CN106282511A - 一种双相不锈钢无缝管的制管方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双相不锈钢无缝管的制管方法,包括管坯加热—穿孔→第一次冷轧→中间品热处理→精正→第二次冷轧→成品热处理→精正,所述中间品热处理温度1070℃-1090℃,满足冷轧成品顺利进行的同时,控制α相含量为48-52%;所述成品热处理温度1030~1060℃,满足成品α相45-50%的含量要求,同时保证成品力学性能要求;在所述中间品热处理和成品热处理中,保温系数为3.0~4.0min/mm壁厚,保温时间=保温系数×钢管壁厚。本发明通过改良工艺,可以防止成品α相含量偏高,并满足成品力学性能要求。同时使得二相组织均匀,避免轧制成品困难和成品α相含量不均匀。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝管的制造方法,尤其是指双相不锈钢S31803、S32205(标准ASTM A789、ASTM A90中牌号)无缝管冷加工生产中铁素体相(α相)含量控制。
背景技术
常规不锈钢为奥氏体型不锈钢,为单相组织。奥氏体-铁素体型双相不锈钢为二相组织,通常要求控制二相比,保证双相不锈钢的基本性能要求。但在双相不锈钢无缝管国外标准ASTM A789、ASTM A90中无明确要求,国内标准GB/T21833中提出了二相比要求(α相含量应为40~60%),中国石油集团旗下的一家知名企业,要求双相不锈钢S31803成品管α相含量在45~50%,以达到最佳耐腐蚀性能,同时还要求满足标准ASTM A789要求。
经资料查阅和专利检索,无相关双相不锈钢无缝管成品管α相含量控制文献资料和专利资料(共检索出5条专利信息,从摘要内容来看,涉及到化学成分、冷轧、冷拔、热处理等,相关的信息为0条)。
宝钢特钢有限公司批量生产S31803奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝管,主要工艺流程为:管坯加热—穿孔→第一次冷轧(中间品)→中间品热处理→精正(矫直、酸洗、磨光)→第二次冷轧(成品)→成品热处理→精正(矫直、酸洗、检验)。
工艺简要说明:
1)管坯加热——加热炉对管坯(实心圆钢)加热至热穿孔所需温度。
2)穿孔——由辊式斜轧穿孔机对圆钢(管坯)进行穿孔,变成空心毛管,由于毛管外形、表面质量等达不到成品管技术要求,需对毛管冷加工(冷轧)。
3)冷轧——由冷轧管机在室温条件下对毛管进行冷轧,达到成品管所要求的表面质量、尺寸精度等要求。由于冷轧双相钢无缝管变形量的限制,通常情况下需要二次(或多次)冷轧,才能达到所要求的成品规格。冷轧前需对毛管磨修表面缺陷、平端口、酸洗等辅助工序。
4)热处理——冷轧后中间规格,由于加工硬化,需要进行中间热处理,才能再次进行冷轧。
冷轧成品后钢管表面质量、尺寸精度等满足了成品管要求,但理化性能不能满足技术要求,需对冷轧后成品管进行热处理,使成品理化性能满足技术要求。
5)矫直——采用辊式矫直机对热处理后钢管出现的弯曲进行矫直,保证成品钢管的平直度。
6)酸洗——热处理后表面生产氧化皮,需用酸洗方法去除。(光亮热处理后不产生氧化皮,但热处理成本很高,用在核电、航天等产品,一般产品不采用。)
7)磨光——由磨光机对钢管表面进行磨光(砂轮对金属表面磨削),消除双相钢无缝管外表面小裂纹及麻点、压坑、搭铁等点状缺陷。
采用现有制管工艺及流程,不同热处理工艺生产的双相不锈钢无缝管成品α相含量在50~60%(部分钢管成品同一截面α相含量不均匀,低的50%、高的55%,也不满足技术要求),α相波动较大且偏高(见下表1),达不到用户技术要求。
双相不锈钢无缝管成品α相含量波动和不均匀性主要影响因素为化学成分和热处理工艺,此钢化学成分符合标准要求,不同热处理工艺(相关文献推荐温度1020~1100℃,相关专利保温时间为4~6min)条件下,成品管α相含量如下(钢管代表规格φ19×2mm):
1、冷轧中间品后采用1080~1100℃高温热处理工艺,保温时间6±1min,按现有冷轧变形工艺要求,冷轧成品管较为顺利,经成品热处理后检验,成品α相含量在55~60%,少量为60%,不满足技术要求。
2、冷轧中间品后采用1020~1040℃低温热处理工艺,保温时间4±1min,按现有冷轧变形工艺要求,冷轧成品管极为困难,冷轧时管端开裂、并且轧机顶头产生断裂,无法实现正常批量生产。
3、冷轧中间品后采用1050~1070℃低温热处理工艺,保温时间4~6min,按现有冷轧变形工艺要求,轧制困难,部分管端出现开裂,成品α相含量在50~55%,同一截面α相含量不均匀,低的为50%、高的为55%,也不满足技术要求。
表1 不同热处理工艺成品α相含量
热处理温度 | 保温时间 | 按变形工艺 | 成品α相含量 |
1080~1100℃ | 6±1min | 轧制顺利 | 55~60%,少量60% |
1050~1070℃ | 4~6min | 轧制困难 | 50~55%,呈不均匀 |
1020~1040℃ | 4±1min | 轧制及为困难 | / |
上述热处理、变形工艺表明,采用中高温度热处理后生产的成品,其α相含量不能满足技术要求,且中温热处理后轧制困难;采用低温热处理后轧制极为困难,无法实现正常批量生产。
成品α相含量的控制方法,成为双相不锈钢无缝管制造的技术关键。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于提供一种可以有效控制成品α相含量的双相不锈钢无缝管制造方法。
本发明的技术方案是,一种双相不锈钢无缝管的制管方法,包括管坯加热—穿孔→第一次冷轧→中间品热处理→精正→第二次冷轧→成品热处理→精正,
所述中间品热处理温度1070℃-1090℃,满足冷轧成品顺利进行的同时,控制α相含量为48-52%;
所述成品热处理温度1030~1060℃,满足成品α相45-50%的含量要求,同时保证成品力学性能要求;
在所述中间品热处理和成品热处理中,保温系数为3.0~4.0min/mm壁厚,保温时间=保温系数×钢管壁厚。
中间品热处理控制α相范围为48-52%;通过限制上限温度来防止α相含量增加,增加保温时间即采用保温系数法来保证α相含量均匀性。成品α相要求范围是45~50%。
保温时间适用于中间品和成品,保温时间按钢管壁厚计算,如钢管壁厚相同则保温时间相同。一般成品壁厚小于中间品壁厚,成品保温时间少于中间品保温时间。采用保温系数法确定保温时间,对于不同壁厚的钢管更为合理,避免由于钢管壁厚增加而达不到所需保温时间而产生α相含量不均匀性。
根据本发明的一种双相不锈钢无缝管的制管方法,优选的是,所述保温时间≤30min。即大规格厚壁管保温时间≤30min。
力学性能是指抗拉强度Rm、规定非比例延伸强度Rp0.2和断后伸长率,本发明要求双相不锈钢无缝管Rm≥620MPa、Rp0.2≥450MPa、A≥25%。
与原有主要工艺相比,现有热处理工艺对中间品和成品采用不同热处理工艺,同时按系数确定不同规格保温时间。针对钢管不同规格(壁厚),采用保温系数确定不同保温时间更为合理,使热处理后组织更为均匀,满足成品α相含量要求。
本发明的有益效果是:
1、中间品采用相对高温热处理,防止低温热处理而不能进行正常轧制成品;成品采用相对低温热处理,防止成品α相含量偏高,并满足成品力学性能要求。
2、按保温系数确定钢管不同规格(壁厚)保温时间更为合理,防止由于保温时间不足造成二相组织不均匀,使轧制成品困难和成品α相含量不均匀。
具体实施方式
实施例1(钢管代表规格φ19×2mm)
1、管坯加热—穿孔(φ65×5)→第一次冷轧(φ38×3)→中间品热处理(中温处理,按系数保温)→精正→第二次冷轧(φ19*2)→成品热处理(低温处理,按系数保温)→成品精正→入库。
2、管坯加热—穿孔(φ65×5)→第一次冷轧(φ38×3),为原有常规工艺。
3、中间品热处理(中温处理,按系数保温),为现有新工艺,在辊底式热处理炉中热处理,温度设定1080℃,保温系数取3.0min/mm、保温时间为9min。
4、成品精正→第二次冷轧(φ19*2),为原有常规工艺。
5、成品热处理(低温处理,按系数保温),为现有新工艺,在辊底式热处理炉中热处理,成品温度设定1030℃,保温系数取3.0min/mm、保温时间为6min,生产至成品,力学性能合格,α相含量46%,满足技术要求(见下表2)。
6、成品精正→入库,为原有常规工艺。
实施例2(钢管代表成品规格φ19×2mm)
1、管坯加热—穿孔(φ65×5)→第一次冷轧(φ38×3)→中间品热处理(中温处理,按系数保温)→精正→第二次冷轧(φ19*2)→成品热处理(低温处理,按系数保温)→成品精正→入库。
2、管坯加热—穿孔(φ65×5)→第一次冷轧(φ38×3),为原有常规工艺。
3、中间品热处理(中温处理,按系数保温),为现有新工艺,在辊底式热处理炉中热处理,温度设定1080℃,保温系数取4.0min/mm、保温时间12min。
4、精正→第二次冷轧(φ19*2),为原有常规工艺。
5、成品热处理(低温处理,按系数保温),为现有新工艺,在辊底式热处理炉中热处理,成品温度设定1060℃,保温系数取4.0min/mm、保温时间为8min,生产至成品,力学性能合格,α相含量50%,满足技术要求(见下表2)。
6、成品精正→入库,为原有常规工艺。
实施例3(钢管代表成品规格38×3mm)
1、管坯加热—穿孔(φ76×7)→第一次冷轧(φ57×4.5)→中间品热处理(中温处理,按系数保温)→精正→第二次冷轧(φ38*3)→成品热处理(低温处理,按系数保温)→成品精正→入库。
2、管坯加热—穿孔(φ76×7)→第一次冷轧(φ57×4.5),为原有常规工艺。
3、中间品热处理(中温处理,按系数保温),为现有新工艺,在辊底式热处理炉中热处理,温度设定1080℃,保温系数取3.5min/mm、保温时间16min。
4、精正→第二次冷轧(φ38*3),为原有常规工艺。
5、成品热处理(低温处理,按系数保温),为现有新工艺,在辊底式热处理炉中热处理,成品温度设定1040℃,保温系数取3.5min/mm、保温时间为10.5min,生产至成品,力学性能合格,α相含量48%,满足技术要求(见下表2)。
6、成品精正→入库,为原有常规工艺。
表2 实施方式与α相含量
钢管加热、穿孔、冷轧等其它工序为钢管常规工序,实施过程顺利,成品表面质量良好,未出现对环保和安全方面的影响。
通过上述实施方式,2013年全年生产了此用户合同6个冶炼炉号,250吨成品,产品表面质量、成品力学性能符合产品标准要求,成品α相含量在45~50%之间,满足用户技术要求,具有较好的经济效益和社会效益。
Claims (3)
1.一种双相不锈钢无缝管的制管方法,包括管坯加热—穿孔→第一次冷轧→中间品热处理→精正→第二次冷轧→成品热处理→精正,其特征在于:
所述中间品热处理温度1070℃-1090℃,满足冷轧成品顺利进行的同时,控制α相含量为48-52%;
所述成品热处理温度1030~1060℃,满足成品α相45-50%的含量要求,同时保证成品力学性能要求;
在所述中间品热处理和成品热处理中,保温系数为3.0~4.0min/mm壁厚,保温时间=保温系数×钢管壁厚。
2.根据权利要求1所述的一种双相不锈钢无缝管的制管方法,其特征在于,所述保温时间≤30min。
3.根据权利要求1所述的一种双相不锈钢无缝管的制管方法,其特征在于,所述双相不锈钢无缝管的Rm≥620MPa、Rp0.2≥450MPa、A≥25%。
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