專利名稱：一種高性能碳鋼無縫管的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高性能碳鋼無縫管的生產(chǎn)方法，尤其適用于車船和其他機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)用的高精度、高加工性無縫鋼管的制造。
背景技術(shù)：
高精度、髙加工性精密碳鋼無縫管在車船和其他機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)等中得到廣泛應(yīng)用。由于鋼管在車船上的應(yīng)用工作環(huán)境條件較差，特別是鋼管形狀在彎曲半徑較小和端部的連接密封要求較高時(shí)，對(duì)鋼管的加工性能和精度有較高要求。目前碳鋼無縫鋼管常用的冷加工方法主要有二種:一般常用的是傳統(tǒng)冷拔加工方式制造碳鋼無縫管，盡管也能達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，但由于冷拔時(shí)變形區(qū)內(nèi)縱向拔制力極易使材料內(nèi)部與表面的各種缺陷擴(kuò)展影響鋼管性能，雖然生產(chǎn)效率較高，但與冷軋工藝相t匕，其所制造鋼管的抗壓能力、加工性能、內(nèi)外表面的質(zhì)量相對(duì)較低，由于強(qiáng)度較低、韌性不足，致使加工性能較差，在形狀復(fù)雜、要求較高的場(chǎng)合，往往在彎管加工時(shí)出現(xiàn)裂紋，由于鋼管尺寸精度不夠，在鋼管端部與套環(huán)連接中易發(fā)生漏液，目前在高要求應(yīng)用場(chǎng)合，已很少采用全冷拔的加工方式；另一種方法是采用冷軋工藝，成品鋼管的加工性能和尺寸精度大大提高，但加工成本也將大幅度增加，生產(chǎn)效率成倍下降，該工藝常被用于特種材料和高要求無縫鋼管的加工，雖然冷軋工藝生產(chǎn)效率相對(duì)較低，卻能大大提高材料的致密性、表面質(zhì)量好、尺寸精度高，已普遍應(yīng)用于各種高精度、高要求無縫鋼管的加工中。為提高車船等機(jī)械設(shè)備用碳鋼無縫管的加工性能和尺寸精度，并保持較高的生產(chǎn)效率，冷拔與冷軋混合加工的生產(chǎn)工藝，可充分發(fā)揮冷拔與冷軋二種工藝的優(yōu)勢(shì)，互補(bǔ)不足。但在公開的專利技術(shù)《一種小直徑無縫鋼管制造工藝》(公開號(hào)CN102233365)中，雖提出一種對(duì)經(jīng)過預(yù)處理的鋼管先進(jìn)行I道冷軋后，再進(jìn)行I 3道冷拔的方法，由于是先冷軋后冷拔，冷軋的優(yōu)點(diǎn)未能體現(xiàn)，而其后冷拔帶來的缺點(diǎn)暴露無遺，成品鋼管在性能上存在的不足顯而易見，在加工鋼管配件時(shí)由于彎管性能不良造成的開裂時(shí)有發(fā)生。因此，急需一種生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品精度高、加工性能好，可適于車船等機(jī)械設(shè)備用高精度、高性能要求的碳鋼無縫管生產(chǎn)方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服己有技術(shù)中的不足之處，提供一種生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品尺寸精度高，加工性能好，可適于車船等機(jī)械設(shè)備用高精度、高性能要求的碳鋼無縫管生產(chǎn)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種高性能碳鋼無縫管的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:(I)按總延伸率4.8 7.7選用管坯規(guī)格；( 2 )對(duì)管坯進(jìn)行前處理，包括縮頭、酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂潤(rùn)滑液、干燥處理，所述的前處理工序中浸涂用的潤(rùn)滑液，采用CL2350型高分子潤(rùn)滑劑配制，濃度為6 7%，配液溫度為75 85°C，pH值為7.8 9.3，處理時(shí)間為4 7min ；(3)對(duì)經(jīng)過前處理的鋼管進(jìn)行2 3道冷拔；所述的冷拔工序，每道次延伸率1.50 1.74，2 3道次總延伸率2.5 4.5 ;采用錐形外模、柱形短芯棒內(nèi)模，外模材質(zhì)為聚晶金剛石；(4)對(duì)經(jīng)過冷拔后的鋼管按常規(guī)進(jìn)行無氧化光亮退火處理；(5)對(duì)經(jīng)過無氧化光亮退火處理的鋼管進(jìn)行中間處理，包括酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂潤(rùn)滑液和干燥處理；所述的中間處理工序中浸涂用的潤(rùn)滑液，采用CL2350型高分子潤(rùn)滑劑配制，濃度為5 6%，配液溫度為75 85°C，pH值為7.8 9.3，處理時(shí)間為3 6min ；(6)對(duì)中間處理后的鋼管在三輥軋管機(jī)上進(jìn)行冷軋；所述的冷軋工序，在可調(diào)三輥式軋管機(jī)上進(jìn)行，冷軋的延伸率為1.51 1.75，芯棒材質(zhì)為高Cr工具鋼(如Crl2MoV)，硬度為HRC60 62 ；(7)對(duì)冷軋后的鋼管進(jìn)行無氧化光亮正火處理；所述的正火處理在無氧化光亮連續(xù)爐中進(jìn)行，在氣封水套中快冷，氨分解氣體保護(hù)；(8)對(duì)熱處理后的鋼管進(jìn)行后處理，包括矯直、無損探傷、精整；(9)對(duì)鋼管進(jìn)行最后表面處理:防銹處理或無鉻達(dá)克羅涂層處理；所述的無鉻達(dá)克羅涂層處理，烘烤固化溫度為300 330°C。本發(fā)明在前處理和中間處理工序中均采用高分子復(fù)合型潤(rùn)滑液浸涂，取代常規(guī)磷化、皂化工序，一次浸涂，可連拔2 3道次，既簡(jiǎn)化了工藝，又節(jié)省了原材料，降低了成本，由于潤(rùn)滑性能好，鋼管表面質(zhì)量大大提高；對(duì)二種不同加工工藝變形區(qū)內(nèi)的受力分析，冷加工采用先冷拔、后冷軋的加工工藝，充分發(fā)揮了冷拔與冷軋工藝各自的特點(diǎn)，使材料組織結(jié)構(gòu)處于最佳狀態(tài)，這是鋼管具備高性能的基本條件；再結(jié)合在連續(xù)式熱處理爐內(nèi)采用的無氧化光亮正火處理，大大提高了材料的加工性能；由于冷拔采用了聚晶金剛石外模，冷軋采用可調(diào)二棍式聞精度乳管機(jī)和聞Cr工具鋼芯棒，提聞了鋼管的精度與表面質(zhì)量；最后進(jìn)行的表面防銹或無鉻達(dá)克羅涂層處理，又大大提高了鋼管的耐腐性能。用該工藝生產(chǎn)的高性能碳鋼無縫管具有較高的強(qiáng)度和韌性，斷面伸長(zhǎng)率高，具有較好的加工性能，特別是彎管性能好，可彎曲半徑小，尺寸精度高，耐腐蝕性能好，可滿足車船和其他機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)等多方面的應(yīng)用要求，具有顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:實(shí)施例1:本實(shí)施例生產(chǎn)的無縫鋼管成品規(guī)格為Φ 18X2mm，選用管坯規(guī)格Φ57X4mm (熱軋狀態(tài))，總延伸率為6.63，鋼管材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，成分符合《船舶用碳鋼和碳錳鋼無縫鋼管 GB/T5312-2009》鋼級(jí) 360。先對(duì)管坯進(jìn)行前處理，包括縮頭、酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂潤(rùn)滑液、干燥處理，浸涂用的潤(rùn)滑液采用CL2350型高分子潤(rùn)滑劑配制，濃度為6.5%，使用溫度為80°C，pH值為9.2，處理時(shí)間為6min ;經(jīng)過前處理的管坯在相當(dāng)噸級(jí)的拉拔機(jī)上連續(xù)拔制3道，拔后管料尺寸分別為Φ46Χ3.2mm、Φ34Χ2.7mm和Φ26Χ2.25mm，延伸率分別為1.55,1.62和1.58，采用錐形外模、柱形短芯棒內(nèi)模，外模材質(zhì)為聚晶金剛石；經(jīng)過冷拔后的鋼管在連續(xù)式熱處理爐中按常規(guī)工藝進(jìn)行無氧化光亮退火，爐內(nèi)采用氨分解氣體保護(hù)，保溫區(qū)控制溫度820°C，保溫時(shí)間1.5小時(shí)；對(duì)退火后的鋼管再次進(jìn)行中間處理，包括酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂潤(rùn)滑液和干燥處理，浸涂用的潤(rùn)滑液同樣采用CL2350型高分子潤(rùn)滑劑配制，濃度為5.4%，使用溫度為80°C，pH值為9.1，處理時(shí)間為4min ;對(duì)中間處理后的鋼管在可調(diào)三輥式軋管機(jī)上冷軋I道到成品規(guī)格Φ 18 X 2mm,冷軋的延伸率為1.67，芯棒材質(zhì)為Crl2MoV，硬度HRC60 62 ;對(duì)冷軋后的鋼管在無氧化光亮連續(xù)爐中進(jìn)行正火處理，氨分解氣體保護(hù)，保溫區(qū)溫度840°C，保溫時(shí)間1.5小時(shí)，然后在氣封的水套中快冷；冷卻后的鋼管進(jìn)行常規(guī)后處理，包括矯直、無損探傷與精整；對(duì)合格鋼管進(jìn)行最后表面防銹處理。用本方法制造的無縫鋼管經(jīng)檢測(cè)，鋼管尺寸精度高、尺寸偏差小，外徑18.04 18.08mm，壁厚2.02 2.05mm，遠(yuǎn)優(yōu)于GB/T3639-2009《冷拔或冷軋精密無縫鋼管》的規(guī)定；力學(xué)性能檢測(cè):上屈服強(qiáng)度ReH215MPa，抗拉強(qiáng)度Rm405MPa，斷口伸長(zhǎng)率A41%，全部技術(shù)指標(biāo)達(dá)到GB/T8163-2008《輸送流體用無縫鋼管》和GB/T5312-2009《船舶用碳鋼和碳錳鋼無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。其中，特別是斷面伸長(zhǎng)率A達(dá)到41%，遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最低值24% ;彎管性能檢測(cè):在彎芯半徑為鋼管外徑的4倍(GB/T8163標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為6倍)、彎曲角度為90°時(shí)，彎曲處未見裂縫，由此可見，鋼管的延伸性能和彎曲工藝性能均十分優(yōu)越。實(shí)施例2:本實(shí)施例生產(chǎn)的無縫鋼管成品規(guī)格為Φ14Χ1.5mm,選用管還規(guī)格C>50X3mm (熱軋狀態(tài))，總延伸率為7.52，鋼管材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，成分符合《船舶用碳鋼和碳錳鋼無縫鋼管GB/T5312-2009》鋼級(jí)320。先對(duì)管坯進(jìn)行前處理，包括縮頭、酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂潤(rùn)滑液、干燥處理，浸涂用的潤(rùn)滑液采用CL2350型高分子潤(rùn)滑劑配制，濃度為6.5%，使用溫度為82°C，pH值為9.2，處理時(shí)間為6min ;經(jīng)過前處理的管坯在相當(dāng)噸級(jí)的拉拔機(jī)上連續(xù)拔制3道，拔后管料尺寸分別為Φ37Χ2.5_、Φ27Χ2.1mm和Φ20Χ1.75mm,延伸率分別為1.63,1.65和1.64，采用錐形外模、柱形短芯棒內(nèi)模，外模材質(zhì)為聚晶金剛石；經(jīng)過冷拔后的鋼管在連續(xù)式熱處理爐中按常規(guī)工藝進(jìn)行無氧化光亮退火，爐內(nèi)采用氨分解氣體保護(hù)，保溫區(qū)控制溫度830°C，保溫時(shí)間1.4小時(shí)；對(duì)退火后的鋼管再次進(jìn)行中間處理，包括酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂潤(rùn)滑液和干燥處理，浸涂用的潤(rùn)滑液同樣采用CL2350型高分子潤(rùn)滑劑配制，濃度為5.4%，使用溫度為80°C，pH值為9.1，處理時(shí)間為4min ;對(duì)中間處理后的鋼管在可調(diào)三輥式軋管機(jī)上冷軋一道到成品規(guī)格Φ 14X 1.5mm，冷軋的延伸率為1.67，芯棒材質(zhì)為Crl2MoV，硬度HRC60 62 ;對(duì)冷軋后的鋼管在無氧化光亮連續(xù)爐中進(jìn)行正火處理，氨分解氣體保護(hù)，保溫區(qū)溫度830°C，保溫時(shí)間1.4小時(shí)，然后在氣封的水套中快冷；冷卻后的鋼管進(jìn)行常規(guī)后處理，包括矯直、無損探傷與精整；根據(jù)訂貨要求對(duì)合格鋼管進(jìn)行最后表面無鉻達(dá)克羅涂層處理，達(dá)克羅涂層處理的烘烤固化溫度為320°C。實(shí)施例3:本實(shí)施例生產(chǎn)的無縫鋼管成品規(guī)格為Φ 22 X 2mm，選用管坯規(guī)格Φ 54 X 4mm (熱軋狀態(tài))，總延伸率為5.0，鋼管材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，成分符合《船舶用碳鋼和碳錳鋼無縫鋼管 GB/T5312-2009》鋼級(jí) 320。先對(duì)管坯進(jìn)行前處理，包括縮頭、酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂潤(rùn)滑液、干燥處理，浸涂用的潤(rùn)滑液采用高分子潤(rùn)滑劑配制，濃度為6.5%，使用溫度為80°C，pH值為9.2，處理時(shí)間為6min ;經(jīng)過前處理的管坯在相當(dāng)噸級(jí)的拉拔機(jī)上連續(xù)拔制2道，拔后管料尺寸分別為Φ40Χ3.2mm和Φ30Χ2.5mm，延伸率分別為1.70和1.71，采用錐形外模、柱形短芯棒內(nèi)模，外模材質(zhì)為聚晶金剛石；經(jīng)過冷拔后的鋼管在連續(xù)式熱處理爐中按常規(guī)工藝進(jìn)行無氧化光亮退火，爐內(nèi)采用氨分解氣體保護(hù)，保溫區(qū)控制溫度820°C，保溫時(shí)間1.5小時(shí)；對(duì)退火后的鋼管再次進(jìn)行中間處理，包括酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂潤(rùn)滑液和干燥處理，浸涂用的潤(rùn)滑液同樣采用CL2350型高分子潤(rùn)滑劑配制，濃度為5.4%，使用溫度為80°C，pH值為9.1，處理時(shí)間為4min ;對(duì)中間處理后的鋼管在可調(diào)三輥式軋管機(jī)上冷軋一道到成品規(guī)格Φ 22 X 2mm，冷軋的延伸率為1.72，芯棒材質(zhì)為Crl2MoV，硬度HRC60 62 ;對(duì)冷軋后的鋼管在無氧化光亮連續(xù)爐中進(jìn)行正火處理，氨分解氣體保護(hù)，保溫區(qū)溫度830°C，保溫時(shí)間1.5小時(shí)，然后在氣封的水套中快冷；冷卻后的鋼管進(jìn)行常規(guī)后處理，包括矯直、無損探傷與精整；對(duì)合格鋼管進(jìn)行最后表面處理，根據(jù)訂貨要求進(jìn)行防銹處理或無鉻達(dá)克羅涂層處理，達(dá)克羅涂層處理的烘烤固化溫度330°C。以上所述為本發(fā)明的較典型的實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的原理下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種高性能無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)按總延伸率4.8 7.7選用管坯規(guī)格； (2)對(duì)管坯進(jìn)行前處理，包括縮頭、酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂潤(rùn)滑液、干燥處理； (3)對(duì)經(jīng)過前處理的鋼管進(jìn)行2 3道冷拔； (4)對(duì)經(jīng)過冷拔后的鋼管按常規(guī)進(jìn)行無氧化光亮退火處理； (5)對(duì)經(jīng)過無氧化光亮退火處理的鋼管進(jìn)行中間處理，包括酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂潤(rùn)滑液和干燥處理； (6)對(duì)中間處理后的鋼管在三輥軋管機(jī)上進(jìn)行冷軋； (7)對(duì)冷軋后的鋼管進(jìn)行無氧化光亮正火處理； (8)對(duì)熱處理后的鋼管進(jìn)行后處理，包括矯直、無損探傷、精整； (9)對(duì)鋼管進(jìn)行最后表面處理:防銹處理或無鉻達(dá)克羅涂層處理。
2.如權(quán)利要求1所述的高性能無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(2)中浸涂用的潤(rùn)滑液采用CL2350型高分子潤(rùn)滑劑配制，濃度為6 7%，配液溫度為75 85°C，pH值為7.8 9.3，處理時(shí)間為4 7min。
3.如權(quán)利要求1所述的高性能無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(3)中每道次延伸率1.50 1.74，2 3道次總延伸率2.5 4.5 ;采用錐形外模、柱形短芯棒內(nèi)模，外模材質(zhì)為聚晶金剛石。
4.如權(quán)利要求1所述的高性能無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(5)中浸涂用的潤(rùn)滑液采用CL2350型高分子潤(rùn)滑劑配制，濃度為5 6%，配液溫度為75 85°C，pH值為7.8 9.3，處理時(shí)間為3 6min。
5.如權(quán)利要求1所述的高性能無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(6)中在可調(diào)三輥式軋管機(jī)上冷軋的延伸率為1.51 1.75 ;芯棒材質(zhì)為高Cr工具鋼，硬度為HRC60 62。
6.如權(quán)利要求1所述的高性能無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(7)中的正火處理在無氧化光亮連續(xù)爐中進(jìn)行，在氣封水套中快冷，氨分解氣體保護(hù)。
7.如權(quán)利要求1所述的高性能無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(9)中的表面無鉻達(dá)克羅涂層處理，烘烤固化溫度為300 330°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高性能碳鋼無縫管的生產(chǎn)方法按總延伸率4.8～7.7選用管坯規(guī)格；對(duì)管坯進(jìn)行前處理，包括縮頭、酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂潤(rùn)滑液、干燥處理；對(duì)經(jīng)過前處理的鋼管進(jìn)行2～3道冷拔，外模材質(zhì)為聚晶金剛石；對(duì)經(jīng)過冷拔后的鋼管按常規(guī)進(jìn)行無氧化光亮退火處理；對(duì)經(jīng)過無氧化光亮退火處理的鋼管再次進(jìn)行中間處理；對(duì)中間處理后的鋼管在三輥軋管機(jī)上進(jìn)行冷軋；對(duì)冷軋后的鋼管在連續(xù)式熱處理爐內(nèi)進(jìn)行無氧化光亮正火處理；對(duì)經(jīng)過正火處理的鋼管進(jìn)行矯直、探傷和精整后進(jìn)行表面防銹處理或無鉻達(dá)克羅涂層處理。用該工藝生產(chǎn)的高性能碳鋼無縫管具有較高的強(qiáng)度和韌性，斷面伸長(zhǎng)率高，彎管性能特別好，尺寸精度高，耐腐蝕性能好。
文檔編號(hào)B21C37/06GK103143589SQ201310098208
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者趙江山, 張培麗, 陳強(qiáng), 趙聰 申請(qǐng)人:上海奉賢鋼管廠