專利名稱：：一種大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，屬于無縫鋼管制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：近年來，高壓氣瓶的制造已從采用鋼坯經(jīng)沖孔拉拔制成轉(zhuǎn)向采用薄壁無縫鋼管制成，并已成為世界發(fā)展趨勢。車用CNG拖車瓶和加氣站用氣瓶需求量大量增加，市場上對大直徑氣瓶管的需求量也隨之增加。氣瓶用無縫鋼管除了要求鋼管的強(qiáng)度等力學(xué)性能滿足要求外，還要求重量輕，減少不必要的負(fù)擔(dān)，因此對氣瓶管的直徑、壁厚等幾何尺寸精度及內(nèi)外表面質(zhì)量要求較高，目前能夠生產(chǎn)氣瓶管的廠家很少，成本較高。國內(nèi)該品種規(guī)格的鋼管均從意大利達(dá)爾明鋼管廠進(jìn)口。意大利達(dá)爾明鋼管廠，坯料采用連鑄園坯，由MPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)供管坯，再采用先進(jìn)的斜軋擴(kuò)徑機(jī)生產(chǎn)工藝生產(chǎn)該品種。該先進(jìn)的工藝設(shè)備是現(xiàn)代生產(chǎn)大直徑、中薄壁無縫鋼管的最佳方法。但設(shè)備投資巨大，成本過高。有報(bào)道稱江蘇誠德鋼管股份有限公司開發(fā)出了用于制造氣瓶用熱軋大直徑無縫鋼管，鋼管牌號4130X，鋼管外徑(D)4599mm，允許偏差±1.0%;鋼管壁厚(S)17.Omm，允許偏差0+25%。江蘇誠德鋼管股份有限公司坯料采用連鑄圓坯經(jīng)二次穿孔的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)該品種高壓氣瓶鋼管。該生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的高壓氣瓶鋼管，產(chǎn)品的尺寸精度差、內(nèi)、外表面質(zhì)量差，產(chǎn)品質(zhì)量不能滿足要求，需要通過內(nèi)外表面機(jī)械修磨達(dá)到。且產(chǎn)量低、生產(chǎn)成本高。為了適應(yīng)高壓氣瓶的迅速發(fā)展的需求，開發(fā)生產(chǎn)成本低，幾何尺寸精度高、內(nèi)外表面質(zhì)量高的CNG用大直徑，尤其外徑#406559mm，壁厚920mm，長度達(dá)llm的高壓氣瓶用無縫鋼管的方法已成為當(dāng)務(wù)之急。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，該方法生產(chǎn)的大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管幾何尺寸精度、內(nèi)外表面質(zhì)量符合要求且成本低。本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明采用圓連鑄坯由340mmMPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組供管坯，再經(jīng)IOO噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組擴(kuò)制。其中，控制340mmMPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組供管坯的尺寸精度為壁厚公差S+10-6%，極差《2.0mm。本發(fā)明方法中100噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組擴(kuò)制時(shí)，采用小變形量多道次的變形方式，總擴(kuò)徑率《36%，確保成品鋼管的尺寸精度；所述小變形量多道次的變形方式是指管坯每加熱一次:擴(kuò)徑率控制在25%以下，進(jìn)行不大于4次擴(kuò)徑減壁，每次擴(kuò)徑量不大于45mm，同時(shí)最后l次擴(kuò)制溫度必須大于78(TC。進(jìn)一步的，本發(fā)明大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管的生產(chǎn)方法包括以下步驟a、準(zhǔn)備符合要求的圓連鑄坯；b、冷定心軋制壁厚》20mm時(shí)，圓連鑄坯前后兩端采用機(jī)械冷定心，其定心孔中心偏差要求《5mm;c、定心后的圓連鑄坯在環(huán)形加熱爐加熱，爐膛保持微還原性氣氛，加熱時(shí)間不低于5.5小時(shí)，出爐鋼溫12301270。C;d、加熱后的圓連鑄坯用錐形輥穿孔機(jī)穿孔制備毛管，要求穿孔后的毛管目視平直，全長外徑大小一；e、將毛管送入340mmMPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)軋管生產(chǎn)管坯。f、管坯脫管后轉(zhuǎn)至100噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組，采用100噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組，用小變形量多道次的變形方式擴(kuò)制，總擴(kuò)徑率《36%，確保成品鋼管的尺寸精度；所述小變形量多道次的變形方式是指管坯每加熱一次擴(kuò)徑率控制在25%以下，進(jìn)行不大于4次擴(kuò)徑減壁，每次擴(kuò)徑量不大于45mm，同時(shí)最后1次擴(kuò)制溫度必須大于780°C擴(kuò)制成成品管。本發(fā)明方法尤其對外徑公差D士1。/。，壁厚公差S士12.5%(或0+25。/。S)，外徑為#406559mm，壁厚為920mm，長度llm的大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管的制備優(yōu)越性突出。具體地，本發(fā)明大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管的生產(chǎn)方法是由以下步驟完成a、圓連鑄，為了保證鋼的純凈度，必須采用經(jīng)LF精練爐+VD真空處理冶煉的圓連鑄坯。b、冷定心，圓連鑄坯前后兩端采用機(jī)械冷定心，其定心孔中心偏差要求《5mm;c、加熱，定心后的圓連鑄坯加熱是在環(huán)形加熱爐中完成。為了減少圓連鑄坯氧化層，圓連鑄坯在環(huán)形爐加熱時(shí)，爐膛保持微還原性氣氛，加熱不得出現(xiàn)陰陽面、加熱不透、過熱或過燒現(xiàn)象。為了保證鋼坯在環(huán)形爐中加熱均勻，變形時(shí)處于最佳塑性區(qū)域，加熱時(shí)間》5.5小時(shí)，出爐鋼溫12301270。C。d、錐形輥穿孔機(jī)穿孔，根據(jù)不同的生產(chǎn)規(guī)格，選擇相應(yīng)的穿孔頂頭尺寸，毛管外徑控制在428430mm，要求穿孔后的毛管(視平直，全長外徑大小一致；e、將毛管用340mmMPM連軋管機(jī)軋管，荒管(指粗加工的產(chǎn)品即成品前的產(chǎn)品)壁厚極差控制在《2.Omm，該機(jī)組提供的荒管幾何尺寸精度直接影響到成品鋼管的幾何尺寸精度。f、在線脫管，入口速度與連軋機(jī)出口速度自動(dòng)相匹配，在線將荒管從芯棒上脫出，冷卻。g、由340mmMPM連軋管機(jī)軋管機(jī)組提供的管坯經(jīng)水壓擴(kuò)口機(jī)將管端擴(kuò)成喇叭口后，在步進(jìn)爐內(nèi)加熱，經(jīng)拉拔式擴(kuò)管機(jī)組擴(kuò)制成成品管；h、成品管經(jīng)立式壓力矯直機(jī)矯直一精整一超聲波探傷一包裝入庫。其中，管坯尺寸的選擇由于拉拔式擴(kuò)管機(jī)金屬變形的主要特點(diǎn)是管坯直徑增大、壁厚減薄，而管壁變化時(shí)，根據(jù)金屬塑性流動(dòng)的最小阻力定律，管壁徑向壁厚變化的趨勢是"薄點(diǎn)越薄"，所以根據(jù)供管坯的機(jī)組能力，應(yīng)盡量提供大尺寸的管坯，以減小100噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組的擴(kuò)徑率，分配在1OO噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組的擴(kuò)徑率應(yīng)《36%。擴(kuò)徑率計(jì)算公式E=(D2-D^/D-100%式中D^D2分別為擴(kuò)管前后的外徑。擴(kuò)管時(shí)，管坯在步進(jìn)爐內(nèi)加熱，爐膛保持微還原性氣氛，加熱不得出現(xiàn)陰陽面、過熱或過燒現(xiàn)象，加熱時(shí)間4580分鐘，出爐管溫1000108(TC;拉拔式擴(kuò)管機(jī)組擴(kuò)徑率的分配原則管坯每加熱一次擴(kuò)徑率控制在25%以下，進(jìn)行不大于4次擴(kuò)徑減壁，每次擴(kuò)徑量不大于45mm，最后一次擴(kuò)制溫度必須大于78(TC。根據(jù)所提供的管坯尺寸、成品管尺寸及上述原則確定加熱次數(shù)。本發(fā)明方法采用圓連鑄坯一次穿孔后由340mmMPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組制備管坯，再經(jīng)特別優(yōu)化的100噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組的擴(kuò)管工藝擴(kuò)制成成品?？色@得幾何尺寸精度、內(nèi)外表面質(zhì)量符合要求的大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管。方法簡單、成本低，產(chǎn)量大，適合大工業(yè)生產(chǎn)。具體實(shí)施例方式1、生產(chǎn)要求規(guī)格及鋼種，即本發(fā)明實(shí)施例要求制備得到的鋼管品種，具體指標(biāo)見表l。表l編號鋼級外徑mm壁厚長度m14130X559公稱壁厚mm19.511.642559最小壁厚mm14.111.643最小壁厚mm10.311.64注鋼級是釆用ASTMA519標(biāo)^^中的4130。公稱壁厚指定用于為設(shè)計(jì)，這種使用是與實(shí)際壁厚相區(qū)別，實(shí)際壁厚可在公稱的上下波動(dòng)。最小壁厚指定用于為設(shè)計(jì)的最小壁厚，這種使用是與實(shí)際壁厚相區(qū)別，實(shí)際壁厚可在最小壁厚以上波動(dòng)。通常用戶可采用公稱壁厚或最小壁厚二種形式中的一種形式訂貨。2、生產(chǎn)工藝(1)經(jīng)LF精練爐+VD真空處理冶煉的圓連鑄坯測長、稱重、鋸切；見表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(2)冷定心軋制壁厚》20mm時(shí)，圓連鑄坯前后兩端采用機(jī)械冷定心，其定心孔中心偏差要求《5mm;(3)定心后的圓連鑄坯加熱加熱是在環(huán)形加熱爐中完成，爐膛保持微還原性氣氛，加熱不得出現(xiàn)陰陽面、加熱不透、過熱或過燒現(xiàn)象。加熱參數(shù)見表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(4)錐形輥穿孔機(jī)穿孔根據(jù)不同的生產(chǎn)規(guī)格，選擇相應(yīng)的穿孔頂頭尺寸，毛管外徑控制在428430mm，要求穿孔后的毛管目視平直，全長外徑大小一致，見表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(5)340mmMPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)軋管5個(gè)機(jī)架與水平面呈45。角，相互間呈9(T角交叉布置，荒管厚極差控制在《2.Omm。340mmMPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組生產(chǎn)管坯生產(chǎn)要求見表5，軋管工藝參數(shù)見表6。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>(6)在線脫管3機(jī)架脫管機(jī)在線脫管，入口速度與連軋機(jī)出口速度自動(dòng)相匹配，在線將荒管從芯棒上脫出。冷卻、精整、檢査后轉(zhuǎn)拉拔式擴(kuò)管機(jī)組。連軋管機(jī)定徑機(jī)工藝參數(shù)見表7。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>(8)拉拔式擴(kuò)管機(jī)組將連軋管機(jī)組生產(chǎn)的荒管擴(kuò)制成最終成品管。經(jīng)水壓擴(kuò)口機(jī)將管端擴(kuò)成喇叭口后，在步進(jìn)加熱爐整體加熱，加熱(已帶有喇叭口)后的管坯送到100t拉拔式擴(kuò)管機(jī)上擴(kuò)制。擴(kuò)制、加熱工藝參數(shù)見表8。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>(9)立式壓力矯直機(jī)矯直一精整一超聲波探傷一包裝入庫。成品管幾何尺寸見表9。試樣熱處理性能見表IO。表9<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>以上結(jié)果顯示本發(fā)明采用圓連鑄坯由340mmMPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組供管坯，再經(jīng)IOO噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組擴(kuò)制?？色@得幾何尺寸精度、內(nèi)外表面質(zhì)量符合要求的大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管.方法簡單成本低，產(chǎn)量大，適合大工業(yè)生產(chǎn)。權(quán)利要求權(quán)利要求1一種大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于它是將圓連鑄坯由340mmMPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組制備成管坯，再經(jīng)100噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組擴(kuò)制而成，其中，控制340mmMPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組供管坯的尺寸精度為壁厚公差極差≤2.0mm。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于IOO噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組擴(kuò)制時(shí)，采用小變形量多道次的變形方式，總擴(kuò)徑率《36%，確保成品鋼管的尺寸精度；所述小變形量多道次的變形方式是指管坯每加熱一次擴(kuò)徑率控制在25%以下，進(jìn)行不大于4次擴(kuò)徑減壁，每次擴(kuò)徑量不大于45mm，同時(shí)最后l次擴(kuò)制溫度必須大于78(TC。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟a、準(zhǔn)備符合要求的圓連鑄坯；b、冷定心軋制壁厚》20mm時(shí)，圓連鑄坯前后兩端采用機(jī)械冷定心，其定心孔中心偏差要求《5mm;c、定心后的圓連鑄坯在環(huán)形加熱爐加熱，爐膛保持微還原性氣氛，加熱時(shí)間不低于5.5小時(shí)，出爐鋼溫12301270。C;d、加熱后的圓連鑄坯用錐形輥穿孔機(jī)穿孔制備毛管，要求穿孔后的毛管目視平直，全長外徑大小一致；e、將毛管送入340mmMPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)軋管生產(chǎn)管坯；f、管坯脫管后轉(zhuǎn)至100噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組，采用100噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組，用小變形量多道次的變形方式擴(kuò)制，總擴(kuò)徑率《36%，確保成品鋼管的尺寸精度；所述小變形量多道次的變形方式是指管坯每加熱一次擴(kuò)徑率控制在25%以下，進(jìn)行不大于4次擴(kuò)徑減壁，每次擴(kuò)徑量不大于45mm，同時(shí)最后1次擴(kuò)制溫度必須大于780°C擴(kuò)制成最終成品管。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于所述大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管外徑公差D士P/。，壁厚公差S士12.5。/。(或0+25%S)，外徑為#406559mm，壁厚為920mm，長度llm。全文摘要本發(fā)明涉及一種大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，屬于無縫鋼管制造領(lǐng)域。所要解決的技術(shù)問題是在低的生產(chǎn)成本下滿足外徑φ406～559mm的大直徑高壓氣瓶用無縫鋼管幾何尺寸精度和內(nèi)外表面質(zhì)量要求。本發(fā)明的技術(shù)方案將圓連鑄坯由340mmMPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組供管坯，再經(jīng)100噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)組擴(kuò)制而成。其中100噸拉拔式擴(kuò)管機(jī)采用小變形量多道次的變形方式，總擴(kuò)徑率≤36％，確保成品鋼管的尺寸精度。管坯每加熱一次，擴(kuò)徑率控制在25％以下；進(jìn)行不大于4次擴(kuò)徑減壁，每次擴(kuò)徑量不大于45mm，同時(shí)最后一次擴(kuò)制溫度必須大于780℃。文檔編號B21B23/00GK101444792SQ20081030638公開日2009年6月3日申請日期2008年12月19日優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日發(fā)明者呂建剛,尹人潔,濤張,成海濤,如晏,王婀娜,邊華川申請人:攀鋼集團(tuán)成都鋼鐵有限責(zé)任公司