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CN112170519A - 一种L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法 - Google Patents

一种L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法 Download PDF

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CN112170519A CN202011054358.4A CN202011054358A CN112170519A CN 112170519 A CN112170519 A CN 112170519A CN 202011054358 A CN202011054358 A CN 202011054358A CN 112170519 A CN112170519 A CN 112170519A
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Abstract

本发明涉及一种L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，步骤为：⑴坯料制备：离心铸造生产空心管坯；⑵坯料退火：对空心管坯退火，降低其硬度；⑶坯料加工：对退火后的空心管坯加工，去除内外壁的气孔、缩松和夹渣缺陷；⑷热扩孔：加热到1120℃～1160℃，在扩孔桶内热扩孔；⑸热挤压：加热到1160℃～1210℃，在挤压桶内热挤压变形；⑹热处理：钢管加热到970～1000℃，吹风快冷；再加热到680℃～720℃回火处理，得到成品钢管。生产系统包括离心铸造机、退火炉、坯料加工设备、扩孔机、热挤压机和热处理炉。本发明采用离心铸造+热挤压的工艺路线，优化了生产过程，减少了冒口的损失，金属收率高、成本低。

Description

一种L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法
技术领域
本发明属于无缝钢管生产技术领域，尤其涉及一种L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法。
背景技术
L80～9Cr合金元素比较高，变形抗力大，热加工温度区间范围窄，属于难变形合金，采用热穿孔轧制工艺生产容易产生粘钢和裂纹缺陷。热挤压工艺是钢管在三向压应力作用下成型，受力条件好，对难变形高合金生产有特殊优势。目前成熟的生产方法是：冶炼铸锭-锻造-退火-锻坯料外扒皮车光-挤压坯内掏孔加工-热挤压成型-调质处理。铸锭锻造要切除冒口，冒口重量约占20％～25％，锻坯料外扒皮车光单边约7～12mm，挤压坯内掏孔加工直径约35～90mm，成材率比较低，生产流程长。离心铸造是金属液在离心力作用下充型和凝固，无冒口，金属补缩效果好，形核速率快，铸件组织致密，与热挤压成型工艺结合，可以减少锻造工序，提高成材率，有利于经济效益提高。
公开号为CN201911044995.0的发明专利申请公开“一种高碳马氏体不锈钢管材减量化的制备方法，包括熔炼、热轧、加热、热穿孔、保温加热、修磨和冷轧，本发明将三辊斜轧机与保温炉通过传送轨道直接连通，避免了二次加热的工艺控制，优化了保温工艺，进行分阶段降温，通过温度的控制避免了奥氏体直接向马氏体转变，使得管坯获得塑性极好的索氏体组织”。该专利申请解决了高碳马氏体冷轧加工难度大和不利于后续加工的难题，但不能用于生产L80～9Cr马氏体不锈钢管。
发明内容
本发明的目的是提供一种L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，合理配置生产设备，优化生产过程，减少锻造工序，提高钢管的成材率，降低生产成本。
本发明的技术方案是：L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，利用L80-9Cr马氏体不锈钢管生产系统进行生产，生产步骤如下：
⑴坯料制备：运用离心铸造工艺生产L80～9Cr合金空心管坯；
⑵坯料退火：对离心铸造空心管坯进行退火，降低其硬度；
⑶坯料加工：对退火后的空心管坯的外壁单边加工掉4～8mm，内壁单边加工掉3～7mm，去除内外壁的气孔、缩松、夹渣缺陷；
⑷热扩孔：将步骤⑶处理好的坯料均匀加热到1120℃～1160℃，在扩孔桶内进行热扩孔；
⑸热挤压：将热扩孔后的坯料均匀加热到1160℃～1210℃，然后在挤压桶内通过挤压模、芯棒和挤压垫进行热挤压变形操作得到成品尺寸钢管；
⑹热处理：将步骤⑸生产的钢管均匀加热到970～1000℃，然后用风机进行吹风快冷，待钢管温度冷却至常温，再均匀加热到680℃～720℃进行回火处理，得到成品质量性能的钢管。
L80～9Cr马氏体不锈钢管的化学成分满足API Spec 5CT中的L80～9Cr要求，且满足P的含量不大于0.017％，S的含量不大于0.007％；O的含量不大于30ppm，N的含量不大于110ppm，H的含量不大于2.5ppm的标准。L80～9Cr无缝钢管外圆直径在φ100～φ273mm之间，壁厚在9mm～28mm之间。坯料退火阶段，退火温度840～870℃，保温6h，随炉冷却到200℃以下。热扩孔阶段，坯料均匀加热到温后首先进行高压水除磷，随后内外表面用玻璃粉润滑，再进行热扩孔，扩孔速度为120～220mm/s，扩孔比是1.01～1.30。热挤压阶段，加热后的坯料首先进行高压水除鳞，然后内外表面用玻璃粉润滑，再进行热挤压，挤压速度150～300mm/S，挤压比4～10。热处理后材料力学性能满足API 5CT中L80～9Cr要求。
L80～9Cr马氏体不锈钢管生产系统包括离心铸造机、退火炉、坯料加工设备、扩孔机、热挤压机、热处理炉和质量检验设备，离心铸造机、退火炉、坯料加工设备、扩孔机、热挤压机和热处理炉依次布置。检验设备包括尺寸规格检验设备和力学性能检验设备。退火炉设有升降架、炉膛、炉壳、计量仪、循环风机、炉盖、炉衬、电热丝和却风机。
本发明L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法通过合理配置生产设备，采用离心铸造+热挤压成型工艺路线，优化了生产过程，将锻坯改为空心铸坯，与锻造坯料相比，减少了冒口的损失，同时减少了锻造工序，金属收率高、成本低。离心坯料组织致密，晶粒细小，非金属夹杂物少，机械性能好，良好的坯料状态为钢管的性能提供了基础。
附图说明
图1为L80～9Cr马氏体不锈钢管生产系统的流程示意图；
图2为退火炉的结构示意图；
图3为热挤压机的结构示意图；
其中：1—离心铸造机、2—退火炉、3—坯料加工设备、4—扩孔机、5—热挤压机、6—热处理机、7—升降架、8—炉膛、9—炉壳、10—计量仪、11—循环风机、12—炉盖、13—炉衬、14—电热丝、15—冷却风机、16—挤压模具、17—模中撑、18—模支撑、19—挤压筒外套、20—模后垫、21—挤压筒、22—模中垫、23—模座、24—挤压筒内衬、25—挤压筒中衬。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
L80～9Cr马氏体不锈钢管生产系统如图1所示，包括离心铸造机1、退火炉2、坯料加工设备3、扩孔机4、热挤压机5、热处理炉6和质量检验设备。离心铸造机、退火炉、坯料加工设备、扩孔机、热挤压机和热处理炉依次布置，检验设备包括尺寸规格检验设备和力学性能检验设备。如图2所示，退火炉设有升降架7、炉膛8、炉壳9、计量仪10、循环风机11、炉盖12、炉衬13、电热丝14和却风机15。热挤压机为63MN卧式挤压机，如图3所示，挤压机包括挤压筒21和挤压模具16，挤压筒包括挤压筒外套19、挤压筒中衬25和挤压筒内衬24，挤压模具16包括模中撑17、模支撑18、模座23、模中垫22和模后垫20。其它设备为常规生产设备。
本发明L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，规格为φ177.8mm×10.36mm×10000mm。生产步骤如下：
⑴坯料制备：运用离心铸造工艺生产L80～9Cr合金空心管坯；空心钢管管坯的学成分符合表1要求：
表1.L80-9Cr成分/质量分数(％)
Figure BDA0002710487900000041
L80～9Cr马氏体不锈钢管的化学成分满足API Spec 5CT中的L80～9Cr要求，且满足P的含量不大于0.017％，S的含量不大于0.007％；O的含量不大于30ppm，N的含量不大于110ppm，H的含量不大于2.5ppm的标准。
⑵坯料退火：对离心铸造空心管坯进行退火，降低其硬度；退火温度845～850℃，保温6h，随炉冷却到200℃以下。
⑶坯料加工：对退火后的空心管坯的外壁单边加工掉8mm，内壁单边加工掉mm，去除内外壁的气孔、缩松、夹渣缺陷。
⑷扩孔前加热：用感应加热炉将机加工后的坯料均匀加热到1140±5℃。
⑸坯料热扩孔：加热后坯料首先过高压水除鳞，随后坯料的内壁和外壁分别均匀涂抹玻璃粉；在扩孔筒里进行热扩孔，扩孔筒内径308mm，扩孔头直径170mm，扩孔比1.25，扩孔速度180mm/s。
⑹料挤压前加热：扩孔后坯料过高压水除鳞，挤压前将扩孔后的坯料均匀加热到1180±5℃
⑺坯料挤压：挤压前将坯料的内壁和外壁分别均匀涂抹玻璃粉，在挤压筒里进行挤压，挤压筒内径315mm，挤压模内径182.5mm，芯棒160mm，挤压比9.4，挤压速度300mm/s，将挤压后的管子缓冷，生产出规格为φ177.8mm×10.36mm的挤压荒管。
⑻荒管热处理：钢管均匀加热到980℃，保温1h,然后用吹风快冷，待钢管温度冷却至常温，完成淬火处理；再均匀加热到700℃,保温2.0h，出炉空冷，进行回火处理，得到成品质量性能。的L80～9Cr马氏体不锈钢管，产品的材料力学性能满足API 5CT中L80～9Cr要求。

Claims (9)

1.一种L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，利用L80-9Cr马氏体不锈钢管生产系统进行生产，其特征，所述生产步骤如下：
⑴坯料制备：运用离心铸造工艺生产L80～9Cr合金空心管坯；
⑵坯料退火：对离心铸造空心管坯进行退火，降低其硬度；
⑶坯料加工：对退火后的空心管坯的外壁单边加工掉4～8mm，内壁单边加工掉3～7mm，去除内外壁的气孔、缩松、夹渣缺陷；
⑷热扩孔：将步骤⑶处理好的坯料均匀加热到1120℃～1160℃，在扩孔桶内进行热扩孔；
⑸热挤压：将热扩孔后的坯料均匀加热到1160℃～1210℃，然后在挤压桶内通过挤压模、芯棒和挤压垫进行热挤压变形操作得到成品尺寸钢管；
⑹热处理：将步骤⑸生产的钢管均匀加热到970～1000℃，然后用风机进行吹风快冷，待钢管温度冷却至常温，再均匀加热到680℃～720℃进行回火处理，得到成品质量性能的钢管。
2.根据权利要求1所述的L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，其特征是：所述L80～9Cr马氏体不锈钢管的化学成分满足API Spec 5CT中的L80～9Cr要求，且满足P的含量不大于0.017％，S的含量不大于0.007％；O的含量不大于30ppm，N的含量不大于110ppm，H的含量不大于2.5ppm的标准。
3.根据权利要求1所述的L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，其特征是：所述L80～9Cr无缝钢管外圆直径在φ100～φ273mm之间，壁厚在9mm～28mm之间。
4.根据权利要求1所述的L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，其特征是：所述坯料退火阶段，退火温度840～870℃，保温6h，随炉冷却到200℃以下。
5.根据权利要求1所述的L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，其特征是：所述热扩孔阶段，坯料均匀加热到温后首先进行高压水除磷，随后内外表面用玻璃粉润滑，再进行热扩孔，扩孔速度为120～220mm/s，扩孔比是1.01～1.30。
6.根据权利要求1所述的L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，其特征是：所述热挤压阶段，加热后的坯料首先进行高压水除鳞，然后内外表面用玻璃粉润滑，再进行热挤压，挤压速度150～300mm/S，挤压比4～10。
7.根据权利要求1所述的L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，其特征是：所述热处理后材料力学性能满足API 5CT中L80～9Cr要求。
8.根据权利要求1所述的L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，其特征是：所述L80～9Cr马氏体不锈钢管生产系统包括离心铸造机(1)、退火炉(2)、坯料加工设备(3)、扩孔机(4)、热挤压机(5)、热处理炉(6)和质量检验设备，所述离心铸造机、退火炉、坯料加工设备、扩孔机、热挤压机和热处理炉依次布置；所述检验设备包括尺寸规格检验设备和力学性能检验设备。
9.根据权利要求8所述的L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法，其特征是：所述退火炉设有升降架(7)、炉膛(8)、炉壳(9)、计量仪(10)、循环风机(11)、炉盖(12)、炉衬(13)、电热丝(14)和却风机(15)。
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