[发明专利]一种用模铸空心钢锭锻制合金无缝钢管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无缝钢管制造技术，尤其涉及一种用模铸空心钢锭锻制大口径且厚壁的合金无缝钢管的方法。

背景技术

无缝钢管通常采用周期轧管机、连轧管机、挤压机进行轧制生产，一般碳钢、低合金钢和合金结构钢采用轧管机直接轧管生产，但是高压锅炉用的铬钼高合金无缝钢管如P91、P92因合金含量高，轧机穿孔负荷高，钢管内表面容易出现内折缺陷。通常采用锻坯、轧坯或电渣钢锭镗孔后再进行轧制生产，以降低穿孔机负荷，提高钢管内表面质量，而采用该工艺，金属收得率低，生产周期长，受轧管机组能力、管坯规格和压缩比的影响，钢管规格会受到很大限制。

目前，有采用径向锻造技术生产中大口径合金钢无缝管的方法，该方法是：经过精炼的钢水被离心铸造成中大口径空心管坯，中大口径空心管坯的内外表面进行机加工，内表面的切削厚度不少于5毫米，外表面切削厚度不少于2毫米；并在空心管坯的一端或两端固接碳素钢“夹头料”，“夹头料”的长度为300～800毫米；加工完成的中大口径空心管坯经过两种加热方式进行加热；在空心管坯中插入芯棒，然后导入径向锻造机中进行锻制成形，制得壁厚、直径和长度符合要求的管件。该方法存在如下缺陷：中大口径空心管坯为离心铸造，需要进行内外表面机加工，在管坯两端焊接“夹头料”，管坯生产成本高，金属收得率低，而且受离心铸造机和径锻机能力的限制，管坯的外径、重量和长度都将受到限制，因此生产的中大口径管件外径和壁厚均会受到很大限制。

采用自由锻的方式也可生产大口径厚壁管，但是由于钢管较长且内径小，因此内孔直径很难锻出，只有锻制成实心棒材，再机加工内孔，对于生产大口径厚壁管，造成极大的材料浪费。另外，自由锻必不可少的大加工余量也加剧了材料的浪费，同时极大地增加机加工成本，更为重要的是由于材料利用率极低而不得不使用大钢锭和大吨位压力机，这样使得生产困难且产品性能难以保证。

此外，用于超临界电站机组的大口径、厚壁铬钼高合金(例如P91、P92)高压锅炉管要求钢管长度大于5米，外径大于Φ450mm，壁厚大于60mm，压缩比大于3。而诸如P91、P92的高合金钢变形温度范围窄、塑性差、变形抗力大，导致加工困难，生产成本高和生产工序长，一直是高合金钢管生产的难题，尤其是大口径厚壁管长期依靠进口。由于铬钼高合金钢穿孔负荷大，受轧机能力的限制，用钢锭直接穿孔轧管，会出现穿不动或者钢管内表面产生内折缺陷，而且受钢锭重量的影响，轧管后压缩比达不到规定要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述一个或多个问题，本发明提供了一种用模铸空心钢锭锻制合金无缝钢管的方法，所述方法包括下述步骤：将经过冶炼和精炼的合金钢水模铸成空心钢锭；将空心钢锭加热至其变形温度范围，经过2-3道次锻压对空心钢锭进行锻制；在锻压时，空心钢锭中设置有芯棒；用圆形砧模将锻制后的空心钢锭窥圆成形，再加工成期望的钢管。

由铬钼高合金钢水模铸而成的空心钢锭的变形温度范围可以为1150℃-1250℃。

在进行每道次锻压时，当空心钢锭温度达到870±20℃时停止锻压，并重新将空心钢锭加热至其变形温度范围，直到各道次锻压完成。

芯棒的直径可以比空心钢锭的内孔小10mm至25mm，并且芯棒可以通水冷却。

第一道次的压下量可以为40mm至60mm，第二道次的压下量可以为25mm至35mm，第三道次的压下量可以为5mm至20mm。

本发明的采用空心钢锭锻制钢管的方法不受钢锭锭型的限制，钢管外径和长度不会受到严格限制，而且钢管壁厚越厚，金属的收得率越高，成本越低。因此，本发明的采用空心钢锭锻造合金无缝钢管的方法具有金属收得率高、生产周期短、生产成本低等优点，并可锻制出外径在Φ450mm以上、壁厚在60mm以上的无缝钢管，特别适合高合金钢大口径厚壁无缝钢管生产。

具体实施方式

根据本发明的锻制合金无缝钢管的方法包括下述步骤：将经过冶炼和精炼的合金钢水(例如，铬钼高合金钢水)模铸成空心钢锭；将空心钢锭加热至其变形温度范围，经过2-3道次锻压对空心钢锭进行锻制；在锻压时，空心钢锭中设置有芯棒；用圆形砧模将锻制后的空心钢锭窥圆成形，再加工成期望的钢管。

由铬钼高合金钢水模铸而成的空心钢锭的变形温度范围可以为1150℃-1250℃。

在进行每道次锻压时，当空心钢锭温度达到870±20℃时停止锻压，并重新将空心钢锭加热至其变形温度范围，直到各道次锻压完成。

芯棒的直径可以比空心钢锭的内孔小10mm至25mm，并且芯棒可以通水冷却。