[发明专利]一种提高热扩管综合机械性能的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属管材压力加工领域，特别是一种在无缝钢管在进行热扩的同时，通过随后的雾化冷却，使钢管冷却到某一温度范围内，再自然空冷，以提高热扩无缝管的综合械械性能的方法。

背景技术

目前大口径无缝管的应用越来越广泛。外径355~720mm、壁厚7.1~28mm的无缝钢管一般由热扩工艺完成。热扩工艺主要是采用局部中频感应加热扩管或者毛管在加热炉内整体加热然后挤压热扩，而壁厚小于12.7mm的大口径无缝管大多采用局部中频感应加热扩管工艺。 热扩的钢种几乎集中于亚共析钢，热扩管成品的长度可达到12.5m，

中频加热是快速加热而且几乎是零保温时间，对亚共析钢来说，珠光体向奥氏体转变的临界温度AC₁、AC₃略有提高。而局部感应加热热扩管时温度一般在700到760℃，随后空冷。无缝钢管经过这样工艺热扩后，其综合机械性能得不到改善，特别是低温冲击性能较差，这样的热扩成品管只有靠后续的加热炉进行正火处理才能改善，并且有些钢种在其相应的标准中对其热成型温度有明确规定，实际上就是要正火态交货。而对于大口径薄壁的热扩管，如508*9.53等，在炉内加温到900℃以上，并且保温一段时间，极易造成钢管椭圆、变形，无法再到下道工序进行矫直，将造成废品。

发明内容

本发明是克服现有技术上的不足而提供的一种通过提高热扩温度、随后喷雾冷却来改善热扩管的机械性能，特别是低温韧性的方法。

本发明的技术方案是：一种提高热扩管综合机械性能的热处理方法，当热扩管经过热扩机组感应线圈热扩时，通过安装在感应圈铜管缝隙处的测温设备测出热扩管表面温度，通过调节中频功率或者扩管机速度把热扩管温度控制在850～920℃，待热扩变径后的热扩管出感应圈后立即开启雾化水装置进行水雾冷却，集中冷却段的管径向长度范围约200mm，热扩速度为180～220mm/min，待热扩管经雾化水冷却降温到500～600℃，再随后进行自然空冷，水雾冷却后的热扩管，通过安装在热扩管两侧面的测温装置测钢管表面温度，使冷却速度控制在8～12℃/s，否则调节雾化水量。

由于钢管热扩变形出感应圈后，热扩管里面还有约500mm长的内模支撑，因而这种冷却方式不会对热扩管造成大的椭圆度，仅仅是一点轻微弯曲，然后通过钢管校直机进行校直。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

一、在原扩管机工艺及设备上不作大改动，仅把热扩温度提高100多摄氏度，再增加雾化冷却装置，微量水进行水雾冷却。

二、钢管的机械性能得到改善，特别是低温冲击性能稳定。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步描述。

具体实施方式

实施例一、本实施例是针对在热扩后且有低温冲击韧性要求的钢种C-Mn钢（C：0.12~0.16、Mn：0.8~1.0、Al：0.02~0.05等）热扩管，热扩管规格为508*9.53mm。

当热扩管经过热扩机组感应线圈热扩时，通过安装在感应圈铜管缝隙处的测温设备测出热扩管表面温度，通过调节中频功率或者扩管机速度把热扩管温度控制在850～880℃，待热扩变径后的热扩管出感应圈后立即开启雾化水装置进行水雾冷却，集中冷却段的热扩管长度范围约200mm，热扩速度为180～220mm/min，待热扩管经雾化水冷却降温到500～600℃，再随后进行自然空冷，水雾冷却后的热扩管，通过安装在热扩管两侧面的测温装置测钢管表面温度，使冷却速度控制在8～12℃/s。

通过采用本发明提供的热处理方法，规格为508*9.53mm的C-Mn钢热扩管可达到如下指标：

屈服强度：320～350Mpa，抗拉强度：450～470Mpa，延伸率：≥35%，

-45℃全尺寸横向冲击功：150～300J。其抗拉强度、屈服强度比热轧时常化处理的钢管或需正火处理的钢管均有所提高，一般高出20～40MPa。

实施例二、本实施例是针对具有抗酸性的含Nb的微金C-Mn钢（C：0.08~0.14、Mn：0.8~1.0、Al：0.02~0.05、Nb：0.02~0.05、Ti：0.02~0.04等）的热扩管，热扩管规格为508*9.53mm。