[发明专利]温加工制造碳钢管和合金钢管的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属管材轧制技术。具体说的是一种运用温加工和形变热处理原理，由水平连铸碳钢管和合金钢空心管坯，经表面机加工净化处理和预加热，继尔在超过再结晶温度条件下的高延伸系数和高变形速率的轧制中，发生动态再结晶后，进行在线快速冷却，而加工制造碳钢管和合金钢管的方法。

背景技术

已有的碳钢管和合金钢管的制造方法，主要的有穿孔管坯轧制法和带材成形焊接法。第一种传统的制造方法是将碳钢和合金钢铸成实心坯并定尺切断，进行再加热后送入二辊或三辊穿孔机穿成荒管，再将管坯进行热轧和冷轧得到成品管材。该方法是目前普遍使用的，但存在着工序多，能耗高，不能生产超长管材，管材制造成本高等不足。由实心坯到热轧第一道后的成材率仅为80％左右。而第二种带材成形焊接法，是将碳钢和合金钢铸造坯，经多道工序轧成带钢，进行光亮退火、纵剪分条处理，然后在焊管机组上进行成型焊接，而焊接一般采用高频、直流、氩弧、方波等焊接方法。该方法可以生产超长管，尤其在小口径薄壁管材和超大口径管材的生产上优势明显。生产制造成本比第一种方法低，但仍然偏高。由于是采用焊接方法，焊接质量成为使用中最关注的问题。虽然人们在焊缝的处理上进行了大量工作和努力，但始终不能全面地从根本上消除焊缝造成的缺陷和泄漏。因此在一些重要的使用场合如中高压锅炉管、中高压流体输送管道和换热器等用管体系上受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造工序较少、成材率较高、制造成本较低、制品管材质量较好的温加工制造碳钢管和合金钢管的方法，以克服已有技术的不足。

实现本发明的目的的技术构想，主要基于运用温加工和形变热处理原理，在先对连铸空心管坯作表面机加工除杂处理，然后赋予管坯一定的初始温度，紧接着将管坯导入变形轧制设备，使管坯在预加热温度，和高变形速率轧制过程中产生的变形热，两者叠加而升温至再结晶温度之上的温度条件下轧制成形。随即在均温条件下，适速冷却而制成成品。而本发明所说的温加工，是与热轧加工和冷轧加工的根本区别所在。具体地说，本发明的在先对经表面机加工除杂处理的空心管坯的预加热，仅是加热到环境温度至再结晶温度之间。本发明这种对管坯预加热的技术措施，能够有效降低能耗，节减制造成本，而且又能够使管坯的变形轧制温度，上升至再结晶温度之上，提高了铸态管坯的可塑性，且具有足够的过热度，而提高了管坯变形的延伸系数，延长了管坯变形区域范围和动态再结晶的过程，而使碳钢管和合金钢管具有足够的条件，实现完全再结晶，从而达到提高轧制效率和制成品管材质量之本发明的初衷。

本发明实现其目的的具体技术方案是，它包括管坯预热、管坯轧制和轧制件冷却步骤，而它以连铸空心管坯为基料，且依次按照以下步骤进行：管坯表面机加工；管坯预热到环境温度至再结晶温度之间，管坯在再结晶温度以上以高变形速率进行轧制；轧制件适速冷却，且管坯预热和管坯轧制步骤，是在保护气氛中进行的。

本发明根据各种材质碳钢管和合金钢管的不同的再结晶温度，上述各步骤可以有多种具体的技术措施。但本发明经过反复实验而优选的各个步骤的具体技术措施是：

在管坯表面机加工步骤，采取的是车或铣或磨的机械加工方法，且其机加工切削深度，控制在能够去掉管坯表面铸造缺陷的范围内。通过管坯表面机加工，使管坯表面呈无氧化光亮态。而对连铸碳钢和合金钢空心管坯而言，切削深度一般控制在0.3mm～0.5mm范围内。且由于铣加工工效高于车加工，故本发明推荐的是铣加工。经铣加工切削后所形成的废料，可以随即收集后回用。

在管坯预热步骤，是在保护气氛条件下，将经第一步骤表面机加工的管坯，预加热至500℃～600℃。由于空心管坯的铸态组织在常温下可塑性低，尤其是在管坯变形热传导尚未形成之前，建立稳定轧制状态比较困难，而本发明在管坯预加热步骤，特地对管坯头部的局部长度(约300mm)范围内，加热至800℃～1000℃。而其以后的预加热温度仍然是500℃～600℃。本发明采取的预加热技术措施，是在线可燃气体火焰加热，或者是卡电电阻加热，或者是感应线圈加热。