为常规方法制成的双层钢管的内壁状况；
图3所示为实施例1制成的双层钢管的内壁状况。
具体实施方式
下面结合图1和具体实例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
双层钢管材质为：外层为10#低碳钢，内层为GCr15高碳钢，目标产品规格为φ89mm*8.5mm（外层3mm+内层5.5mm）。
利用双层钢管的斜轧成型工艺生产该产品的具体步骤如下：
第一步，采用离心铸造工艺，首先浇注外层合金，再浇注内层合金，制备成冶金结合的离心坯料。
第二步，将第一步得到的离心坯料的外壁单边加工掉5mm,内壁单边加工掉5mm，单边加工的目的是为了去除外壁和内壁上不好的组织部分。
第三步，将第二步处理好的离心坯料均匀加热到1170；加热时间按照离心坯料的厚度计算，大约为1.4 min-1.6 min /mm。
第四步，第一次穿轧定变形操作：由第三步得到的离心坯料首先经过穿孔机，在此阶段，将离心坯料的扩径率控制在3%，延伸系数控制在1.4，由此得到第一毛管；将所述第一毛管经过轧管机，在此阶段，将第一毛管的延伸系数控制在1.1，由此得到第一荒管，所述第一荒管的外径比第一毛管的外径小2mm；将所述第一荒管经过定径机，在定径机阶段，将第一荒管的延伸系数控制在1.1，生产得到要求规格的光管，并将此光管平分为两段，作为第二次穿轧定变形的坯料。
第五步，将第四步得到的光管均匀加热到1200℃，第二次的加热温度略高于第一次加热温度。
第六步，第二次穿轧定变形操作：由第五步得到的光管首先经过穿孔机，将光管的扩径率控制在3%，延伸系数控制在2，得到第二毛管；然后将第二毛管经过轧管机，在轧管机阶段，第二荒管的外径比第二毛管的外径小2mm，延伸系数控制在1.2；定径机阶段，延伸系数在1.1。
第七步，对成品钢管进行矫直，然后切去头、尾，得到目标双层钢管。
本实施例得到的双层钢管的内壁状况如图3所示，与图2相比，本发明得到的双层钢管的内壁状态得到了大大改善，双层钢管的成材率达到了90%。
实施例2：
双层钢管材质为：外层为16Mn的低碳钢，内层为GCr15SiMn的高碳钢，目标产品规格为φ140mm*9mm（外层3mm+内层6mm）。
具体的生产工艺步骤为：
第一步，制备冶金结合的离心坯料。
第二步，将第一步得到的离心坯料的外壁单边加工掉6mm,内壁单边加工掉7mm。
第三步，将第二步处理好的离心坯料均匀加热1180℃；加热时间按照离心坯料的厚度计算，大约为1.4 min-1.6 min /mm。
第四步，第一次穿轧定变形：由第三步得到的离心坯料首先经过穿孔机，将离心坯料的扩径率控制为5%，延伸系数控制为1.5，得到第一毛管；将所述第一毛管经过轧管机，将第一毛管的延伸系数控制在1.25，得到第一荒管，所述第一荒管的外径比第一毛管的外径小7mm；将所述第一荒管经过定径机，其延伸系数控制在1.2，生产得到要求规格的光管，并将此光管作为第二次穿轧定变形的坯料。
第五步，将第四步得到的光管均匀加热到1200℃。
第六步，第二次穿轧定变形：由第五步得到的光管首先经过穿孔机，将光管的扩径率控制在4%，延伸系数控制在2.3，得到第二毛管；然后将第二毛管经过轧管机，将延伸系数控制在1.3，得到第二荒管，所述第二荒管的外径比第二毛管的外径小5mm；将第二荒管经过定径机，其延伸系数设定在1.2，生产出要求规格的成品钢管。
第七步，对成品钢管进行矫直，然后切去头、尾，得到目标双层钢管。
实施例3：
双层壁钢管材质：外层为15MnV低碳钢，内层为GCr18Mo高碳钢，产品规格为φ219mm*40mm（外层15mm+内层25mm）。
具体的生产工艺步骤为：
第一步，制备冶金结合的离心坯料。
第二步，将第一步得到的离心坯料的外壁单边加工掉6mm,内壁单边加工掉7mm。
第三步，将第二步处理好的离心坯料均匀加热到1170℃；加热时间按照离心坯料的厚度计算，大约为1.4 min-1.6 min /mm。
第四步，第一次穿轧定变形：由第三步得到的离心坯料首先经过穿孔机，将离心坯料的扩径率控制为10%，延伸系数控制为1.6，得到第一毛管；将所述第一毛管经过轧管机，将第一毛管的延伸系数控制在1.4，得到第一荒管，所述第一荒管的外径比第一毛管的外径小8mm；将所述第一荒管经过定径机，其延伸系数控制在1.35，生产得到要求规格的光管，并将此光管作为第二次穿轧定变形的坯料。
第五步，将第四步得到的光管均匀加热到1170℃。
第六步，第二次穿轧定变形：由第五步得到的光管首先经过穿孔机，将光管的扩径率控制在5%，延伸系数控制在2.6，得到第二毛管；然后将第二毛管经过轧管机，将延伸系数控制在1.5，得到第二荒管，所述第二荒管的外径比第二毛管的外径小5mm；将第二荒管经过定径机，其延伸系数设定在1.3，生产出要求规格的成品钢管。
第七步，对成品钢管进行矫直，然后切去头、尾，得到目标双层钢管。
本发明通过加大离心坯料内、外壁单边加工量，有利于将渣层、疏松组织、气孔完全去除；重要的是，本发明采用了两次穿轧定的变形工序，第一次穿轧定变形采用较大的扩径率和较小的延伸系数，主要目的是改善离心坯料的铸态组织，细化晶粒，提高离心坯料的强度和塑性；第二次穿轧定变形采用较小的扩径率和较大的延伸系数，主要用于生产出要求规格的成品钢管。本发明的操作方法中虽然采用了两次穿轧定变形操作，在一定程度上增加了生产成本，但是却有效避免了双层钢管生产时出现的轧折、内翘皮等缺陷，大大提高双层钢管的成材率，其成材率由以前的30%提高到了90%，这样就能带来巨大的经济效益。
以上仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明专利技术方案范围内。
Claims (5)
1.一种双层钢管的斜轧成型工艺， 其特征在于工艺步骤如下：
第一步，采用离心铸造工艺，首先浇注外层合金，再浇注内层合金，制备成冶金结合的离心坯料 ；
第二步，将第一步得到的离心坯料的外壁单边加工掉 5mm 以上,内壁单边加工掉 5mm以上 ；
第三步，将第二步处理好的离心坯料均匀加热到 1170℃ -1220℃ ；
第四步，进行第一次穿轧定变形操作得到光管；具体步骤为：首先将离心坯料经过穿孔机得到第一毛管，在此阶段，将离心坯料的扩径率控制在 3%-10%，延伸系数控制在 1.4-1.6；然后将所述第一毛管经过轧管机得到第一荒管，在此阶段，将所述第一毛管的延伸系数控制在 1.1-1.4，得到的第一荒管的外径比第一毛管的外径小 2mm-8mm ；接着将所述第一荒管经过定径机得到第一光管，在此阶段，所述第一荒管的延伸系数控制在 1.1-1.35；将得到的光管作为第二次穿轧定变形操作的坯料；
第五步， 将第四步得到的光管均匀加热到 1170℃ -1220℃ ；
第六步， 进行第二次穿轧定变形操作得到成品钢管 ；
第七步， 对成品钢管进行矫直，然后切去头、尾，得到目标双层钢管。
2. 根据权利要求 1 所述的双层钢管的斜轧成型工艺，其特征在于所述第二次穿轧定操作的具体步骤为：首先将光管经过穿孔机得到第二毛管，在此阶段， 将所述光管的扩径率控制在 3%-5%，延伸系数控制在 2-2.6；然后将所述第二毛管经过轧管机得到第二荒管，在此阶段，将所述第一毛管的延伸系数控制在1.2到1.5，得到的第二荒管的外径比第二毛管的外径小 2mm-7mm ； 接着将所述第二荒管经过定径机， 在此阶段， 将第二荒管的延伸系数设定在 1.1-1.3， 生产出要求规格的成品钢管。
3. 根据权利要求 1 所述的双层钢管的斜轧成型工艺，其特征在于在加热冶金结合的离心坯料和光管时，加热时间按照离心坯料或光管的厚度计算，加热标准为 1.4min-1.6min/mm。
4. 根据权利要求 1 所述的双层钢管的斜轧成型工艺，其特征在于所述双层钢管的外层材质选择如下钢中的一种：10#、15#、20#、25#、16Mn、20Mn2、25Mn、 12MnV、15MnV、20MnV。
5. 根据权利要求 1 或 4所述双层钢管的斜轧成型工艺， 其特征在于所述双层钢管的内层材质选择如下钢中的一种：GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo、 60Mn、65Mn、70Mn。
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