[发明专利]采用斜轧延伸技术生产高合金钢高端管材的新工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及无缝钢管的制造技术，尤其涉及大口径、中厚壁、高合金钢的高端无缝钢管的制造技术。

背景技术：

钢材具有良好的综合使用性能，能够在不同工况条件下承受所要求的负载和具有所需的使用寿命周期，且工艺性能良好，是国民经济建设不可或缺的重要基础材料。一般来说，把含碳量0.02％-2％的碳铁合金称为钢，含碳量大于2％的碳铁合金称为铸铁。根据不同的划分标准，可以将钢材划分成不同的类别。按照钢的化学成分可以分为碳素钢和合金钢：

碳素钢中的成分除了铁和碳外，还含有在冶炼中难以除净的少量硅、锰、磷、硫、氧和氮等。根据含碳量大小，将碳素钢分为低碳钢(含碳小于0.25％)、中碳钢(含碳0.25％～0.6％)和高碳钢(含碳大于0.6％)。

合金钢是特意加入或超过碳素钢限量的合金元素的钢，以便使其具有一般碳素钢不可能具备的强度、韧性、耐蚀性、耐磨性、耐热性、红硬性等特殊性能。这些合金元素包括锰、硅、矾、铬、镍、钛、钒等。合金元素总含量小于5％为低合金钢，5％～10％为中合金钢，大于10％为高合金钢。

总体上讲，钢具有好的加工性能，但是随着合金元素含量的提高，合金钢特别是高合金钢一般情况下都表现为：工艺塑性下降、变形温度区间变窄、脆性增大、变形抗力加大、从而使得加工难度越来越大，因此高合金钢产品的加工难度就更大，不但耗材、耗时、成本高，而 且质量也难以得到保证。尤其是高合金钢无缝管材的加工成形，一直是困扰无缝钢管制造业的难题之一。

其中，采用斜轧延伸技术来生产钢管是常用的、古老的方法之一。德国曼内斯曼兄弟100多年前发明无缝钢管生产工艺技术的核心，即立足于斜轧成形的穿孔机，即曼氏穿孔机。经过一个世纪多的技术进步，由最早的斜轧穿孔机演变出各种现代化的斜轧延伸轧管机，如二辊式的延伸机、狄塞尔轧机、ACCU-ROLL轧机、三辊式的阿塞尔轧机、TRANSVAL轧机等。尽管它们所用的轧辊形状、数目、布置方式、芯棒的形状和运动方式都不相同，但有两点是共同的：第一，变形过程，管件在其中除了前进运动外，还在倾斜布置的轧辊的带动下围绕自己的中心轴线旋转，即做螺旋前进运动，同时实现轧件在各类心棒上完成减径减壁的延伸变形；第二，在这类轧机上都配备有穿孔机，其使命就是将实心坯穿轧成空心的荒管，以备后续的斜轧延伸成形装置将其轧制成为各种管材产品。由于变换规格方便，尺寸精度和表面质量较好，钢管斜轧延伸工艺用以生产规格繁多、表面精度要求较高的机械用管、轴承管、中厚壁结构管的优势始终得到业内人士的公认。采用现有各类斜轧延伸技术生产管材的基本工艺流程是：

管坯下料→加热→热定心→斜轧穿孔→带有长芯棒或短芯棒的钢管斜轧延伸→退出芯棒→再加热→除鳞→定减径→成品热处理→后精整

不难看出，由于斜轧穿孔也是现有钢管斜轧生产工艺不可或缺的技术环节，采用这一工艺生产高端管材，特别是生产工艺塑性差、可变形温度区间窄、变形抗力大的高合金钢管材时，穿孔缺陷和过度的温降将会造成技术上的种种麻烦，从而使上述工艺在生产高合金钢高端钢管品种方面的推广应用受到了限制。

发明内容：

本发明正是为了克服上述现有技术的缺陷，提供了一种采用无须穿孔的斜轧延伸技术生产高合金钢高端管材的工艺，尤其适用于大口径、中厚壁、高合金钢无缝钢管的生产，其包括以下工艺步骤：

第一步，经炉外精炼的高合金钢钢水通过离心铸造机离心铸造成空心管坯；

第二步，将所述空心管坯的前端外表面加工成带锥度的“咬入头”、后端外表面加工成带锥度的“尾端头”，并对所述空心管坯的内外表面和所述“咬入头”、“尾端头”进行机加工和质量检查；

第三步，对第二步处理后的所述空心管坯进行加热；

第四步，向加热后的所述空心管坯内插入芯棒，并送入斜轧延伸轧管机进行斜轧，制得壁厚、直径和长度符合要求的管件；

第五步，对所述管件脱芯棒、切头、切尾；

第六步，对切头、切尾后的所述管件再经定径、成品热处理、精整，制得合格的成品管材。

其中，第一步所述的离心铸造是在铸型的旋转轴线与水平夹角为0度的卧式离心铸造机上进行的，离心铸造出的空心管坯为等壁厚的两端通透的空心管坯。

在所述第二步中，将所述空心管坯外表面的前端和后端各250mm长度分别加工成带有锥度为1∶(1500～2000)/339的“咬入头”和“尾端头”，339为以毫米为单位的所述管坯的直径，所述机加工是对所述空心管坯进行内外表面和所述“咬入头”及“尾端头”的切削加工；