專利名稱：：生產(chǎn)拖車用大口徑高壓氣瓶的無縫鋼管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及生產(chǎn)拖車用大口徑高壓氣瓶的無縫鋼管的制造方法，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爾明鋼管廠進口。意大利達爾明鋼管廠，坯料采用連鑄園坯，由MPM限動芯棒連軋管機供管坯，再采用先進的斜軋擴徑機生產(chǎn)工藝生產(chǎn)該品種。該先進的工藝設(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。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)#559mm，允許偏差±1.0%;鋼管壁厚(S)17.0mm，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)外表面機械修磨達到。且產(chǎn)量低、生產(chǎn)成本高。拖車使用的是大口徑高壓氣瓶管是由大直徑中、薄壁厚無縫鋼管制備而成的。所使用的無縫鋼管直徑更大，長度也更長，有時還要求壁更薄，要求有更高的性能，故更難以生產(chǎn)。高質(zhì)量的大口徑高壓氣瓶用無縫鋼管要求(1)鋼管外徑H06610mm;(2湖管壁厚1025mm;(3)鋼管長度達11.Om;(4)鋼管要通過國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5777中C5當(dāng)量的超聲波探傷；(5)鋼管的強韌性好，尤其是在低溫下具有較高的沖擊性能-4(TC沖擊值》40J;(6)屈強比《0.85;(7)鋼管的壁厚公差S士12.5。/。，且要求鋼管橫、縱向壁厚均勻，鋼管壁厚精度高。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新的生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品幾何尺寸精度、內(nèi)外表面質(zhì)量高的符合要求的制備拖車用大口徑高壓氣瓶中、薄壁厚無縫鋼管的制備方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新的生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品幾何尺寸精度、內(nèi)外表面質(zhì)量高的符合要求的制備拖車用大口徑高壓氣瓶中、薄壁厚無縫鋼管的制備方法。該方法的方案為將#500600mm圓連鑄穿孔后經(jīng)20英寸皮爾格軋機軋制，再經(jīng)100噸拉拔式擴徑機擴制而成。其中，20英寸皮爾格軋機軋制的管坯壁厚公差S^Q/b，極差《2.5mm。本發(fā)明方法中100噸拉拔式擴管機組擴制時，采用小變形量多道次的變形方式，總擴徑率《35%，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:擴徑率控制在25%以下，進行不大于4次擴徑減壁，每次擴徑量不大于45mm，同時最后l次擴制溫度必須大于78(TC。進一步的，該方法包括以下步驟a、準(zhǔn)備#500600mm連鑄坯作為坯料；b、#500600mm連鑄坯加熱#500600mm圓連鑄坯在環(huán)形爐加熱時，要求圓連鑄坯在爐內(nèi)排列的間距為600mm，爐膛保持還原性氣氛，加熱時間812小時，出爐鋼溫12401270。C;c在線熱定心經(jīng)環(huán)形爐加熱的纟500600mm圓連鑄坯采用在線機械熱定心，其定心孔中心偏差要求《5mm;d加熱后的-500600mm圓連鑄坯采用二輥斜軋穿孔機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20英寸皮爾格軋機上軋制生產(chǎn)管坯。其中管坯壁厚公差S:8Q/G，極差《2.5mm。本發(fā)明方法中100噸拉拔式擴管機組擴制時，采用小變形量多道次的變形方式，總擴徑率《35%，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:擴徑率控制在25%以下，進行不大于4次擴徑減壁，每次擴徑量不大于45mm，同時最后l次擴制溫度必須大于78(TC。進一步的，該方法包括以下步驟a、準(zhǔn)備#500600mm連鑄坯作為坯料；b、#500600mm連鑄坯加熱#500600mm圓連鑄坯在環(huán)形爐加熱時，要求圓連鑄坯在爐內(nèi)排列的間距為600mm，爐膛保持還原性氣氛，加熱時間812小時，出爐鋼溫12401270。C;c在線熱定心經(jīng)環(huán)形爐加熱的纟500600mm圓連鑄坯采用在線機械熱定心，其定心孔中心偏差要求《5mm;d加熱后的-500600mm圓連鑄坯采用二輥斜軋穿孔機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20英寸皮爾格軋機上軋制生產(chǎn)管坯。其中管坯壁厚公差S+10-8%，極差《2.5mm;f將20英寸皮爾格軋機生產(chǎn)的管坯轉(zhuǎn)至100噸拉拔式擴管機組，采用100噸拉拔式擴管機組，用小變形量多道次的變形方式擴制成最終成品管，總擴徑率《35%，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，擴徑率控制在25%以下，進行不大于4次擴徑減壁，每次擴徑量不大于45mm，最后一次擴制溫度必須大于78(TC;管坯加熱在步進爐內(nèi)進行，爐膛保持還原性氣氛，加熱時間6080分鐘，加熱溫度1000108(TC。上述制造方法中所述生產(chǎn)拖車用大口徑高壓氣瓶的大直徑無縫鋼管鋼管外徑#406610mm，壁厚1020mm，鋼管的壁厚公差S士12.5%。具體地，本發(fā)明生產(chǎn)拖車用大口徑高壓氣瓶的無縫鋼管鋼管的制造方法是由以下步驟完成(1)坯料以經(jīng)LF精煉爐+VD真空處理冶煉的#500600mm圓連鑄坯作為坯料。(2)坯料加熱坯料加熱是在環(huán)形加熱爐中完成。#500600mm圓連鑄坯在環(huán)形爐加熱時，要求圓連鑄坯在爐內(nèi)排列的間距為600mm，爐膛保持還原性氣氛，加熱不得出現(xiàn)陰陽面、加熱不透、過熱或過燒現(xiàn)象，加熱時間812小時，出爐鋼溫1240127(TC;(3)在線熱定心經(jīng)環(huán)形爐加熱的纟500600mm圓連鑄坯采用在線機械熱定心，其定心孔中心偏差要求《5mm。(4)二輥斜軋穿孔機穿孔根據(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《650mm，確保穿孔后毛管長度《4.2m，要求穿孔后的毛管目視平直，全長外徑大小一致。(5)20英寸皮爾格軋機該鋼管的變形主要是在20英寸皮爾格軋機(又稱周期式軋管機)上完成的。根據(jù)軋制規(guī)格選擇軋制孔型尺寸及芯棒尺寸，芯棒長度應(yīng)保證穿入毛管后露出400mm。按軋制壁厚、軋制溫度及軋制品種等因素選擇適宜喂入量，保證壁厚均勻，表面無凸包和外折。管坯壁厚公差&8Q/q，極差控制在《2.5mm。(6)100噸拉拔式擴管機組將20英寸皮爾格軋機提供的管坯，經(jīng)水壓擴口機將管端擴成喇叭口后，在步進加熱爐整體加熱，加熱(已帶有喇叭口)后的管坯送到100噸拉拔式擴管機上擴制。其中，管坯尺寸的選擇由于100噸拉拔式擴管機金屬變形的主要特點是管坯直徑增大、壁厚減薄，而管壁變化時，根據(jù)金屬塑性流動的最小阻力定律，管壁徑向壁厚變化的趨勢是"薄點越薄"，所以根據(jù)供管坯的機組能力，應(yīng)盡量提供大尺寸的管坯，以減小100噸拉拔式擴管機的擴徑率，分配在1OO噸拉拔式擴管機的總擴徑率應(yīng)《35%。擴徑率計算公式E=(D2-D1)/D1*100%式中D1、D2分別為擴管前后的外徑。擴管時，管坯在步進爐內(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，加熱時間6080分鐘，加熱溫度1000108(TC。拉拔式擴管機組擴徑率的分配原則管坯每加熱一次擴徑率控制在25%以下，進行不大于4次擴徑減壁，每次擴徑量不大于45mm，最后一次擴制溫度必須大于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)。(7)成品管經(jīng)立式壓力矯直機矯直一精整一超聲波探傷一包裝入庫。本發(fā)明有益效果在于開發(fā)了采用#500600mm圓連鑄坯經(jīng)20英寸皮爾格軋機上軋制供管坯，再經(jīng)100噸拉拔式擴管機組擴制的生產(chǎn)工藝，通過采用獨特的制造工藝技術(shù)，生產(chǎn)出滿足要求的高質(zhì)量大直徑、中薄壁厚拖車用高壓氣瓶無縫鋼管。本發(fā)明方法工藝簡單、成本低，產(chǎn)量大，適合大工業(yè)生產(chǎn)，為本領(lǐng)域提供了一種新的選擇。具體實施例方式1、生產(chǎn)要求規(guī)格及鋼種，即本發(fā)明實施例要求制備得到的鋼管品種，具體指標(biāo)見表l。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注鋼級是釆用ASTMA519標(biāo)準(zhǔn)中的4130。公稱壁厚指定用于為設(shè)計，這種使用是與實際壁厚相區(qū)別，實際壁厚可在公稱的上下波動。最小壁厚指定用于為設(shè)計的最小壁厚，這種使用是與實際壁厚相區(qū)別，實際壁厚可在最小壁厚以上波動。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、使用本發(fā)明方法生產(chǎn)鋼管2.1、工藝流程f500600mm圓連鑄坯一環(huán)形爐加熱一熱定心一斜軋穿孔一20英寸皮爾格軋機軋制一轉(zhuǎn)100拉拔式擴徑機組一管端加熱一管端擴口一管坯加熱一擴拔機擴制一矯直、精整、包裝一入庫。(1)坯料經(jīng)LF精練爐+VD真空處理冶煉的#500600mm圓連鑄坯，規(guī)格見表2。表2圓連鑄坯規(guī)格編號連鑄坯C&徑nn^)1/600/3.42/600/3.93/600/4.2(2)坯料加熱坯料加熱是在環(huán)形加熱爐中完成。圓連鑄坯在環(huán)形爐加熱時在爐內(nèi)排列的間距為600mm，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。加熱時間812小時，出爐鋼溫1240127(TC。具體參數(shù)見表3。(3)在線熱定心經(jīng)環(huán)形爐加熱的纟500600mm圓連鑄坯采用在線機械熱定心，其定心孔中心偏差要求《5mm。(4)二輥斜軋穿孔機穿孔根據(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《650mm，確保穿孔后毛管長度《4.2m，要求穿孔后的毛管目視平直，全長外徑大小一致。(5)皮爾格軋機該鋼管的變形主要是在20英寸皮爾格軋機(又稱周期式軋管機)上完成的。根據(jù)軋制規(guī)格選擇軋制孔型尺寸及芯棒尺寸，芯棒長度應(yīng)保證穿入毛管后露出400mm。按軋制壁厚、軋制溫度及軋制品種等因素選擇適宜喂入量，保證壁厚均勻，表面無凸包和外折。管坯壁厚公差S+10-8%，極差控制在《2.5mm。該機組提供的管坯幾何尺寸精度直接影響到成品鋼管的幾何尺寸精度，軋制具體參數(shù)見表3。表3，軋制工藝參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>(6)100噸拉拔式擴管機組將20英寸皮爾格軋管機組生產(chǎn)的管坯擴制成最終成品管。擴制、加熱工藝參數(shù)見表4。表4擴制工藝參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(7)成品管幾何尺寸見表5。表5產(chǎn)品的幾何尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(8)試樣熱處理性能見表6。表6試樣的性能檢測結(jié)杲<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>以上結(jié)果顯示本發(fā)明方法采用纟500600mm圓連鑄坯由20英寸皮爾格軋管機組制管坯，再經(jīng)100噸拉拔式擴管機組擴制。可獲得產(chǎn)品幾何尺寸精度高、內(nèi)外表面質(zhì)量和力學(xué)性能符合要求的拖車用大口徑氣瓶無縫鋼管，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用于生產(chǎn)拖車用大口徑高壓氣瓶無縫鋼管的制造方法，其特征在于它是將∮500～600mm圓連鑄坯穿孔后經(jīng)20英寸皮爾格軋機軋制，再經(jīng)100噸拉拔式擴徑機組擴制而成，20英寸皮爾格軋機軋制的管坯壁厚公差，極差≤2.5mm。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于生產(chǎn)拖車用大口徑高壓氣瓶無縫鋼管的制造方法，其特征在于IOO噸拉拔式擴管機組擴制時，采用小變形量多道次的變形方式，總擴徑率《35%，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徑率控制在25%以下，進行不大于4次擴徑減壁，每次擴徑量不大于45mm，同時最后1次擴制溫度必須大于78(TC。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)拖車用大口徑高壓氣瓶無縫鋼管的制造方法，其特征在于包括以下步驟a、準(zhǔn)備符合要求的#500600mm圓連鑄坯作為坯料；b、圓連鑄坯加熱#500600mm圓連鑄坯在環(huán)形爐加熱時，要求圓連鑄坯在爐內(nèi)排列的間距為600mm，爐膛保持還原性氣氛，加熱時間812小時，出爐鋼溫12401270。C;c在線熱定心纟500600mm圓連鑄坯采用在線機械熱定心，其定心孔中心偏差要求《5mm;d二輥斜軋穿孔機穿孔制備毛管毛管外徑控制《650mm，確保穿孔后毛管長度《4.2me將毛管送入20英寸皮爾格軋機上生產(chǎn)管坯。其中管坯尺寸精度為壁厚公差S:^Q/6，極差《2.5mm;f將20英寸皮爾格軋機生產(chǎn)的管坯轉(zhuǎn)至100噸拉拔式擴管機組，采用100噸拉拔式擴管機組，用小變形量多道次的變形方式擴制成最終成品管，總擴徑率《35%，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，擴徑率控制在25%以下，進行不大于4次擴徑減壁，每次擴徑量不大于45mm，最后一次擴制溫度必須大于78(TC;管坯加熱在步進爐內(nèi)進行，爐膛保持還原性氣氛，加熱時間6080分鐘，加熱溫度1000108(TC4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的生產(chǎn)拖車用大口徑高壓氣瓶無縫鋼管的制造方法，其特征在于所述生產(chǎn)拖車用大口徑高壓氣瓶無縫鋼管鋼管外徑-406610mm，壁厚1025mm，鋼管的壁厚公差S士12.5%，長度達11米。全文摘要本發(fā)明涉及生產(chǎn)拖車用大口徑高壓氣瓶的無縫鋼管的制造方法，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，滿足生產(chǎn)外徑∮406～610mm的拖車用大口徑高壓氣瓶無縫鋼管，滿足幾何尺寸精度和內(nèi)外表面質(zhì)量要求。本發(fā)明的技術(shù)方案以∮500～600mm圓連鑄坯為坯料，將連鑄坯穿孔后經(jīng)20英寸皮爾格軋機軋制，再經(jīng)100噸拉拔式擴徑機組擴制而成。其中皮爾格軋機軋制的管坯壁厚公差S_-8⁺¹⁰％，極差≤2.5mm；100噸拉拔式擴管機組擴制時，總擴徑率≤35％。管坯每加熱一次擴徑率控制在25％以下，進行不大于4次擴徑減壁，每次擴徑量不大于45mm，同時最后1次擴制溫度必須大于780℃。文檔編號B21B23/00GK101444793SQ200810306390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)明者尹人潔,鍇岳,濤張,成海濤,如晏,涂露寒,王婀娜,邊華川,鐘蜀英申請人:攀鋼集團成都鋼鐵有限責(zé)任公司