CN107338397A - 一种直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺，依次包括如下步骤，选取管坯、清洗除锈、润滑、多道次精密冷轧、软化热处理、润滑、去油、无氧热处理、酸洗、高精密冷拔、无氧热处理、内外表面清洗、物理检验、化学分析、磷化、外表面抛光、干燥、精整、涡流探伤、管体检验、超声波探伤、喷标入库。本发明所涉及的一种直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管的生产工艺，使得生产出的无缝钢管能够满足直喷燃油机对高压油轨用不锈钢管关于表面光洁程度、韧性、抗拉强度、屈服强度、低温冲击的要求，而且生产成本较低。

Description

一种直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺
技术领域
本发明涉及无缝钢管生产技术领域，尤其是一种直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺。
背景技术
为了更好的利用燃油资源，新型发动机必须使用高压共轨***。在共轨燃油***中，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管的油压实现精准控制，使得高压油管压力与发动机的转速无关，可以在幅度减少供油压力随动机转速的变化，使得发动机在所有转速范围内都能获得非常高的燃油压力。在整个液压***中，不断提高的喷射压力对高压油轨在使用过程的承压能力提出了更高的要求。
高压油轨一般是有无缝钢管制作，具有中空截面，周边没有接缝的圆形钢材，采用钢锭或者实心管坯经过穿孔制成毛管，然后经过热轧，冷轧，冷拔制成，无缝钢管大量用作输送流体的管道，如高压油管，具有抗弯强度，同时重量轻，同时要求残余应力小，韧性和抗拉强度较好。
发明内容
本发明的目的是提供一种直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢生产工艺，能够提供一种无缝不锈钢管满足直喷燃油机对高压油轨的表面光洁程度、韧性和抗拉强度的要求。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：本发明所涉及的一种直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管的生产工艺，依次按如下步骤，
步骤A、选取管坯，所选用的管坯包括如下百分比含量成分C：0.11发明0.13%、Ni：0.35发明0.55%、Si：0.12发明0.14%、Mn：0.67发明0.69%、Ti ：0.82发明0.86%、Cr：2.21发明2.25%、Nb：0.27发明0.29%、W：0.71发明0.73%、V：0.13发明0.16%、Mo：0.13发明0.15%、N：0.008发明0.010%、P：0.002发明0.004%、S：0.001发明0.003%，其余为Fe和不可避免杂质；选取的管坯进行检验，合格后进行加热、穿孔和打头；
步骤B、对步骤A处理后的不锈钢管进行清洗除锈和润滑；
步骤C、对步骤B处理后的不锈钢管进行多道次精密冷轧，精密冷轧后的不锈钢管的内外径留有其自身1%的余量；并在每道冷轧之间对不锈钢管进行软化热处理和润滑；
步骤D、对步骤C处理后的不锈钢管进行去油和无氧热处理；
步骤E、对步骤D处理后的不锈钢管进行酸洗；
步骤F、对步骤E处理后的不锈钢管采用高精密液压冷拔机进行高精密冷拔，使得冷拔后的不锈钢管的内外径符合设计的要求；
步骤H、对步骤F处理后的不锈钢管进行无氧热处理，再进行内外表面清洗和物理性能检验和化学分析；
步骤I、对步骤H处理后的不锈钢管进行矫直和切管，得到所需要长度的不锈钢管；
步骤J、对步骤I处理后的不锈钢管进行磷化和外表面抛光；
步骤K、对步骤J处理后的不锈钢进行干燥、精整、涡流探伤、管体检验、超声波探伤；检验和探伤合格后的不锈钢管喷标入库。
作为上述方案的进一步说明，所述步骤A中，对原料管坯的加热温度为1000~1100℃，而后根据不同钢管壁厚保温时间为40~80分钟；在直流变频穿孔机上对加热后的管坯进行穿孔，穿孔温度为950~1050℃，并进行打头。
作为上述方案的进一步说明，步骤B中，所述的清洗除绣是使用硫酸对不锈钢管进行清洗，硫酸溶液浓度控制在5发明10%，温度控制在50发明60℃。
作为上述方案的进一步说明，步骤C中，对不锈钢管进行2发明5次道次精密冷轧加工，其中最后一道次精密冷轧加工的延伸系数为1.6发明2，除此以外的其他道次的精密冷轧加工的延伸系数为1发明1.5；并在两相邻道次精密冷轧之间进行软化热处理和润滑，其中最后一个道次的软化处理温度为750发明790℃，冷却方式为水雾冷却，冷却速度为10发明20℃/s；除此之处其他道次的软化处理温度为780℃，采用空气冷却的方式。
作为上述方案的进一步说明，步骤E中，所述的酸洗是将不锈钢管浸入酸洗槽中，酸洗槽中预先注入了酸洗液，酸洗温度为为室温，酸洗时间为30～60min，酸洗结束后取出不锈钢管用水冲洗干净即可；所述的酸洗液包括浓度98%的浓硫酸、过硫酸铵、氟化钾、8～羟基喹啉、氯化钠、硫脲、十二烷基苯磺酸钠和去离子水；其中，98%的浓硫酸的质量百分比为10～20%，过硫酸铵的质量百分比为3～5%，氟化钾的质量百分比为3～4%，8～羟基喹啉的质量百分比为1～1.5%，氯化钠的质量百分比为0.3～0.5%，硫脲的质量百分比为0.1～0.3%，十二烷基苯磺酸钠的质量百分比为0.05～0.1%，余量为去离子水。
作为上述方案的进一步说明，步骤D和步骤H中，所述的无氧热处理是将不锈钢管置于充满保护气体的热处理装置中，热处理装置中的气压为0.5发明0.6MPa，热处理温度为1000发明1100℃，热处理时间为400发明450s；再将不锈钢管移至充满保护气体的冷却装置中，气压为0.5发明0.6MPa，自然冷却。
作为上述方案的进一步说明，所述的保护气体为氢气与氮气所混合，其体积比为1：2发明1：3。
作为上述方案的进一步说明，步骤J中所述的磷化采用中温锰锌系磷化工艺。
作为上述方案的进一步说明，步骤J中，所述的磷化所使用的磷化液的pH值为2.0发明2.3，磷化温度为65发明75℃，磷化时间为15发明20min；所述的磷化液中含有磷酸锌、磷酸锰和磷酸铁，磷酸锌的含量为15发明20g/L，磷酸锰的含量为20发明30g/L，磷酸铁的含量为20发明30g/L。
本发明的有益效果是：本发明所涉及的一种直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管的生产工艺，使得生产出的无缝钢管能够满足直喷燃油机对高压油轨用不锈钢管关于表面光洁程度、韧性、抗拉强度、屈服强度、低温冲击的要求，而且生产成本较低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例一
本实施例所涉及的一种直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管的生产工艺，依次按如下步骤，
步骤A、选取管坯，所选用的管坯包括如下百分比含量成分C：0.11%、Ni：0.35发明%、Si：0.12%、Mn：0.67%、Ti：0.82%、Cr：2.21%、Nb：0.27发明%、W：0.71%、V：0.13%、Mo：0.13%、N：0.008%、P：0.002%、S：0.001%，其余为Fe和不可避免杂质；选取的管坯进行检验，合格后进行加热、穿孔和打头；对原料管坯的加热温度为1000℃，而后根据不同钢管壁厚保温时间为80分钟；在直流变频穿孔机上对加热后的管坯进行穿孔，穿孔温度为950℃，并进行打头。
选取的管坯中，碳可以提高屈服点和抗拉强度；硅可以作为还原剂和脱氧剂，能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用；锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，使得钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，提高耐磨性；铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性；镍可以提高钢的强度，保持良好的塑性和韧性，对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力；钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，提高机械性能；钛是强脱氧剂，能使钢的内部组织致密，细化晶粒力，降低时效敏感性和冷脆性，改善焊接性能，避免晶间腐蚀；钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性；铌能细化晶粒，降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，改善焊接性能，防止晶间腐蚀现象。
步骤B、对步骤A处理后的不锈钢管进行清洗除锈和润滑；所清洗除绣是使用硫酸对不锈钢管进行清洗，硫酸溶液浓度控制在5%，温度控制在50℃。
步骤C、对步骤B处理后的不锈钢管进行多道次精密冷轧，精密冷轧后的不锈钢管的内外径留有其自身1%的余量；并在每道冷轧之间对不锈钢管进行软化热处理和润滑；对不锈钢管进行2次道次精密冷轧加工，其中最后一道次精密冷轧加工的延伸系数为1.6，除此以外的其他道次的精密冷轧加工的延伸系数为1；并在两相邻道次精密冷轧之间进行软化热处理和润滑，其中最后一个道次的软化处理温度为750，冷却方式为水雾冷却，冷却速度为10℃/s；除此之处其他道次的软化处理温度为780℃，采用空气冷却的方式。
步骤D、对步骤C处理后的不锈钢管进行去油和无氧热处理；去油是将不锈钢管浸入到除油溶液中，除油温度为70℃，浸泡10分钟；所述的除油溶液中含有氢氧化钠、碳酸氢钠、磷酸钠、硅酸钠；所述氢氧化钠的质量百分比为8%，所述碳酸氢钠的质量百分比为1.5%，所述磷酸钠的质量百分比为3%，所述硅酸钠的质量百分比为1，余量为水。
无氧热处理是将不锈钢管置于充满保护气体的热处理装置中，热处理装置中的气压为0.5MPa，热处理温度为1000℃，热处理时间为400s；再将不锈钢管移至充满保护气体的冷却装置中，0.5MPa，气压为，自然冷却。保护气体为氮气与氢气所混合，其体积比为1：2。
步骤E、对步骤D处理后的不锈钢管进行酸洗；酸洗是将不锈钢管浸入酸洗槽中，酸洗槽中预先注入了酸洗液，酸洗温度为为室温，酸洗时间为30min，酸洗结束后取出不锈钢管用水冲洗干净即可；所述的酸洗液包括浓度98%的浓硫酸、过硫酸铵、氟化钾、8～羟基喹啉、氯化钠、硫脲、十二烷基苯磺酸钠和去离子水；其中，98%的浓硫酸的质量百分比为10%，过硫酸铵的质量百分比为3%，氟化钾的质量百分比为3%，8～羟基喹啉的质量百分比为1%，氯化钠的质量百分比为0.3%，硫脲的质量百分比为0.1%，十二烷基苯磺酸钠的质量百分比为0.05%，余量为去离子水。
高压油轨用不锈钢管热处理后，表面产生一层氧化铁皮，掩盖了钢管表面存在的缺陷，带来质量隐患，钢管表面氧化铁皮的存在降低了润滑剂和钢基体的结合能力，润滑效果变差，拔制的摩擦系数增大，容易造成断头，抖文等缺陷，消除氧化铁皮的方法采用化学方法来进行酸洗。
步骤F、对步骤E处理后的不锈钢管采用高精密液压冷拔机进行高精密冷拔，使得冷拔后的不锈钢管的内外径符合设计的要求；
步骤H、对步骤F处理后的不锈钢管进行无氧热处理，再进行内外表面清洗和物理性能检验和化学分析；无氧热处理是将不锈钢管置于充满保护气体的热处理装置中，热处理装置中的气压为0.5MPa，热处理温度为1000℃，热处理时间为400s；再将不锈钢管移至充满保护气体的冷却装置中，0.5MPa，气压为，自然冷却。保护气体为氮气与氢气所混合，其体积比为1：2。
步骤I、对步骤H处理后的不锈钢管进行矫直和切管，得到所需要长度的不锈钢管；
步骤J、对步骤I处理后的不锈钢管进行磷化和外表面抛光；磷化采用中温锰锌系磷化工艺。磷化所使用的磷化液的pH值为2.0，磷化温度为65℃，磷化时间为15min；所述的磷化液中含有磷酸锌、磷酸锰和磷酸铁，磷酸锌的含量为15g/L，磷酸锰的含量为20g/L，磷酸铁的含量为20g/L。
磷化可提高不锈钢管的耐蚀性。磷化膜虽薄，但由于是一层非金属的不导电隔离层，能使金属工件表面的优良导体转变为不良导体，抑制金属工件表面微电池的形成，进而有效阻止涂膜的腐蚀。还可提高不锈钢基体与涂层间或其他有机精饰层间的附着力。一方面，磷化膜与金属工件是一个结合紧密的整体结构，另一方面，磷化膜具有多孔性，使涂料可以渗透到这些孔隙之中，涂料与磷化膜紧密结合，附着力提高。磷化亦可提供清洁表面，磷化膜只有在无油污和无锈层的金属工件表面才能生长，因此，经过磷化处理的金属工件，可以提供清洁、均匀、无油脂和无锈蚀的表面。还可改善不锈钢管的冷加工性能和改进表面摩擦性能，以促进其滑动。
步骤K、对步骤J处理后的不锈钢进行干燥、精整、涡流探伤、管体检验、超声波探伤；检验和探伤合格后的不锈钢管喷标入库。
实施例二
本实施例所涉及的一种直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管的生产工艺，依次按如下步骤，
步骤A、选取管坯，所选用的管坯包括如下百分比含量成分C：0.13%、Ni：0.55%、Si：0.14%、Mn：0.69%、Ti ：0.86%、Cr：2.25%、Nb：0.29%、W：0.73%、V：0.16%、Mo：0.15%、N：0.010%、P：0.004%、S：0.003%，其余为Fe和不可避免杂质；选取的管坯进行检验，合格后进行加热、穿孔和打头；对原料管坯的加热温度为1100℃，而后根据不同钢管壁厚保温时间为40分钟；在直流变频穿孔机上对加热后的管坯进行穿孔，穿孔温度为050℃，并进行打头。
步骤B、对步骤A处理后的不锈钢管进行清洗除锈和润滑；所清洗除绣是使用硫酸对不锈钢管进行清洗，硫酸溶液浓度控制在10%，温度控制在60℃。
步骤C、对步骤B处理后的不锈钢管进行多道次精密冷轧，精密冷轧后的不锈钢管的内外径留有其自身1%的余量；并在每道冷轧之间对不锈钢管进行软化热处理和润滑；对不锈钢管进行5次道次精密冷轧加工，其中最后一道次精密冷轧加工的延伸系数为2，除此以外的其他道次的精密冷轧加工的延伸系数为1.5；并在两相邻道次精密冷轧之间进行软化热处理和润滑，其中最后一个道次的软化处理温度为790℃，冷却方式为水雾冷却，冷却速度为20℃/s；除此之处其他道次的软化处理温度为780℃，采用空气冷却的方式。
步骤D、对步骤C处理后的不锈钢管进行去油和无氧热处理；去油是将不锈钢管浸入到除油溶液中，除油温度为80℃，浸泡5分钟；所述的除油溶液中含有氢氧化钠、碳酸氢钠、磷酸钠、硅酸钠；所述氢氧化钠的质量百分比为12%，所述碳酸氢钠的质量百分比为2.5%，所述磷酸钠的质量百分比为4%，所述硅酸钠的质量百分比为2%，余量为水。
无氧热处理是将不锈钢管置于充满保护气体的热处理装置中，热处理装置中的气压为0.6MPa，热处理温度为1100℃，热处理时间为450s；再将不锈钢管移至充满保护气体的冷却装置中，0.6MPa，气压为，自然冷却。保护气体为氮气与氢气所混合，其体积比为1：3。
步骤E、对步骤D处理后的不锈钢管进行酸洗；酸洗是将不锈钢管浸入酸洗槽中，酸洗槽中预先注入了酸洗液，酸洗温度为为室温，酸洗时间为60min，酸洗结束后取出不锈钢管用水冲洗干净即可；所述的酸洗液包括浓度98%的浓硫酸、过硫酸铵、氟化钾、8～羟基喹啉、氯化钠、硫脲、十二烷基苯磺酸钠和去离子水；其中，98%的浓硫酸的质量百分比为120%，过硫酸铵的质量百分比为5%，氟化钾的质量百分比为4%，8～羟基喹啉的质量百分比为1.5%，氯化钠的质量百分比为0.5%，硫脲的质量百分比为0.3%，十二烷基苯磺酸钠的质量百分比为0.1%，余量为去离子水。
步骤F、对步骤E处理后的不锈钢管采用高精密液压冷拔机进行高精密冷拔，使得冷拔后的不锈钢管的内外径符合设计的要求；
步骤H、对步骤F处理后的不锈钢管进行无氧热处理，再进行内外表面清洗和物理性能检验和化学分析；无氧热处理是将不锈钢管置于充满保护气体的热处理装置中，热处理装置中的气压为0.6MPa，热处理温度为1100℃，热处理时间为450s；再将不锈钢管移至充满保护气体的冷却装置中，0.6MPa，气压为，自然冷却。保护气体为氮气与氢气所混合，其体积比为1：3。
步骤I、对步骤H处理后的不锈钢管进行矫直和切管，得到所需要长度的不锈钢管；
步骤J、对步骤I处理后的不锈钢管进行磷化和外表面抛光；磷化采用中温锰锌系磷化工艺。磷化所使用的磷化液的pH值为2.3，磷化温度为75℃，磷化时间为20min；所述的磷化液中含有磷酸锌、磷酸锰和磷酸铁，磷酸锌的含量为20g/L，磷酸锰的含量为30g/L，磷酸铁的含量为30g/L。
步骤K、对步骤J处理后的不锈钢进行干燥、精整、涡流探伤、管体检验、超声波探伤；检验和探伤合格后的不锈钢管喷标入库。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺，其特征在于，依次按如下步骤，
步骤A、选取管坯，所选用的管坯包括如下百分比含量成分C：0.11～0.13%、Ni：0.35～0.55%、Si：0.12～0.14%、Mn：0.67～0.69%、Ti ：0.82～0.86%、Cr：2.21～2.25%、Nb：0.27～0.29%、W：0.71～0.73%、V：0.13～0.16%、Mo：0.13～0.15%、N：0.008～0.010%、P：0.002～0.004%、S：0.001～0.003%，其余为Fe和不可避免杂质；选取的管坯进行检验，合格后进行加热、穿孔和打头；
步骤B、对步骤A处理后的不锈钢管进行清洗除锈和润滑；
步骤C、对步骤B处理后的不锈钢管进行多道次精密冷轧，精密冷轧后的不锈钢管的内外径留有其自身1%的余量；并在每道冷轧之间对不锈钢管进行软化热处理和润滑；
步骤D、对步骤C处理后的不锈钢管进行去油和无氧热处理；
步骤E、对步骤D处理后的不锈钢管进行酸洗；
步骤F、对步骤E处理后的不锈钢管采用高精密液压冷拔机进行高精密冷拔，使得冷拔后的不锈钢管的内外径符合设计的要求；
步骤H、对步骤F处理后的不锈钢管进行无氧热处理，再进行内外表面清洗和物理性能检验和化学分析；
步骤I、对步骤H处理后的不锈钢管进行矫直和切管，得到所需要长度的不锈钢管；
步骤J、对步骤I处理后的不锈钢管进行磷化和外表面抛光；
步骤K、对步骤J处理后的不锈钢进行干燥、精整、涡流探伤、管体检验、超声波探伤；检验和探伤合格后的不锈钢管喷标入库。
2.如权利要求1所述的直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺，其特征在于，所述步骤A中，对原料管坯的加热温度为1000~1100℃，而后根据不同钢管壁厚保温时间为40~80分钟；在直流变频穿孔机上对加热后的管坯进行穿孔，穿孔温度为950~1050℃，并进行打头。
3.如权利要求1所述的直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺，其特征在于，步骤B中，所述的清洗除绣是使用硫酸对不锈钢管进行清洗，硫酸溶液浓度控制在5～10%，温度控制在50～60℃。
4.如权利要求1所述的直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺，其特征在于，步骤C中，对不锈钢管进行2～5次道次精密冷轧加工，其中最后一道次精密冷轧加工的延伸系数为1.6～2，除此以外的其他道次的精密冷轧加工的延伸系数为1～1.5；并在两相邻道次精密冷轧之间进行软化热处理和润滑，其中最后一个道次的软化处理温度为750～790℃，冷却方式为水雾冷却，冷却速度为10～20℃/s；除此之处其他道次的软化处理温度为780℃，采用空气冷却的方式。
5.如权利要求1所述的直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺，其特征在于，步骤E中，所述的酸洗是将不锈钢管浸入酸洗槽中，酸洗槽中预先注入了酸洗液，酸洗温度为为室温，酸洗时间为30～60min，酸洗结束后取出不锈钢管用水冲洗干净即可；所述的酸洗液包括浓度98%的浓硫酸、过硫酸铵、氟化钾、8～羟基喹啉、氯化钠、硫脲、十二烷基苯磺酸钠和去离子水；其中，98%的浓硫酸的质量百分比为10～20%，过硫酸铵的质量百分比为3～5%，氟化钾的质量百分比为3～4%，8～羟基喹啉的质量百分比为1～1.5%，氯化钠的质量百分比为0.3～0.5%，硫脲的质量百分比为0.1～0.3%，十二烷基苯磺酸钠的质量百分比为0.05～0.1%，余量为去离子水。
6.如权利要求1所述的直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺，其特征在于，步骤D和步骤H中，所述的无氧热处理是将不锈钢管置于充满保护气体的热处理装置中，热处理装置中的气压为0.5～0.6MPa，热处理温度为1000～1100℃，热处理时间为400～450s；再将不锈钢管移至充满保护气体的冷却装置中，气压为0.5～0.6MPa，自然冷却。
7.如权利要求5所述的直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺，其特征在于，所述的保护气体为氢气与氮气所混合，其体积比为1：2～1：3。
8.如权利要求1所述的直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺，其特征在于，步骤J中所述的磷化采用中温锰锌系磷化工艺。
9.如权利要求7所述的直喷燃油机高压油轨用无缝不锈钢管生产工艺，其特征在于，步骤J中，所述的磷化所使用的磷化液的pH值为2.0～2.3，磷化温度为65～75℃，磷化时间为15～20min；所述的磷化液中含有磷酸锌、磷酸锰和磷酸铁，磷酸锌的含量为15～20g/L，磷酸锰的含量为20～30g/L，磷酸铁的含量为20～30g/L。
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