CN105333236B - 一种耐高温合金无缝管的制造方法 - Google Patents

一种耐高温合金无缝管的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温合金无缝管，其化学成分以重量百分比计为：Cr 20‑23，Mo 8‑10，Nb 3.15‑4.15，Fe≤5，Mn≤0.5，Si≤0.5，Co<1，C<0.1，S<0.015，P<0.015，Cu<0.07，Al<0.4，Ti<0.4，余量为Ni和不可避免的微量元素，以及制造方法，包括如下步骤：真空冶炼、铸造圆形管坯、圆形管坯加热、穿孔、第一次除鳞、冷轧、脱脂、热处理、精整、第二次除鳞。本发明制造的耐高温合金无缝管表面光滑、无裂纹、表面质量好、尺寸精度高，本发明的制造方法流程短、操作简便、效率高、合格率高、成本低，尤其没有酸洗废水的产生，降低了环保成本。

Description

一种耐高温合金无缝管的制造方法
技术领域
本发明属于合金无缝管技术领域，特别涉及一种耐高温合金无缝管的制造方法。
背景技术
目前，无缝管企业大多采用冷拔或冷轧工艺制造无缝钢管，主要生产工序：坯料准备→酸洗润滑→冷轧(拔)→热处理→矫直→精整→检验，采用冷轧工艺制造的无缝钢管，冷轧机模具精准，冷轧出来的无缝钢管尺寸精确，但在冷轧过程中，由于减壁、减径量大，冷轧道次少，热处理理次数少，残余应用力多，经热处理后，晶粒度往往达不到要求。生产加工中易出现的问题：1.穿孔难，易出现裂纹、表面容易起皮；2.冷轧难，变形难度大、变形抗力大；3.酸洗难：氧化皮不容易洗掉、表面粗糙，而且还容易产生大量的酸洗废水，造成环保处理成本大幅增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐高温合金无缝管的制造方法，产品表面质量高、成品率高、生产流程短、成本低。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种耐高温合金无缝管，其化学成分以重量百分比计为：Cr 20-23，Mo 8-10，Nb3.15-4.15，Fe≤5，Mn≤0.5，Si≤0.5，Co<1，C<0.1，S<0.015，P<0.015，Cu<0.07，Al<0.4，Ti<0.4，余量为Ni和不可避免的微量元素。
所述耐高温合金无缝管室温机械性能的技术指标为：屈服强度>345MPa，抗拉强度>750MPa,延伸率>30％。
一种耐高温合金无缝管的制造方法，包括如下步骤：
步骤一、真空冶炼，在低于标准大气压条件下进行的冶炼作业。可以实现大气中无法进行的冶炼过程，能防止金属氧化，分离沸点不同的物质，除去金属中的气体或杂质，增强金属中碳的脱氧能力，提高金属和合金的质量。
步骤二、通过连铸机铸造圆形管坯，管坯表面质量直接影响到成品钢管的外表面质量，首先要对管坯表面状态进行严格检查，管坯的外表面不允许有结疤、裂纹、发裂、沟纹、折叠、凹痕、耳子、气孔、麻点、砂眼及非金属夹杂等缺陷，当缺陷深度超过0.7～1.0毫米时，缺陷不能随管坯加热而烧掉，但残留在管坯表面上的任何缺陷都会在穿孔变形过程中扩展，使缺陷在无缝管外表面上加深变长，以致造成废品，对上述的局部缺陷应及时加以清理，但缺陷处理深度不允许超过管坯直径的5％。
步骤三、圆形管坯加热。
从所述步骤三对圆形管坯加热所使用的加热炉到所述步骤四对圆形管坯进行穿孔的穿孔机之间设置了供圆形管坯通过的保温通道，确保圆形管坯加热出炉到穿孔机之间的降温幅度小于10度。
步骤四、穿孔，所使用的穿孔顶头设置有润滑剂喷射装置，可以在穿孔过程中不断将润滑剂从顶头喷出喷射在顶头与无缝管之间，喷射的润滑剂内添加1.5-2.5％的玻璃粉，玻璃粉的粒度为180-190目，确保穿孔顺利，并能保证内表面质量，同时起到降温作用。
步骤五、第一次除鳞，采用物理除鳞方法，即采用设备将高压水和压缩空气混合喷出，高压水中混合有蛭石作为磨抛剂，同时蛭石还具有吸附作用，可以充分吸收无缝管外表面的氧化物，所述的高压水的水压≥15MPa，所述压缩空气的压力≥10MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为1-3％，所述蛭石的粒径≤0.8mm。
步骤六、冷轧，冷轧过程中所使用的芯棒外侧开设有出油孔，在冷轧过程中不断使润滑油从出油孔流出填充在在芯棒与无缝管内壁之间，这样在冷轧时润滑油能够流到轧制变形区，提高了产品质量，提高了生产效率。冷轧工序采用的冷轧顶头为多段曲线形，使得冷轧时受力状态较好。
步骤七、脱脂，脱脂一般是用碱溶液除去油脂，大致有三种方法：(1)浸泡法，是把无缝管浸泡在高温的碱溶液中，使表面附着物同碱溶液起化学反应而被清洗掉，浸泡法所用设备简单，造价低，但清洗能力差；(2)洗刷及喷射法，是把高温的碱液以高压喷射在无缝管表面上，同时用清刷辊对无缝管表面进行刷洗，这种方法清洗能力强；(3)电解脱脂法，是在高温的碱液中，靠在无缝管和电极之间因电解作用而产生的氢气和氧气的机械搅拌力，清洗无缝管表面，电解脱脂能力非常强，清洗时间可明显缩短，适用于大批量无缝钢管生产。
步骤八、热处理，可以采用退火、正火、淬火和回火等方式。
步骤九、精整。
步骤十、第二次除鳞，采用物理除鳞方法，即采用设备将高压水和压缩空气混合喷出，高压水中混合有蛭石作为磨抛剂，同时蛭石还具有吸附作用，可以充分吸收无缝管外表面的氧化物，所述的高压水的水压≥15MPa，所述压缩空气的压力≥10MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为1-3％，所述蛭石的粒径≤0.8mm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.采用物理除鳞方法，清除无缝管表面的氧化物，避免了传统的酸洗，杜绝了环境污染，在高压水中混合有蛭石作为磨抛剂，同时蛭石还具有吸附作用，可以充分吸收无缝管外表面的氧化物，清洗效果好。
2.穿孔时所使用的穿孔顶头设置有润滑剂喷射装置，可以在穿孔过程中不断将润滑剂从顶头喷出喷射在顶头与无缝管之间，喷射的润滑剂内添加1.5-2.5％的玻璃粉，玻璃粉的粒度为180-190目，确保穿孔顺利，并能保证内表面质量，同时起到降温作用。
3.冷轧过程中所使用的芯棒外侧开设有出油孔，在冷轧过程中不断使润滑油从出油孔流出填充在在芯棒与无缝管内壁之间，这样在冷轧时润滑油能够流到轧制变形区，提高了产品质量，提高了生产效率。冷轧工序采用的冷轧顶头为多段曲线形，使得冷轧时受力状态较好。
总之，本发明制造的耐高温合金无缝管表面光滑、无裂纹、产品修磨量少、表面质量好、尺寸精度高，本发明的制造方法流程短、操作简便、效率高、合格率高、成本低，尤其没有酸洗废水的产生，降低了环保成本。
附图说明
图1为本发明耐高温合金无缝管制造方法流程示意图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包括但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
本发明的描述中，需要理解的，“第一次除鳞”、“第二次除鳞”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，不能理解为对本发明的限制。
以下对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
一种耐高温合金无缝管，其化学成分以重量百分比计为：Cr 20-23，Mo 8-10，Nb3.15-4.15，Fe≤5，Mn≤0.5，Si≤0.5，Co<1，C<0.1，S<0.015，P<0.015，Cu<0.07，Al<0.4，Ti<0.4，余量为Ni和不可避免的微量元素。
所述耐高温合金无缝管室温机械性能的技术指标为：屈服强度>345MPa，抗拉强度>750MPa,延伸率>30％。
一种耐高温合金无缝管的制造方法，包括如下步骤：
步骤一、真空冶炼。
步骤二、铸造圆形管坯。
步骤三、圆形管坯加热。
从所述步骤三对圆形管坯加热所使用的加热炉到所述步骤四对圆形管坯进行穿孔的穿孔机之间设置了供圆形管坯通过的保温通道，确保圆形管坯加热出炉到穿孔机之间的降温幅度小于10度。
步骤四、穿孔，所使用的穿孔顶头设置有润滑剂喷射装置，可以在穿孔过程中不断将润滑剂从顶头喷出喷射在顶头与无缝管之间，喷射的润滑剂内添加1.5-2.5％的玻璃粉，玻璃粉的粒度为180-190目。
步骤五、第一次除鳞，采用物理除鳞方法，即采用设备将高压水和压缩空气混合喷出，高压水中混合有蛭石作为磨抛剂，所述的高压水的水压≥15MPa，所述压缩空气的压力≥10MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为1-3％，所述蛭石的粒径≤0.8mm。
步骤六、冷轧，冷轧过程中所使用的芯棒外侧开设有出油孔，在冷轧过程中不断使润滑油从出油孔流出填充在在芯棒与无缝管内壁之间，冷轧工序采用的冷轧顶头为多段曲线形。
步骤七、脱脂。
步骤八、热处理。
步骤九、精整。
步骤十、第二次除鳞，采用物理除鳞方法，即采用设备将高压水和压缩空气混合喷出，高压水中混合有蛭石作为磨抛剂，所述的高压水的水压≥15MPa，所述压缩空气的压力≥10MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为1-3％，所述蛭石的粒径≤0.8mm。
以下采用具体实施例来说明本发明，采用相同直径的圆形管坯(200mm)来制造相同直径(625mm)和壁厚(16mm)的耐高温合金无缝管。
实施例1
一种耐高温合金无缝管的制造方法，包括如下步骤：
步骤一、真空冶炼，其化学成分以重量百分比计为：Cr 20-23，Mo 8-10，Nb 3.15-4.15，Fe≤5，Mn≤0.5，Si≤0.5，Co<1，C<0.1，S<0.015，P<0.015，Cu<0.07，Al<0.4，Ti<0.4，余量为Ni和不可避免的微量元素。
步骤二、铸造圆形管坯。
步骤三、圆形管坯加热，加热温度为1083-1160℃。
从所述步骤三对圆形管坯加热所使用的加热炉到所述步骤四对圆形管坯进行穿孔的穿孔机之间设置了供圆形管坯通过的保温通道，确保圆形管坯加热出炉到穿孔机之间的降温幅度小于10度。
步骤四、穿孔，所使用的穿孔顶头设置有润滑剂喷射装置，可以在穿孔过程中不断将润滑剂从顶头喷出喷射在顶头与无缝管之间，喷射的润滑剂内添加1.5％的玻璃粉，玻璃粉的粒度为180目。
步骤五、第一次除鳞，采用物理除鳞方法，即采用设备将高压水和压缩空气混合喷出，高压水中混合有蛭石作为磨抛剂，所述的高压水的水压15MPa，所述压缩空气的压力10MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为3％，所述蛭石的粒径0.8mm。
步骤六、冷轧，冷轧过程中所使用的芯棒外侧开设有出油孔，在冷轧过程中不断使润滑油从出油孔流出填充在在芯棒与无缝管内壁之间，冷轧工序采用的冷轧顶头为多段曲线形。
步骤七、脱脂。
步骤八、热处理。
步骤九、精整。
步骤十、第二次除鳞，采用物理除鳞方法，即采用设备将高压水和压缩空气混合喷出，高压水中混合有蛭石作为磨抛剂，所述的高压水的水压15MPa，所述压缩空气的压力10MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为1％，所述蛭石的粒径0.5mm。
本实施例制造的耐高温合金无缝管室温机械性能的技术指标为：屈服强度350MPa，抗拉强度765MPa,延伸率31％。
实施例2
一种耐高温合金无缝管的制造方法，包括如下步骤：
步骤一、真空冶炼，其化学成分以重量百分比计为：Cr 20-23，Mo 8-10，Nb 3.15-4.15，Fe≤5，Mn≤0.5，Si≤0.5，Co<1，C<0.1，S<0.015，P<0.015，Cu<0.07，Al<0.4，Ti<0.4，余量为Ni和不可避免的微量元素。
步骤二、铸造圆形管坯。
步骤三、圆形管坯加热，加热温度为1083-1160℃。
从所述步骤三对圆形管坯加热所使用的加热炉到所述步骤四对圆形管坯进行穿孔的穿孔机之间设置了供圆形管坯通过的保温通道，确保圆形管坯加热出炉到穿孔机之间的降温幅度小于10度。
步骤四、穿孔，所使用的穿孔顶头设置有润滑剂喷射装置，可以在穿孔过程中不断将润滑剂从顶头喷出喷射在顶头与无缝管之间，喷射的润滑剂内添加2.5％的玻璃粉，玻璃粉的粒度为190目。
步骤五、第一次除鳞，采用物理除鳞方法，即采用设备将高压水和压缩空气混合喷出，高压水中混合有蛭石作为磨抛剂，所述的高压水的水压25MPa，所述压缩空气的压力20MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为1％，所述蛭石的粒径0.7mm。
步骤六、冷轧，冷轧过程中所使用的芯棒外侧开设有出油孔，在冷轧过程中不断使润滑油从出油孔流出填充在在芯棒与无缝管内壁之间，冷轧工序采用的冷轧顶头为多段曲线形。
步骤七、脱脂。
步骤八、热处理。
步骤九、精整。
步骤十、第二次除鳞，采用物理除鳞方法，即采用设备将高压水和压缩空气混合喷出，高压水中混合有蛭石作为磨抛剂，所述的高压水的水压20MPa，所述压缩空气的压力18MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为2％，所述蛭石的粒径0.6mm。
所述耐高温合金无缝管室温机械性能的技术指标为：屈服强度366MPa，抗拉强度758MPa,延伸率32％。
实施例3
一种耐高温合金无缝管的制造方法，包括如下步骤：
步骤一、真空冶炼，其化学成分以重量百分比计为：Cr 20-23，Mo 8-10，Nb 3.15-4.15，Fe≤5，Mn≤0.5，Si≤0.5，Co<1，C<0.1，S<0.015，P<0.015，Cu<0.07，Al<0.4，Ti<0.4，余量为Ni和不可避免的微量元素。
步骤二、铸造圆形管坯。
步骤三、圆形管坯加热，加热温度为1083-1160℃。
从所述步骤三对圆形管坯加热所使用的加热炉到所述步骤四对圆形管坯进行穿孔的穿孔机之间设置了供圆形管坯通过的保温通道，确保圆形管坯加热出炉到穿孔机之间的降温幅度小于10度。
步骤四、穿孔，所使用的穿孔顶头设置有润滑剂喷射装置，可以在穿孔过程中不断将润滑剂从顶头喷出喷射在顶头与无缝管之间，喷射的润滑剂内添加2％的玻璃粉，玻璃粉的粒度为185目。
步骤五、第一次除鳞，采用物理除鳞方法，即采用设备将高压水和压缩空气混合喷出，高压水中混合有蛭石作为磨抛剂，所述的高压水的水压35MPa，所述压缩空气的压力20MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为2.5％，所述蛭石的粒径0.8mm。
步骤六、冷轧，冷轧过程中所使用的芯棒外侧开设有出油孔，在冷轧过程中不断使润滑油从出油孔流出填充在在芯棒与无缝管内壁之间，冷轧工序采用的冷轧顶头为多段曲线形。
步骤七、脱脂。
步骤八、热处理。
步骤九、精整。
步骤十、第二次除鳞，采用物理除鳞方法，即采用设备将高压水和压缩空气混合喷出，高压水中混合有蛭石作为磨抛剂，所述的高压水的水压20MPa，所述压缩空气的压力18MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为2％，所述蛭石的粒径0.5mm。
所述耐高温合金无缝管室温机械性能的技术指标为：屈服强度380MPa，抗拉强度785MPa,延伸率33％。
对比例1
现有技术的耐高温合金无缝管制造方法，包括如下步骤：
步骤一、圆形管坯准备，按质量百分比的化学成分为：C≤0.03％、Si≤1％、Mn≤2％、P≤0.035％、S≤0.03％、Ni10-14％、Cr16-18％、Mo2-3％、Fe60-70％；加热温度为1015-1025℃。
步骤二、穿孔，所使用的穿孔顶头为普通穿孔顶头，未设置润滑剂喷射装置。
步骤三、第一次酸洗，酸洗液的按重量百分数的配比为，21-25％浓硫酸、余量为水。
步骤四、冷轧，冷轧过程中所使用的芯棒外侧未开设出油孔，采用普通的冷轧顶头。
步骤五、脱脂。
步骤六、热处理。
步骤七、精整。
步骤八、第二次酸洗，酸洗液的按重量百分数的配比为，21-25％浓硫酸、余量为水。
对比例采用常规的无缝管的制造方法，下面将对比例1与实施例1-3的实施效果进行对比，参见下表：
上面根据实施例和对比例对本发明做了详细的说明，未详述部分为现有技术，但是本发明并不限于上述实施例和对比例，在本领域技术人员具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种耐高温合金无缝管的制造方法，其特征在于，耐高温合金无缝管的其化学成分以重量百分比计为：Cr 20-23，Mo 8-10，Nb 3.15-4.15，Fe≤5，Mn≤0.5，Si≤0.5，Co<1，C<0.1，S<0.015，P<0.015，Cu<0.07，Al<0.4，Ti<0.4，余量为Ni和不可避免的微量元素；所述耐高温合金无缝管室温机械性能的技术指标为：屈服强度>345MPa，抗拉强度>750MPa,延伸率>30％；
耐高温合金无缝管的包括如下步骤：步骤一、真空冶炼；步骤二、铸造圆形管坯；步骤三、圆形管坯加热；步骤四、穿孔；步骤五、第一次除鳞；步骤六、冷轧；步骤七、脱脂；步骤八、热处理；步骤九、精整；步骤十、第二次除鳞；
其中：
所述步骤五第一次除鳞和步骤十第二次除鳞均采用物理除鳞方法，即采用设备将高压水和压缩空气混合喷出，高压水中混合有蛭石作为磨抛剂。
2.根据权利要求1所述的耐高温合金无缝管的制造方法，其特征在于，所述的高压水的水压≥15MPa，所述压缩空气的压力≥10MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为1-3％，所述蛭石的粒径≤0.8mm。
3.根据权利要求2所述的耐高温合金无缝管的制造方法，其特征在于，所述步骤五第一次除鳞，所述的高压水的水压35MPa，所述压缩空气的压力20MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为2.5％，所述蛭石的粒径0.8mm；
所述第二次除鳞，所述的高压水的水压20MPa，所述压缩空气的压力18MPa，所述蛭石在高压水中的重量百分比为2％，所述蛭石的粒径0.5mm。
4.根据权利要求1或2所述的耐高温合金无缝管的制造方法，其特征在于，从所述步骤三对圆形管坯加热所使用的加热炉到所述步骤四对圆形管坯进行穿孔的穿孔机之间设置了供圆形管坯通过的保温通道，确保圆形管坯加热出炉到穿孔机之间的降温幅度小于10度。
5.根据权利要求1或2所述的耐高温合金无缝管的制造方法，其特征在于，所述步骤四进行穿孔时，所使用的穿孔顶头设置有润滑剂喷射装置，可以在穿孔过程中不断将润滑剂从顶头喷出喷射在顶头与无缝管之间。
6.根据权利要求4所述的耐高温合金无缝管的制造方法，其特征在于，所述步骤四中喷射的润滑剂内添加1.5-2.5％的玻璃粉；所述步骤四中喷射的润滑剂内添加的玻璃粉的粒度为180-190目。
7.根据权利要求1或2所述的耐高温合金无缝管的制造方法，其特征在于，步骤六冷轧过程中所使用的芯棒外侧开设有出油孔，在冷轧过程中不断使润滑油从出油孔流出填充在在芯棒与无缝管内壁之间。
8.根据权利要求7所述的耐高温合金无缝管的制造方法，其特征在于，步骤六冷轧工序采用的冷轧顶头为多段曲线形。
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Denomination of invention: A manufacturing method of high temperature resistant alloy seamless pipe

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Granted publication date: 20170623

Pledgee: Zhejiang Nanxun Rural Commercial Bank branch Shuanglin Limited by Share Ltd.

Pledgor: HUZHOU GAOLIN STAINLESS STEEL TUBE MANUFACTURE Co.,Ltd.

Registration number: Y2021330001805