CN104338779A - 一种高精度冷拔钢管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高精度冷拔钢管的制造方法，该制造方法包括如下步骤：加热：将管坯在环形炉中加热，保证管坯加热均匀；穿孔：热管坯经穿孔机穿孔；退火：将管坯退火；冷轧：将退火管坯引入轧管机冷轧，得到轧制管；去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热并且保温，得到退火管坯；酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮；磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜；皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜；冷拔：将待冷拔管坯进行冷拔加工，得到冷拔管；成品热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，降低冷拔管的残余应力；热矫直处理：得到高精度冷拔钢管。本发明的方法得到精度高、表面性能优良的机械结构用钢管。
Description
技术领域
本发明属于钢管制备技术领域，具体涉及一种高精度冷拔钢管的制造方法。
背景技术
作为碳素钢、合金钢或不锈钢等机械结构用钢管的冷加工法，公知的有由拉拔机进行的拉拔加工法和由皮尔格式轧机进行的轧制加工法。其中，由拉拔机进行的拉拔加工法，与由皮尔格式扎机进行的轧制加工法相比，可以高效率地制造冷加工钢管，但产品精度得不到保证。目前制约冷拔钢管精度提高的主要技术难点有：热处理工艺和矫直方法不合理造成冷拔钢管残余应力过高、几何尺寸精度差等。这些问题导致目前冷拔钢管性能不稳定，制约了我国冷拔钢管的发展。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高精度冷拔钢管的制造方法，该方法得到精度高、表面性能优良的机械结构用钢管。
按照本发明提供的技术方案，一种高精度冷拔钢管的制造方法包括如下步骤：
(1)、加热：将33Mn2V管坯在环形炉中加热至1300～1380℃，加热时间为4～5小时，从而保证管坯加热均匀；
(2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1250～1350℃，并目控制穿孔偏心率以及控制管坯表面质量；
(3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为600～700℃，退火时间为70～90min，得到退火硬度(HV)为210～217的退火管坯；
(4)、冷轧：将退火管坯引入轧管机冷轧，轧管机的机头架的往复次数为50～60次/min，管坯的每次送进长度为6～7mm/次，得到轧制管；
(5)、去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化的效果，退火温度为550～650℃，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷轧钢管的强度偏差，冷轧钢管的炉内保持时间为10～20分钟；
(6)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：7～19％，酸洗时间：35～60分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：2～3次，中和液PH值：9～10，再经清水池翻滚，翻滚次数：2～3次；
(7)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：20～30％，磷化液温度：68～75℃，磷化时间：10～20分钟，磷化液游离酸度：4～7，磷化液总酸度：45～75；
(8)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：55～75℃，皂化时间：8～15分钟，皂化液PH值：8～9；
(9)、冷拔：将待冷拔管坯进行冷拔加工，得到冷拔管，冷拔工艺，模具塞头与管内径间距：3～5mm，拔机最大拉拔力：350～450t，皂化管拔前停放时间：72～96h；
(10)、成品热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为800～900℃，淬火介质为水，回火温度在550～650℃，降低冷拔管的残余应力；
(11)、热矫直处理：在低温回火炉中保温45～60分钟，再进行热矫直处理，热矫直温度450～480℃，得外径公差：小于+1.0％，壁厚公差：小于10％，外径不圆度：小于0.4％，壁厚不均度：小于10％的高精度冷拔钢管。
本发明的方法得到精度高、表面性能优良的机械结构用钢管。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：
以制备直径为114.3mm并且孔壁壁厚为6.3mm的33Mn2V钢管为例，包括以下步骤：
(1)、加热：将33Mn2V管坯在环形炉中加热至1300℃，加热时间为4小时，从而保证管坯加热均匀；
(2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1250℃，并目控制穿孔偏心率为4％，对管坯进行目测检验，藉以去除管坯表面的毛刺、翘皮，如果管坯表面出现或存在明显的即肉眼显见的凹坑、轧伤和裂纹，则应剔除，避免流入下一工序，以控制管坯表面质量；
(3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为600℃，退火时间为70min，得到退火硬度(HV)为210的退火管坯；
(4)、冷轧：将退火管坯引入轧管机冷轧，轧管机的机头架的往复次数为50次/min，管坯的每次送进长度为6mm/次，得到轧制管；
(5)、去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化的效果，退火温度为550℃，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷轧钢管的强度偏差，冷轧钢管的炉内保持时间为10分钟；
(6)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：7％，酸洗时间：35分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：2次，中和液PH值：9，再经清水池翻滚，翻滚次数：2次；
(7)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：20％，磷化液温度：68℃，磷化时间：10分钟，磷化液游离酸度：4，磷化液总酸度：45；
(8)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：55℃，皂化时间：8分钟，皂化液PH值：8；
(9)、冷拔：将待冷拔管坯进行冷拔加工，得到冷拔管，冷拔工艺，模具塞头与管内径间距：3mm，拔机最大拉拔力：350t，皂化管拔前停放时间：72h；
(10)、成品热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为800℃，淬火介质为水，回火温度在550℃，降低冷拔管的残余应力；
(11)、热矫直处理：在低温回火炉中保温45分钟，再进行热矫直处理，热矫直温度450℃，得外径公差：+0.5％，壁厚公差：8％，外径不圆度：0.3％，壁厚不均度：6％的高精度冷拔钢管。
本实施例得到的产品经检测，所检项目符合GB/T3639-2009标准，产品合格，满足了用户对精度的要求。
一种高精度冷拔钢管与常规钢管的技术性能比较
实施例二：
以制备直径为114.8mm并且孔壁壁厚为6.9mm的33Mn2V钢管为例，包括以下步骤：
(1)、加热：将33Mn2V管坯在环形炉中加热至1380℃，加热时间为5小时，从而保证管坯加热均匀；
(2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1350℃，并目控制穿孔偏心率为5％，对管坯进行目测检验，藉以去除管坯表面的毛刺、翘皮，如果管坯表面出现或存在明显的即肉眼显见的凹坑、轧伤和裂纹，则应剔除，避免流入下一工序，以控制管坯表面质量；
(3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为700℃，退火时间为90min，得到退火硬度(HV)为217的退火管坯；
(4)、冷轧：将退火管坯引入轧管机冷轧，轧管机的机头架的往复次数为60次/min，管坯的每次送进长度为7mm/次，得到轧制管；
(5)、去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化的效果，退火温度为650℃，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷轧钢管的强度偏差，冷轧钢管的炉内保持时间为20分钟；
(6)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：19％，酸洗时间：60分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：3次，中和液PH值：10，再经清水池翻滚，翻滚次数：3次；
(7)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：30％，磷化液温度：75℃，磷化时间：20分钟，磷化液游离酸度：7，磷化液总酸度：75；
(8)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：75℃，皂化时间：15分钟，皂化液PH值：9；
(9)、冷拔：将待冷拔管坯进行冷拔加工，得到冷拔管，冷拔工艺，模具塞头与管内径间距：5mm，拔机最大拉拔力：450t，皂化管拔前停放时间：96h；
(10)、成品热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为900℃，淬火介质为水，回火温度在650℃，降低冷拔管的残余应力；
(11)、热矫直处理：在低温回火炉中保温60分钟，再进行热矫直处理，热矫直温度480℃，得外径公差：+0.6％，壁厚公差：7％，外径不圆度：0.35％，壁厚不均度：7％的高精度冷拔钢管。
实施例三：
以制备直径为114.4mm并且孔壁壁厚为6.3mm的33Mn2V钢管为例，包括以下步骤：
(1)、加热：将33Mn2V管坯在环形炉中加热至1350℃，加热时间为4.5小时，从而保证管坯加热均匀；
(2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1300℃，并目控制穿孔偏心率为4.5％，对管坯进行目测检验，藉以去除管坯表面的毛刺、翘皮，如果管坯表面出现或存在明显的即肉眼显见的凹坑、轧伤和裂纹，则应剔除，避免流入下一工序，以控制管坯表面质量；
(3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为650℃，退火时间为80min，得到退火硬度(HV)为215的退火管坯；
(4)、冷轧：将退火管坯引入轧管机冷轧，轧管机的机头架的往复次数为55次/min，管坯的每次送进长度为6.5mm/次，得到轧制管；
(5)、去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化的效果，退火温度为600℃，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷轧钢管的强度偏差，冷轧钢管的炉内保持时间为15分钟；
(6)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：15％，酸洗时间：45分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：2.5次，中和液PH值：9.5，再经清水池翻滚，翻滚次数：2.5次；
(7)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：25％，磷化液温度：70℃，磷化时间：15分钟，磷化液游离酸度：5，磷化液总酸度：65；
(8)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：65℃，皂化时间：12分钟，皂化液PH值：8.5；
(9)、冷拔：将待冷拔管坯进行冷拔加工，得到冷拔管，冷拔工艺，模具塞头与管内径间距：4mm，拔机最大拉拔力：390t，皂化管拔前停放时间：84h；
(10)、成品热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为850℃，淬火介质为水，回火温度在600℃，降低冷拔管的残余应力；
(11)、热矫直处理：在低温回火炉中保温50分钟，再进行热矫直处理，热矫直温度470℃，得外径公差：+0.55％，壁厚公差：6％，外径不圆度：0.25％，壁厚不均度：7％的高精度冷拔钢管。
Claims (1)
1.一种高精度冷拔钢管的制造方法包括如下步骤：
(1)、加热：将33Mn2V管坯在环形炉中加热至1300～1380℃，加热时间为4～5小时，从而保证管坯加热均匀；
(2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1250～1350℃，并目控制穿孔偏心率以及控制管坯表面质量；
(3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为600～700℃，退火时间为70～90min，得到退火硬度(HV)为210～217的退火管坯；
(4)、冷轧：将退火管坯引入轧管机冷轧，轧管机的机头架的往复次数为50～60次/min，管坯的每次送进长度为6～7mm/次，得到轧制管；
(5)、去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化的效果，退火温度为550～650℃，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷轧钢管的强度偏差，冷轧钢管的炉内保持时间为10～20分钟；
(6)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：7～19％，酸洗时间：35～60分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：2～3次，中和液PH值：9～10，再经清水池翻滚，翻滚次数：2～3次；
(7)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：20～30％，磷化液温度：68～75℃，磷化时间：10～20分钟，磷化液游离酸度：4～7，磷化液总酸度：45～75；
(8)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：55～75℃，皂化时间：8～15分钟，皂化液PH值：8～9；
(9)、冷拔：将待冷拔管坯进行冷拔加工，得到冷拔管，冷拔工艺，模具塞头与管内径间距：3～5mm，拔机最大拉拔力：350～450t，皂化管拔前停放时间：72～96h；
(10)、成品热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为800～900℃，淬火介质为水，回火温度在550～650℃，降低冷拔管的残余应力；
(11)、热矫直处理：在低温回火炉中保温45～60分钟，再进行热矫直处理，热矫直温度450～480℃，得外径公差：小于+1.0％，壁厚公差：小于10％，外径不圆度：小于0.4％，壁厚不均度：小于10％的高精度冷拔钢管。
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