CN104607467A - 一种大孔径高合金坯料扩孔的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大孔径高合金坯料扩孔的方法，属于挤压工艺领域。本发明P91或P92材料在穿孔制坯工序中，当变形比≥大于1.35时，穿孔针头部采用圆锥台+圆柱形成台阶式针头，所述圆柱直径等于圆锥台上圆直径。本发明采用台阶式穿孔针进行“制坯扩孔”生产，将穿孔过程的一次变形变为连续的两次变形，减小每次的变形比，减小了金属表面承受的拉应力，防止了穿孔坯料产生表面环裂。
Description
技术领域：
本发明涉及一种大孔径高合金坯料扩孔的方法，属于挤压工艺领域。
背景技术：
P91、P92钢属铁素体不锈钢，合金含量高，具有较优异的综合力学性能，已被广泛应用于亚临界、超临界、超超临界高温过热器、高温蒸汽管道，也被作为核电热交换器以及石油裂化装置炉管。其主要生产工艺方法为：切割钢锭冒口——加热——镦粗、穿孔制坯——修整坯料——加热——挤压——热处理——理化试验——机加——无损检测——交验。
随着P91、P92大孔径（内径一般大于700mm）薄壁管不断增多,在制坯工序中发现，当穿孔直径较大时，即变形比达到1.35时（变形比D2/（D2-d2）），D：镦粗筒直径、d：穿孔针直径），P91、P92穿孔坯料的中下部就会产生大量的横向裂纹，深度一般在20～50mm（见图1），直接造成坯料的报废。造成穿孔坯料产生裂纹的主要原因是：在穿孔过程中，金属呈反向流动，坯料不断“长高”，其表面承受拉应力。由于P91、P92钢合金含量高、塑性差，当穿孔直径较大时，即变形比达到一定值，金属承受反向流动的拉应力超过其本身的塑性，造成坯料中下部产生环裂。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种大孔径高合金坯料扩孔的方法，该方法能够解决制坯过程中因变形比过大而产生坯料环裂，造成钢锭报废的问题。
技术解决方案：
本发明P91或P92材料在穿孔制坯工序中，当变形比≥大于1.35时，穿孔针头部采用圆锥台+圆柱形成台阶式针头，所述圆柱直径等于圆锥台上圆直径。
进一步：穿孔针圆锥台部分的上圆直径依据D2/（D2-d12）≤1.35确定，下圆直径依据（D2- d12）/（D2- d22）≤1.35确定，其中：D为镦粗筒直径，d1圆锥台上圆直径， d2圆锥台下圆直径。
进一步：穿孔针圆锥台的圆锥度为135°±5°。
本发明采用台阶式穿孔针进行“制坯扩孔”生产，改变了穿孔针头，穿孔针头采用圆锥台+圆柱形成台阶式针头，将穿孔过程的一次变形变为连续的两次变形，减小每次的变形比，减小了金属表面承受的拉应力，防止了穿孔坯料产生表面环裂。
附图说明
图1为未经制坯扩孔的坯料表面质量情况图；
图2为本发明经制坯扩孔后的坯料表面质量情况图；
图3为本发明使用的扩孔针结构。
具体实施方式
实施例1
挤压流程为：
切割钢锭冒口——加热——镦粗、扩孔制坯——修整坯料——加热——挤压——热处理——理化试验——机加——无损检测——交验。
首先在1100系列模具，采用150MN制坯压机，扩孔时采用头部为圆锥台2+圆柱3的台阶式穿孔针1进行制坯，所述圆柱3直径等于圆锥台2上圆直径，圆锥台2规格：下圆直径660，上圆直径505，圆锥台2锥度为135°±5°。由于穿孔变形分成连续两次变形，第一次变形比为1150×1150/（1150×1150-505×505）=1.24，第二次变形比为（1150×1150-505×505）/（1150×1150-660×660）=1.20，减小了变形比及金属表面承受的拉应力，然后通过360MN挤压机，挤压为φ727/φ679mm的钢管。经生产实践，该工艺共计生产10支，坯料表面无裂纹。
试验效果
北重集团特种钢管分公司年产无缝钢管5000支，其中P91、P92钢管占50%，大孔径钢管占P91、P92总量的30%。
未采用本发明扩孔，大孔径P91、P92钢管因坯料的表面有大量的横向裂纹和严重的环裂以及挤压毛坯管表面有大量的重皮和折叠造成成品管报废的占20%，造成了巨大的经济损失。
采用本发明扩孔，生产的钢管，坯料表面质量合格，无环裂现象，挤压钢管表面质量合格，保证了每支钢管能按照合同的要求交货。
对比例：以某合同材料P92、规格φ727/φ679mm
原工艺方法：
在1100系列模具中生产。在150MN制坯压机上穿孔φ660 mm，即变形比为1150×1150/（1150×1150-660×660）=1.49，然后采用360MN挤压机，挤压为φ727/φ679mm的钢管。该工艺坯料环裂严重，报废率极高。
挤压流程为：
1）在1100系列中穿孔660；
在1100系列中挤压727/679。
Claims (3)
1.一种大孔径高合金坯料扩孔的方法，其特征在于，P91或P92材料在穿孔制坯工序中，当变形比≥大于1.35时，穿孔针头部采用圆锥台+圆柱形成台阶式针头，所述圆柱直径等于圆锥台上圆直径。
2.根据权利要求1所述的一种大孔径高合金坯料扩孔的方法，其特征在于，穿孔针圆锥台部分的上圆直径依据D2/（D2-d12）≤1.35确定，下圆直径依据（D2- d12）/（D2- d22）≤1.35确定，其中：D为镦粗筒直径，d1圆锥台上圆直径， d2圆锥台下圆直径。
3.根据权利要求1或2所述的一种大孔径高合金坯料扩孔的方法，其特征在于，穿孔针圆锥台的圆锥度为135°±5°。
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