[发明专利]光热发电用不锈钢管生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光热发电用不锈钢管生产方法。

背景技术

光热发电用不锈钢无缝管主要应用在槽式发电系统的真空集热器上，其外部为真空玻璃管，不锈钢无缝管内为水蒸气、热油或熔融盐的热载体，温度一般为400℃左右，工作压力在10MPa左右。每支吸收器的长度约4m，常用到的材质为304、321和316L，不锈钢无缝管规格为Φ70×（1.5~4.5）mm。

因集热器的工作原理，不锈钢无缝管的外径公差要求严格，一般在0.1~0.3mm；壁厚公差要求严格，一般在0.2mm以内；对外表面光洁度要求高，表面粗糙度Ra值为0.1~0.8μm。

传统的不锈钢无缝管存在集热效果差、热转化率低等问题。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种光热发电用不锈钢管生产方法，新方法解决了集热管尺寸精度差、表面光洁度差的问题，提升了太阳能热转化率，满足了真空集热要求，完全满足了光热发电用管的要求。

本发明是针对太阳能用高精度、高光洁度不锈钢无缝管成品规格合理制定冷、热变形工艺和设备参数，其特点是大变形热挤压（断面收缩率80%以上）+大变形冷轧（断面收缩率50%以上）+小变形冷拔（断面收缩率10～30%）。

本发明提供的光热发电用不锈钢管生产方法，包括下述步骤：

（1）坯料准备

坯料采用电炉+AOD+LF炉冶炼，径锻后车光至Φ219±5mm；

对坯料的成分要求如下：

C≤0.080%；Si≤1.00%；Mn≤2.00%；P≤0.045%；S≤0.030%；Cr：16.00～20.00%；Ni：8.00～14.00%；Ti：5C～0.70%；

将坯料分段锯切至600～850mm，深孔钻加工Φ40～Φ60mm中心通孔；

（2）热挤压

①坯料预热：坯料在环形炉中预热，环形炉温度设置为850±10℃，驻炉时间180±5min；

②一次感应加热：坯料放入中频感应炉感应加热，感应加热温度设置为1150±10℃，保温时间1～3min，加热功率600～650kW，保温功率≤200kW；

③玻璃粉润滑：坯料内、外壁使用高温下熔融态的玻璃粉进行润滑；

④扩孔   使用Φ100mm的扩孔锥进行扩孔；

⑤二次感应加热   坯料放入中频感应炉感应加热，感应加热目标温度1180±10℃，保温时间为1～3min，加热功率为600～650kW，保温功率≤200kW；

⑥热挤压    热挤压采用Φ108×7～Φ108×10mm的热挤压工模具，断面收缩率不小于80%，挤压后30±5s内完成固溶；热挤压后钢管的外径尺寸为108±2mm，壁厚为7～10mm，挤压后依次经矫直、酸洗、修磨；

（3）半成品冷轧

根据成品规格要求，半成品的冷轧工艺为：外径Φ108mm轧制到Φ76mm，公差要求±0.5mm；壁厚通过冷轧芯棒控制，尺寸为2.5～5mm，保证成品冷拔减壁量控制在0.5～1mm之间；

（4）半成品热处理

冷轧后的钢管，经脱脂进行热处理；半成品热处理温度控制在1050～1100℃，保温时间控制在2～3min/mm；

控制空气与燃气的比例为8～10：1，保证炉内的还原性气氛，避免了过厚氧化皮的形成，确保退火后表面光洁；

（5）成品冷拔

经矫直、酸洗、修磨、润滑，进行成品道次冷拔；

冷拔工艺选用YG8材质的外模，尺寸为70.3mm；根据成品壁厚要求，内模尺寸计算公式如下：

70.3-2×（壁厚+0.2）mm，其中0.2mm为抛光工序预留余量；

（6）成品热处理

经脱脂后进行成品道次热处理；

采用了低温长时间退火工艺：保温温度控制在1000～1020℃，保温时间控制在3～5min/mm；

此工艺技术避开了不锈钢的敏化区间（400～900℃），力学及耐蚀性能均满足了标准要求，保证了高温强度，避免了过厚氧化皮的形成和应力完全释放，实现了钢管直度及圆度的控制。同时控制空气与燃气的比例为8～10：1，保证炉内的还原性气氛，避免了过厚氧化皮的形成，确保退火后表面光洁。

经矫直、酸洗、锯切后即为成品，锯切长度按用户需求进行；

（7）表面抛光

经粗抛、中抛、精抛、打蜡工序，钢管表面粗糙度达到0.2μm以下，达到了镜面效果。