一种大口径无缝钢管的制备方法与流程

1.本发明涉及无缝钢管的生产技术领域，特别涉及一种大口径无缝钢管的制备方法。


背景技术：

2.目前热轧无缝钢管规格可覆盖外径51mm～534mm，壁厚5mm～120mm，且无缝钢管广泛应用于兵器、航天领域，技术成熟，已通过鉴定并处于工业化批量生产阶段。
3.然而，现在一些新型号、新产品需要使用更大口径钢管，厂家研制期间因需求量较小且规格多，通常采用热轧环件供货。热轧环件生产周期短，但成本高，特殊情况(如单件长度超过1米时)轧环难以实现，此时不得已通过2-3件环件焊接实现，不适应于批量生产。因此，目前亟需研究一种适应批量生产较大口径的无缝钢管的制备方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种大口径无缝钢管的制备方法，该制备方法通过大尺寸管坯锻造、大尺寸无缝钢管的热轧及热扩成型，以及对大尺寸无缝钢管进行热处理的方式制造大口径无缝钢管，可以制造单件长度较长的大口径无缝钢管，且成本较低，适应批量生产。
5.为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
6.一种大口径无缝钢管的制备方法，包括：
7.步骤1，在第一预设条件下对钢锭加热；
8.步骤2，按照预设锻造比对所述钢锭进行锻造，形成管坯，其中，停锻时的温度为大于等于850℃；
9.步骤3，对所述管坯进行热处理；
10.步骤4，在第二预设条件下对所述管坯进行加热；
11.步骤5，对所述管坯进行处理形成空心管；
12.步骤6，对所述空心管进行热处理；
13.步骤7，对所述空心管进行热扩处理，形成钢管成品；
14.步骤8，对所述钢管成品进行热处理。
15.上述大口径无缝钢管的制备方法的工艺路线中，通过大尺寸管坯锻造、大尺寸无缝钢管的热轧及热扩成型，以及对大尺寸无缝钢管进行热处理的方式制造大口径无缝钢管，可以制造单件长度较长的大口径无缝钢管，且成本较低，适应批量生产。
16.可选地，所述步骤1中的所述第一预设条件包括：加热温度为大于等于1180℃且小于等于1240℃，且保温时长为大于等于5h且小于等于8h；
17.所述步骤4中的所述第二预设条件包括：加热温度大于等于1180℃且小于等于1250℃，且保温时长为大于等于5h且小于等于8h。
18.可选地，所述步骤3中的热处理包括退火处理，退火加热温度大于等于660℃且小
于等于720℃，且保温时长为大于等于20h且小于等于30h。
19.可选地，所述步骤5具体包括：
20.对所述管坯依次进行穿孔工序、轧制工序、以及定径工序，以形成所述空心管。
21.可选地，所述步骤6中的热处理包括退火处理，退火加热温度大于等于660℃且小于等于720℃，且保温时长为大于等于4h且小于等于6h。
22.可选地，所述大口径无缝钢管的制备方法还包括：在所述步骤3之后且在步骤4之前，对所述管坯进行矫直、表面扒皮处理、以及对所述管坯进行探伤。
23.可选地，所述大口径无缝钢管的制备方法还包括：步骤9，对所述钢管成品进行检验、表面修磨处理、探伤。
24.可选地，所述步骤8中的热处理包括：
25.先进行正火处理，然后进行退火处理，其中，正火加热温度为大于等于890℃且小于等于930℃，且保温时长为大于等于1h且小于等于3h，然后在空气中冷却；退火加热温度为大于等于700℃且小于等于760℃，且保温时长为大于等于3h且小于等于6h，然后在炉内冷却。
26.可选地，所述步骤8中的热处理包括：
27.先进行正火处理，然后进行回火处理，其中，正火加热温度为大于等于890℃且小于等于930℃，且保温时长为大于等于1h且小于等于3h，然后在空气中冷却；回火加热温度为大于等于700℃且小于等于760℃，且保温时长为大于等于6h且小于等于10h，然后在空气中冷却。
28.可选地，所述钢管成品的外径为大于等于51mm且小于等于1200mm，所述钢管成品的壁厚为大于等于5mm且小于等于120
㎜
。
附图说明
29.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
30.图1为本实施例提供的一种大口径无缝钢管的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
31.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
32.在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
33.参考图1所示，本发明提供一种大口径无缝钢管的制备方法，该方法具体包括：
34.步骤s1，在第一预设条件下对钢锭加热；具体地，第一预设条件包括：加热温度为1180℃～1250℃，且保温时长为5h～8h。
35.步骤s2，按照预设锻造比对钢锭进行锻造，形成管坯，其中，停锻时的温度≥850℃，在整个锻造工序完成时钢锭的温度要在850℃以上，并且在锻造的过程中钢锭的温度都要维持在850℃以上，在锻造的过程中，在必要暂停的节点暂停时，如果温度下降，就需要对钢锭进行加热，将钢锭的温度升高，保持在850℃以上。优选地，在对钢锭进行锻造时，可以根据对形成管坯的尺寸以及组织结构的要求选择锻造的方式，示例性的，可以选择对钢锭进行一镦一拔锻造，也可以进行两镦两拔锻造，或者三镦三拔锻造，或者其它锻造方式。
36.步骤s3，对管坯进行热处理，给管坯去除内应力，去硬，提高塑性。
37.步骤s4，在第二预设条件下对管坯进行加热；具体的，第二预设条件包括：加热温度为1180℃～1250℃，且保温时长为5h～8h。
38.步骤s5，对管坯进行处理形成空心管；具体地，可以采用大口径无缝钢管斜轧机组对管坯依次进行穿孔工序、轧制工序、以及定径工序，使得管坯形成空心管。
39.步骤s6，对空心管进行热处理，给空心管去除内应力，去硬，提高塑性。
40.步骤s7，对空心管进行热扩处理，形成钢管成品；具体地，空心管经过热扩径，形成满足需要的尺寸要求的钢管。并且，对于钢管成品制备尺寸公差，设置钢管成品的外径d的尺寸公差为-1％d～+1.5％d；钢管成品的管壁的壁厚δ的尺寸公差为-10％δ～+12.5％δ。
41.步骤s8，对钢管成品进行热处理，对钢管的内应力、组织结构等进行处理，满足需求。具体地，可以对钢管成品先进行正火处理，然后进行退火处理，其中，正火加热温度为890℃～930℃，且保温时长为1h～3h，然后在空气中冷却；退火加热温度为700℃～760℃，且保温时长为3h～6h，然后在炉内冷却；或者，对钢管成品先进行正火处理，然后进行回火处理，其中，正火加热温度为890℃～930℃，且保温时长为1h～3h，然后在空气中冷却；回火加热温度为700℃～760℃，且保温时长为6h～10h，然后在空气中冷却。对钢管成品的力学性能、组织要求等不同对钢管成品进行不同的热处理，来满足所需要的要求。
42.上述大口径无缝钢管的制备方法的工艺路线中，通过大尺寸管坯锻造、大尺寸无缝钢管的热轧及热扩成型，以及对大尺寸无缝钢管进行热处理的方式制造大口径无缝钢管，可以制造单件长度较长的大口径无缝钢管，且成本较低，适应批量生产。
43.在一种可能实施方式中，上述大口径无缝钢管的制备方法的步骤s3中的热处理具体包括退火处理，退火加热温度为660℃～720℃，且保温时长为20h～30h。
44.具体地，上述大口径无缝钢管的制备方法中，步骤s6中的热处理包括退火处理，退火加热温度大于等于660℃且小于等于720℃，且保温时长为大于等于4h且小于等于6h。
45.具体地，上述大口径无缝钢管的制备方法还包括：在步骤s3之后且在步骤s4之前，对管坯进行矫直、表面扒皮处理、以及对管坯进行探伤，保证管坯质量，有利于后续钢管制备，保证钢管的质量。优选的，对管坯表面扒皮包括采用砂轮对管坯表面进行修磨扒皮。对管坯探伤，采用φ3.2mm平底孔超声探伤方式对管坯进行探伤。
46.具体地，上述大口径无缝钢管的制备方法还包括：步骤s9，对钢管成品进行检验、表面修磨处理、探伤。检验钢管成品的力学性能、成分等，并采用砂轮对钢管成品表面进行修磨，采用自动化超声探伤设备对钢管成品进行探伤，保证钢管成品的质量。
47.优选地，上述大口径无缝钢管的制备方法可以制备外径为51mm～1200mm，壁厚为5mm～120
㎜
的钢管，制备的单根钢管的长度＞1m，具体的，制备的单根钢管长度可以为4m～12m，优选的单根钢管的长度为7m～12m。示例性的，上述制备方法制备的钢管的外径可以为500mm～1200mm，壁厚为5mm～120
㎜
，且长度为8m～11m。
48.具体地，以两种尺寸型号的需求大口径钢管的制造为例进行说明：
49.示例一：
50.步骤s1a，12t真空自耗钢锭加热，钢锭加热温度1180℃，保温时长6h。
51.步骤s2a，对钢锭进行三镦三拔，锻造比8.5，停锻温度890℃，形成的直径为600mm的管坯，实际公差[-2mm，+6mm]。
[0052]
步骤s3a，对管坯进行退火处理，退火加热温度为700℃，且保温时长为22h。
[0053]
管坯矫直及砂轮扒皮后，采用φ3.2mm平底孔超声探伤合格。
[0054]
步骤s4a，管坯加热温度1220℃，保温时长6h。
[0055]
步骤s5a，对管坯进行穿孔工序、轧制工序、以及定径工序，形成空心管，空心管外径797.94mm～818.09mm，壁厚37.35mm～46.69mm。
[0056]
步骤s6a，对空心管进行退火处理，退火加热温度为700℃，且保温时长为5h。
[0057]
步骤s7a，空心管热扩成型，形成外径806mm
×
壁厚41.5mm
×
长度7m的钢管成品。
[0058]
步骤s8a，钢管成品热处理：正火加热920℃，保温1h，空冷；回火740℃，保温6h，空冷。
[0059]
步骤9a，对钢管成品进行检验、表面修磨处理后，采用自动化超声探伤设备探伤合格。
[0060]
示例二：
[0061]
步骤s1b，10t电渣钢钢锭加热，钢锭加热温度1220℃，保温时间5.5h。
[0062]
步骤s2b，管坯锻造，对钢锭进行一镦一拔，锻造比为2.5，形成直径800mm的管坯，停锻温度890℃，管坯直径的实际公差[-10mm，+10mm]。
[0063]
步骤s3b，对管坯进行退火处理，退火加热温度为700℃，且保温时长为22h。
[0064]
管坯矫直及砂轮扒皮后，采用φ3.2mm平底孔超声探伤合格。
[0065]
步骤s4b，管坯加热温度1260℃，保温6h。
[0066]
步骤s5b，对管坯进行穿孔工序、轧制工序、以及定径工序，形成空心管，空心管外径成品尺寸公差满足要求，空心管外径789.30mm～800.58mm，壁厚44.60mm～49.70mm。
[0067]
步骤s6b，对空心管进行退火处理，退火加热温度为700℃，且保温时长为5h。
[0068]
步骤s7b，空心管热扩成型，形成外径800mm
×
壁厚42mm
×
长度7.5m的钢管成品。
[0069]
步骤s8b，钢管成品热处理：正火900℃，保温2h，空冷；退火720℃，保温3h，炉冷至500℃后出炉空冷。
[0070]
步骤9b，对钢管成品进行检验、表面修磨处理后，采用自动化超声探伤设备探伤合格。
[0071]
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种大口径无缝钢管的制备方法，其特征在于，包括：步骤1，在第一预设条件下对钢锭加热；步骤2，按照预设锻造比对所述钢锭进行锻造，形成管坯，其中，停锻时的温度为大于等于850℃；步骤3，对所述管坯进行热处理；步骤4，在第二预设条件下对所述管坯进行加热；步骤5，对所述管坯进行处理形成空心管；步骤6，对所述空心管进行热处理；步骤7，对所述空心管进行热扩处理，形成钢管成品；步骤8，对所述钢管成品进行热处理。2.根据权利要求1所述的大口径无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的所述第一预设条件包括：加热温度为大于等于1180℃且小于等于1240℃，且保温时长为大于等于5h且小于等于8h；所述步骤4中的所述第二预设条件包括：加热温度大于等于1180℃且小于等于1250℃，且保温时长为大于等于5h且小于等于8h。3.根据权利要求1所述的大口径无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的热处理包括退火处理，退火加热温度大于等于660℃且小于等于720℃，且保温时长为大于等于20h且小于等于30h。4.根据权利要求1所述的大口径无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述步骤5具体包括：对所述管坯依次进行穿孔工序、轧制工序、以及定径工序，以形成所述空心管。5.根据权利要求1所述的大口径无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述步骤6中的热处理包括退火处理，退火加热温度大于等于660℃且小于等于720℃，且保温时长为大于等于4h且小于等于6h。6.根据权利要求1所述的大口径无缝钢管的制备方法，其特征在于，还包括：在所述步骤3之后且在步骤4之前，对所述管坯进行矫直、表面扒皮处理、以及对所述管坯进行探伤。7.根据权利要求1所述的大口径无缝钢管的制备方法，其特征在于，还包括：步骤9，对所述钢管成品进行检验、表面修磨处理、探伤。8.根据权利要求1所述的大口径无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述步骤8中的热处理包括：先进行正火处理，然后进行退火处理，其中，正火加热温度为大于等于890℃且小于等于930℃，且保温时长为大于等于1h且小于等于3h，然后在空气中冷却；退火加热温度为大于等于700℃且小于等于760℃，且保温时长为大于等于3h且小于等于6h，然后在炉内冷却。9.根据权利要求1所述的大口径无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述步骤8中的热处理包括：先进行正火处理，然后进行回火处理，其中，正火加热温度为大于等于890℃且小于等于930℃，且保温时长为大于等于1h且小于等于3h，然后在空气中冷却；回火加热温度为大于等于700℃且小于等于760℃，且保温时长为大于等于6h且小于等于10h，然后在空气中冷却。
10.根据权利要求1-9任一项所述的大口径无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述钢管成品的外径为大于等于51mm且小于等于1200mm，所述钢管成品的壁厚为大于等于5mm且小于等于120
㎜
。

技术总结
本发明涉及无缝钢管的生产技术领域，公开了一种大口径无缝钢管的制备方法，该制备方法包括：步骤1，在第一预设条件下对钢锭加热；步骤2，按照预设锻造比对钢锭进行锻造，形成管坯，其中，停锻时的温度为大于等于850℃；步骤3，对管坯进行热处理；步骤4，在第二预设条件下对管坯进行加热；步骤5，对管坯进行处理形成空心管；步骤6，对空心管进行热处理；步骤7，对空心管进行热扩处理，形成钢管成品；步骤8，对钢管成品进行热处理。该制备方法通过大尺寸管坯锻造、大尺寸无缝钢管的热轧及热扩成型，以及对大尺寸无缝钢管进行热处理的方式制造大口径无缝钢管，可以制造单件长度较长的大口径无缝钢管，且成本较低，适应批量生产。适应批量生产。适应批量生产。


技术研发人员：许景龙 何润 许广鹏 张永强 何燕平 滕云辉 程志伟 李明雪
受保护的技术使用者：大冶特殊钢有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/10/11