17-7ph厚壁無縫管制管方法

2023-08-10 03:10:51 1

專利名稱：：17-7ph厚壁無縫管制管方法
技術領域：
：本發明涉及冶金行業沉澱硬化不鏽鋼無縫管的制管方法，尤其是指厚壁管的冷軋、尺寸公差和磁性能的控制方法。
背景技術：
：不鏽鋼是比較常見的合金鋼，包括鐵素體不鏽鋼、奧氏體不鏽鋼、馬氏體不鏽鋼、雙相不鏽鋼和沉澱硬化不鏽鋼。0Crl7Ni7Al是沉澱硬化不鏽鋼的典型牌號，具有較好的抗點蝕能力和良好的抗晶間腐蝕性能，具有比奧氏體不鏽鋼1Crl8Ni9Ti更為優越的抗磨蝕性能。除良好的耐蝕性能外，具有較高的強度、硬度及良好的塑性，具有較好的綜合力學性能。此類不鏽鋼主要牌號有0Crl7Ni4Cu4Nb(17-4PH)、0Crl7Ni7Al(17-7PH)、0Crl5Ni5Cu2Ti(15-5PH)等。其中典型牌號0Crl7Ni7Al不鏽鋼標準化學成分質量百分比C《0.09、Si《1.00、Mn《1.00、S《0.030、P《0.035、Crl6.0018.00、Ni6.507.75、Al《0.75、Cu《0.50。0Crl7Ni7Al(17-7PH)為低碳鋼，17-7PH厚壁無縫管，其力學性能要求Rm>1140MPa、Rp0.2>965MPa;磁性能要求磁導率ii=100124MH/m。現有17-7K1厚壁無縫管的製造方法為1、冷變形，採用全冷拔工藝，冷拔變形量小(《20%);2、熱處理，中間熱處理採用連續式輥底爐固溶處理，成品熱處理採用固溶+時效處理；3、酸洗，採用合金鋼酸洗工藝H2S04酸洗，或採用不鏽鋼酸洗工藝HF+HN03酸洗；4、成品尺寸偏差控制。上述現有製造方法存在如下問題1、冷變形，採用全冷拔工藝，包括芯徑拔制、外徑拔制，冷拔變形量小(《20%)，生產道次較多，在拔制過程中產生內外表面拉毛(直道)現象，經多道次拔制後，表面質量較差。外徑拔制時出現管體縱向開裂。2、熱處理，成品熱處理後磁導率部分不合格，成品熱處理工藝不能完全保證磁導率滿足技術要求。3、酸洗，採用合金鋼酸洗工藝H2S04酸洗，氧化皮較難清除。採用不鏽鋼酸洗工藝HF+HN03酸洗，表面呈灰黑色，酸洗時間稍長，表面產生腐蝕(表面無光澤並起沙)，酸洗表面質量較差。4、成品尺寸偏差控制，拔制控制按公差中間值控制。因接近成品規格時內孔較小，內孔潤滑較為困難，生產到成品時，尺寸發生了較大變化，外徑拔制時壁厚減小量超出預期，超出下偏差。成品經固溶+時效處理和酸洗後，外徑也出現較大收縮量，經成品檢驗超出下偏差。
發明內容本發明的目的在於提供一種17-7ra厚壁無縫管制管方法，減少冷加工道次；防止管材縱向開裂、滿足成品磁導率要求、提供表面質量、控制成品尺寸。為達到上述目的，本發明的技術方案是，17-7PH厚壁無縫管制管方法，其包括如下步驟，1)冷變形，採用冷軋+冷拔聯合生產工藝，外徑縮小率控制在2532%，壁厚減薄率控制在1620%，變形量控制在3850%;其中，冷軋時，軋制壁厚(外徑拔制前鋼管壁厚)=成品壁厚+外徑拔制後壁厚減小量(35%X成品壁厚)；冷拔時，外徑縮小率控制在1015%，變形量控制在1320%，拔制速度控制在35m/min;成品拔制外徑=最終成品外徑+固溶和酸洗後外徑減小量(0.300.40mm)2)外徑拔制後即進行低溫烘烤，烘烤溫度20030(TC，烘烤時間2030min，可避免管材縱向開裂；3)熱處理，中間熱處理採用連續式輥底爐，固溶溫度1050108(TC，保溫時間控制在3560min;成品熱處理採用連續式輥底爐，熱處理工藝為固溶+時效處理，固溶溫度10401060。C，保溫時間2030min;4)酸洗，酸洗溫度控制在4060。C，酸洗時間控制在1520min;5)矯直，去油、脫脂、切管、錘頭。進一步，冷軋時，管料內徑與軋機芯棒之間的間隙值控制在24mm。又，酸洗採用混酸酸洗工藝，酸洗溶液配比為HF濃度35%，HN03濃度1518%，以質量百分比計。本發明冷加工生產工藝流程錘頭_酸洗_潤滑_冷拔_去油_錘頭_熱處理_矯直_酸洗_潤滑_冷拔(循環至成品)_去油_熱處理_矯直_切管_酸洗_成品檢驗_包裝入庫。在本發明中，冷變形採用冷軋+冷拔聯合生產工藝代替原有全冷拔工藝，提高冷變形量，減少冷加工道次。採用軋機軋制代替芯徑拔制。因屬厚壁管軋制，軋制時有一定難度，在軋制過程中，由於管料重，串動嚴重，出現"衝"和"管料轉動不足"等現象，造成產品質量不合格。(衝——是厚壁管在軋制過程中產生的現象，原因是在變形區內變形過分集中、軋制力大，造成軋輥彈跳過大，且機頭在前後極限運動時產生較大的衝擊力而造成被軋鋼管向前猛進。轉動不足——是厚壁管比一般規格管重且軋制時如長度較長，更增加了單支重量，在軋制過程中更容易產生轉動不夠，造成耳子、稜角等缺陷。)厚壁管冷軋技術操作要點減小管料內徑與軋機芯棒之間的間隙，間隙值控制在24mm，軋制時減小了芯棒彈性彎曲，有效控制了芯棒工作錐的軸向竄動，避免管料〃衝"現象；修磨孔型前後迴轉開口，在原寬度尺寸上放大O.100.20mm，使管坯在前後旋轉時減少切向阻力，有效解決了"管料轉動不足"現象。外徑縮小率控制在2532%，壁厚減薄率控制在1620%，變形量控制在3850%(冷軋變形量過大會造成鋼管頭部喇叭形開裂)，冷軋管機車速控制在4550次/min;採用外徑拔制方式(外模控制外徑減小，無內模控制壁厚變化)拔製成品和成品前一規格，因最後二道冷變形規格內孔較小，軋制極困難，故採用外徑拔制方式。在外徑拔制後出現縱向開裂，出現開裂時間為一小時至數小時。產生原因i7-7ra厚壁管外徑拔制變形不滲透，產生較大內應力，從而造成縱向開裂。外徑拔制低溫烘烤法操作要點外徑拔制後即進行低溫烘烤，烘烤溫度20030(TC，烘烤時間2030min，可避免管材縱向開裂。外徑縮小率控制在1015%，變形量控制在1320%(冷拔變形量過大更易造成鋼管縱向開裂)，拔制速度控制在35m/min。3、成品尺寸偏差控制成品壁厚偏差控制法接近成品規格時，因管材內孔較小，軋制極為困難，採用外徑拔制方式(外模控制外徑減小，無內模控制壁厚變化)，在外徑拔制過程中壁厚會變化(減薄)，厚壁管拔制壁厚減薄量較大(常規規格壁厚變化較小)，多道次外徑拔制時壁厚變化量對成品尺寸偏差是否符合技術要求極為重要。壁厚偏差控制要點軋制壁厚(外徑拔制前鋼管壁厚)=成品壁厚+外徑拔制後壁厚減小量(35%X成品壁厚)。成品外徑偏差控制法外徑拔製成品規格後，管材固溶處理外徑尺寸收縮較大(普通奧氏體不鏽鋼外徑變化極小)，同時熱處理保溫時間較普通奧氏體不鏽鋼長，氧化皮也較厚，酸洗後外徑也有一定減小，固溶處理和酸洗對外徑縮小量對成品尺寸偏差是否符合技術要求有較大影響。外徑偏差控制要點成品拔制外徑=最終成品外徑+固溶和酸洗後外徑減小量(0.300.40mm)。4、熱處理方法中間熱處理採用連續式輥底爐，在軋制時管端出現開裂，主要原因固溶規格壁厚較厚，造成固溶不充分。對中間熱處理工藝進行調整，固溶溫度10501080°C，需增加保溫時間，保溫時間控制在3550min左右。成品熱處理採用連續式輥底爐，熱處理工藝為固溶+時效處理，固溶溫度1040106(TC，保溫時間3040min，經時效處理後力學性能穩定，但磁導率波動較大，不符合技術要求，經試驗分析，磁導率與晶粒度有關，而晶粒度與固溶溫度、保溫時間有關，為防止晶粒長大，滿足磁導率要求，需減少保溫時間，保溫時間控制在2030min，晶粒度^8級，能有效控制成品晶粒度，滿足磁導率技術要求。5、酸液配比改進酸洗配比，採用混酸酸洗工藝，酸洗溶液配比為HF濃度35%，HN03濃度1518%，避免了因酸洗時間偏短而氧化皮清除不清和酸洗時間過長而產生腐蝕(表面無光澤並起沙)，解決了酸洗質量問題。酸洗溫度控制在406(TC，酸洗時間控制在1520min。6、其它矯直成品最終時效處理後，強度極高(RpO.2>965MPa)，無法矯直，產品彎曲度不到技術要求。時效處理採用井式爐，利用管材自重避免產生彎曲，時效處理後不再矯直，成品直線度較好。去油(脫脂)、切管、錘頭等工序參照奧氏體不鏽鋼生產工藝。上述各工序為不鏽鋼生產正常工序，對環保和安全無影響。本發明的有益效果1、採用厚壁管冷軋技術替代芯徑拔制，增加了變形量，減少了冷加工道次，縮短了生產周期，同時節省了芯徑拔制頭子，提高了產品成材率。2、採用外徑拔制低溫烘烤法解決了管材縱向開裂問題，通過控制成品晶粒度，滿足了磁導率技術要求。3、改進酸洗溶液配比，解決氧化皮清除不清和表面陰色問題，提高了管材表面質4、成品尺寸偏差控制法，掌握成品熱處理和酸洗後外徑減小量、外徑拔制厚壁管時壁厚變化量，使成品外徑、壁厚尺寸偏差得到有效控制。5、調整中間熱處理工藝，滿足冷軋大變形量要求；控制成品晶粒度滿足成品磁導率要求。具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步說明1、冷變形按表1進行冷變形，使用的軋機為LG110H、LG80，對冷軋後的表面質量進行檢驗並進行局部磨修。使用的拔機為LB65，對外徑拔制後管材立即進行低溫烘烤，拔制較為順利，見表2。表l冷變形工藝變形方式變形規格中間工序114X17.00平頭、酸洗、潤滑軋機軋制76X14.00去油、熱處理、矯直、切管、酸洗、潤滑軋機軋制57X11.75去油、錘頭、熱處理、矯直、酸洗、潤滑外徑拔制51X11.75去油、錘頭、熱處理、矯直、酸洗、潤滑外徑拔制43X11.00去油、熱處理、矯直、切管、酸洗、檢驗表243X11冷變形工藝變形設備變形規格mm相對變形量％說明114X17.00檢驗磨修LG110H76X14.0047.4表面檢驗LG8057X11.7538.7表面檢驗LB6551X11.7513.2拔後烘烤6tableseeoriginaldocumentpage72、成品壁厚控制根據表1軋制外徑57mm時，壁厚控制為11.77mm，經過二道外徑拔制及後道工序後壁厚減薄量較大，最終成品壁厚由11.77mm減薄為11.20mm，累計減薄量為0.55mm(見表3)，成品壁厚偏差符合要求。表3外徑拔制及後道工序壁厚變化值單位mmtableseeoriginaldocumentpage73、成品外徑控制外徑拔制控制在43.3043.40mm，管材固溶處理後外徑尺寸收縮較大，同時熱處理後氧化皮也較厚，酸洗後外徑也有一定減小，對固溶和酸洗後管材外徑進行了測量，最終成品外徑為43.0043.10mm左右，較為理想，見下表4。表4外徑變化值單位mmtableseeoriginaldocumentpage74、熱處理熱處理採用連續式輥底爐，中間規格76X14mm，固溶處理控制溫度1060°C，輥道速度0.20m/min(保溫時間40min)，按表3軋制57X11.75mm時未出現管端開裂現象，軋制較為順利。成品固溶處理控制溫度1050°C，輥道速度0.40m/min(保溫時間20min)，成品經時效處理後力學性能、磁導率符合技術要求，見表5。表5成品磁導率、力學性能tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage85、酸洗採用混酸酸洗工藝，HF濃度為35%，麗03濃度為1518%，酸洗溫度在4060°C，酸洗時間約15min，酸洗完畢後進行高壓水衝洗，表面為銀灰色，酸洗質量較為理想。通過本發明方法製造17-7ra(0Crl7Ni7Al沉澱硬化不鏽鋼)無縫鋼管，成品管外徑、壁厚和力學性能、磁導率符合技術要求，其表面質量和力學性能也有較大改善。權利要求17-7PH厚壁無縫管制管方法，其包括如下步驟，1)冷變形，採用冷軋+冷拔聯合生產工藝，外徑縮小率控制在25～32％，壁厚減薄率控制在16～20％，變形量控制在38～50％；其中，冷軋時，軋制壁厚(外徑拔制前鋼管壁厚)＝成品壁厚+外徑拔制後壁厚減小量(3～5％×成品壁厚)；冷拔時，外徑縮小率控制在10～15％，變形量控制在13～20％，拔制速度控制在3～5m/min；成品拔制外徑＝最終成品外徑+固溶和酸洗後外徑減小量(0.30～0.40mm)2)外徑拔制後即進行低溫烘烤，烘烤溫度200～300℃，烘烤時間20～30min，可避免管材縱向開裂；3)熱處理，中間熱處理採用連續式輥底爐，固溶溫度1050～1080℃，保溫時間控制在35～60min；成品熱處理採用連續式輥底爐，熱處理工藝為固溶+時效處理，固溶溫度1040～1060℃，保溫時間20～30rmin；4)酸洗，酸洗溫度控制在40～60℃，酸洗時間控制在15～20min；5)矯直，去油、脫脂、切管、錘頭。2.如權利要求1所述的17-7Kl厚壁無縫管制管方法，其特徵是，冷軋時，管料內徑與軋機芯棒之間的間隙值控制在24mm。3.如權利要求1所述的17-7Kl厚壁無縫管制管方法，其特徵是，酸洗採用混酸酸洗工藝，酸洗溶液配比為HF濃度35%，HN03濃度1518%，以質量百分比計。全文摘要17-7PH厚壁無縫管制管方法，其包括，1)冷變形，採用冷軋+冷拔聯合生產工藝，外徑縮小率控制在25～32％，壁厚減薄率控制在16～20％，變形量控制在38～50％；2)外徑拔制後即進行低溫烘烤，烘烤溫度200～300℃，烘烤時間20～30min；3)熱處理，中間熱處理採用連續式輥底爐，固溶溫度1050～1080℃，保溫時間控制在35～60min；成品熱處理採用連續式輥底爐，熱處理工藝為固溶+時效處理，固溶溫度1040～1060℃，保溫時間20～30min；4)酸洗，酸洗溫度控制在40～60℃，酸洗時間控制在15～20min；5)矯直，去油、脫脂、切管、錘頭。本發明減少冷加工道次；防止管材縱向開裂、滿足成品磁導率要求、提供表面質量、控制成品尺寸。文檔編號B21B37/78GK101733303SQ20081020353公開日2010年6月16日申請日期2008年11月27日優先權日2008年11月27日發明者王緒年,陳永芳申請人:寶山鋼鐵股份有限公司