專利名稱：薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中口徑焊管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及悍管生產(chǎn)工藝，特另u涉及薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中口徑焊管的方法。
背景技術(shù)：
薄帶連鑄工藝技術(shù)是當(dāng)今冶金領(lǐng)域的一項前沿性技術(shù)，至1865年Henry Bessemer提出這一想法(USPatent49053)以來，至今發(fā)展已經(jīng)有140多年的歷史了，但在當(dāng)時由于制造技術(shù)和控制技術(shù)等相關(guān)技術(shù)發(fā)展的不夠成熟，使這項技術(shù)基本處于停滯狀態(tài)。直到20世紀中葉才在A1的連續(xù)鑄軋工藝中得以實現(xiàn)，從而再一次在鋼鐵制造領(lǐng)域引起了人們的重視。
薄帶連鑄將連續(xù)鑄造、軋制、甚至熱處理等工序融為一體，使生產(chǎn)的薄帶坯稍經(jīng)冷軋就 一 次性形成工業(yè)成品，大大簡化了從鋼水到軋巻的生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)周期，使鋼鐵生產(chǎn)流程更緊湊、更連續(xù)、更高效、更環(huán)保；同時生產(chǎn)成本顯著降低，并且生產(chǎn)出的薄帶產(chǎn)品質(zhì)量不亞于傳統(tǒng)工藝。因此，薄帶連鑄技術(shù)近年來成為世界各國競相開發(fā)的熱點。
目前焊管的生產(chǎn)技術(shù)主要有ERW和UOE生產(chǎn)技術(shù)，ERW (ElectricResistant Welding)生產(chǎn)技術(shù)主要生產(chǎn)中口徑直縫高頻焊管，直徑在219-610mm之間，壁厚在4-20mm之間，主要產(chǎn)品有套管、管線管和結(jié)構(gòu)管等；UOE (U-O-Expanding)生產(chǎn)技術(shù)主要生產(chǎn)大口徑直縫埋弧焊管，直徑在508-1422mm之間，壁厚在6-40mm之間，主要產(chǎn)品有管線管和結(jié)構(gòu)管等。全世界對焊管的用量正在逐年遞增，2006全年焊管的累計產(chǎn)量已經(jīng)超過2100萬噸。
上述關(guān)于中口徑焊管ERW技術(shù)的生產(chǎn)工藝流程一般先由煉鋼+連鑄十熱軋工序得到一定厚度規(guī)格的熱軋巻。精煉后的鋼水經(jīng)過鋼包，中間包到結(jié)晶器，表層凝固的鑄坯經(jīng)過二冷段繼續(xù)冷卻至完全凝固后進行定尺火焰切割，從而完成整個連鑄過程。 一般傳統(tǒng)的連鑄工藝中鑄坯的厚度在200mm左右，鋼坯坯重一般小于30噸，鋼坯的斷面尺寸多為(180-200mm)X(1050-2550)mm。連鑄后的鑄坯經(jīng)冷卻、檢查、修模后，進入歩進梁式的加熱爐內(nèi)加熱。達一定溫度后出爐的鋼坯經(jīng)過高壓水除磷后在帶有立輥的四輥可逆式粗軋機進行4一7道次，軋制到30 — 50mm，送入精軋機組進行熱連軋，軋制到一定厚度，焊管用的熱軋板厚度要大于4mm，最后經(jīng)層流冷卻巻取，完成焊管的熱軋基板生產(chǎn)過程。
然后將熱軋基板輸送到ERW焊管生產(chǎn)線，在焊管生產(chǎn)線前端先將熱軋巻開巻，進行切頭切尾、對焊工序，后進入活套裝置、帶鋼銑邊機(進行帶鋼邊部加工)、板邊及板體超聲波探傷、成型機組(全排輥成型技術(shù))、高頻焊機(有高頻感應(yīng)焊接和高頻接觸焊接兩類)，得到一定尺寸規(guī)格的半成品，隨后是一系列的后續(xù)處理工序，主要有焊縫熱處理、焊縫超聲波探傷、定徑、平頭、水壓試驗、管體管端超聲波探傷、外形尺寸檢查、測長稱重、表面涂敷等。
上述是現(xiàn)有中口徑ERW焊管生產(chǎn)工藝流程，其主要缺點有
(1) 工藝流程長，從鋼水的冶煉到最后的鋼管成品，需要經(jīng)過鋼水冶煉一厚板連鑄一板坯再加熱一粗軋一精軋一巻取一運輸一ERW產(chǎn)線來完成中口徑焊管的制造過程，幾乎占領(lǐng)了整個鋼鐵廠的一半面積；
(2) 涉及的機組設(shè)備多，基建投資成本昂貴，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，很多實力規(guī)模較小的鋼鐵企業(yè)沒有能力建設(shè)中口徑焊管生產(chǎn)線。
(3) 連續(xù)性生產(chǎn)能力有限，整條產(chǎn)線要求熱軋巻的供應(yīng)到位， 一旦熱軋巻供應(yīng)不到位，整個生產(chǎn)過程即被停滯。
(4) 原始帶鋼不預(yù)熱，只能通過降低高頻焊接工序的速度來避免焊裂缺陷的發(fā)生，生產(chǎn)效率低，能源消耗大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中U徑焊管的方法，工藝流程短、投資成本低、生產(chǎn)效率高、連續(xù)生產(chǎn)能力強、能源利用率高的中口徑焊管生產(chǎn)方法，采用薄帶連鑄技術(shù)和焊管工藝技術(shù)的有效結(jié)合，使中口徑焊管的生產(chǎn)達到"一火成材"。
為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，
薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中口徑焊管的方法，其包括如下歩驟
41) 熱態(tài)金屬水由鋼包注入到中間包，通過浸入式水口澆注到一個由兩 個相向旋轉(zhuǎn)的水冷結(jié)晶輥和側(cè)封裝置形成的熔池中，經(jīng)過兩個水冷 結(jié)晶輥的冷卻形成鑄帶；
2) 鑄帶經(jīng)過夾送輥送入在線熱軋機軋制成熱軋薄帶；
3) 熱軋薄帶通過層流冷卻，經(jīng)過夾送輥和飛剪裝置切頭和/或切尾；熱 軋薄帶進入帶鋼銑邊機進行金屬帶的邊部加工，經(jīng)過銑邊后的金屬 帶具有良好的邊部狀態(tài)和清潔度，邊部清潔光滑，無毛刺、孔洞、 邊裂、氧化皮等邊部缺陷；
4) 銑邊后的金屬帶經(jīng)過平整機平整后，進入成型機組完成焊管的成型 工序；
5) 經(jīng)過成型的金屬帶經(jīng)過高頻焊接完成中口徑焊管的焊接。 進一步，熱軋薄帶在夾送輥之間形成可確保后續(xù)焊管的連續(xù)生產(chǎn)的活
套； 一定量的活套可作為生產(chǎn)過程的緩沖，可儲備金屬帶，確保后續(xù)焊管 的連續(xù)生產(chǎn)。
又，焊管機組成型方式為輥式成型、排輥成型和立輥成型。 另外，本發(fā)明高頻焊接采用高頻感應(yīng)焊接或高頻接觸焊接。 再有，本發(fā)明所述的金屬液包括黑色金屬或有色金屬。 所述的焊管包括鋼管、或銅管、或鋁管。
以生產(chǎn)鋼管焊管為例，銑邊后的帶鋼經(jīng)過平整機平整后，進入全排輥 成型機組完成焊管的成型工序，焊管機組成型方式有輥式成型、排輥成型 和立輥成型等多種型式，其中排輥成型法是20世紀70年代開始出現(xiàn)的， 目前已成為中口徑焊管成型機組的主要成型法，排輥成型是由輥式成型演 變而來的一種新的成型技術(shù)，采用全排輥成型技術(shù)可以防止帶鋼邊緣產(chǎn)生 折皺。因為它可以通過沿帶鋼軸線方向邊緣外側(cè)的軋輥群控制邊緣延伸， 同時軋輥群由外側(cè)束縛帶鋼邊緣，將邊緣外側(cè)作為壓縮變形形式被吸收。 所以這是一種既能保持連續(xù)塑性彎曲，又能防止邊緣延伸和吸收延伸的成 型技術(shù)?？捎行p少帶鋼成型后的錯邊及邊緣波浪等缺陷，在生產(chǎn)薄壁管 時優(yōu)勢明顯。
其中感應(yīng)焊覆蓋全規(guī)格范圍，在實際生產(chǎn)中可根據(jù)不同的產(chǎn)品品種需 要，分別采用感應(yīng)焊或接觸焊，以節(jié)約生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量。這種高頻焊機具有同心度高、尺寸精度高、壁厚均勻、焊縫質(zhì)量優(yōu)良等優(yōu)點。進
入高頻焊接工序前，經(jīng)過成型的帶鋼本身帶有200 — 40(TC的溫度(這-一溫 度的精確值可以根據(jù)焊接工藝的需要，通過調(diào)節(jié)控制層流冷卻系統(tǒng)9來實 現(xiàn))，這是一個有別于目前悍管生產(chǎn)線的特點，目前的焊管生產(chǎn)線一般不 對帶鋼進行預(yù)熱，帶鋼在高頻焊接時焊縫區(qū)域溫度會急劇升高，因此很容 易出現(xiàn)焊縫與焊縫較遠區(qū)域較大的溫度差異，從而容易出現(xiàn)悍裂缺陷，實 際生產(chǎn)線一般的做法是，降低高頻焊接時管體運行的速度，使管體的溫度 升高來避免這個問題的出現(xiàn)，這樣就在一定程度上降低了生產(chǎn)效率。而在 本發(fā)明中，利用帶鋼本身的余熱，有效減小在高頻焊接時焊縫與焊縫周圍 管體的溫差，有效防止了焊裂缺陷的發(fā)生，同時，可以加快高頻焊接的速 度，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源。
至此，完成了焊管半成品的制造，隨后的焊管后續(xù)處理工序和設(shè)備， 可以應(yīng)用現(xiàn)有成熟技術(shù)和設(shè)備來完成，比如采用在線中頻感應(yīng)裝置(功 率可達2400KW)對焊縫進行熱處理，改進焊縫韌性，實現(xiàn)焊管的"無縫 化"；采用超聲波探傷設(shè)備對焊縫、管體、管端進行探傷，以保證最終產(chǎn) 品的合格；采用帶二輥扭轉(zhuǎn)機架的定徑機架實現(xiàn)對圓管的定徑操作；采用 管線管水壓機或套管水壓機等水壓設(shè)備對焊管進行水壓試驗；等等。最終 實現(xiàn)中口徑焊管的整個制造過程。
本發(fā)明采用薄帶連鑄技術(shù)結(jié)合管成型高頻焊接工序，使中口徑焊管的 生產(chǎn)真正實現(xiàn)"一火成材"。
(1) 傳統(tǒng)悍管采用常溫焊接。本發(fā)明由于薄帶連鑄生產(chǎn)出來的帶鋼 自身具有較高的溫度，可以減小在高頻焊接時焊縫與周圍基體的溫差，有 效防止焊裂缺陷。
(2) 傳統(tǒng)焊管管壁較厚。本發(fā)明由于薄帶連鑄有快速凝固及細晶效 應(yīng)，即使同樣的成分，生產(chǎn)出來的鋼帶在強度等力學(xué)性能上面要優(yōu)于傳統(tǒng) 工藝，因此本發(fā)明生產(chǎn)的焊管，在同樣的強度使用要求上，規(guī)格尺寸可以 適當(dāng)減薄。高強、減薄(輕量化)是未來鋼鐵產(chǎn)品發(fā)展的趨勢。
本發(fā)明連續(xù)生產(chǎn)能力強，制造方便，而且大大減少基建投資，具有明(1) 本發(fā)明上述布置(薄帶連鑄一ERW產(chǎn)線)比現(xiàn)有的中口徑焊管
生產(chǎn)線(鋼水冶煉一厚板連鑄一板坯再加熱一粗軋一精軋一巻取一運輸一
ERW產(chǎn)線)工藝流程和產(chǎn)線長度明顯縮短，廠房占地面積大為減少。
(2) 本發(fā)明涉及的機組設(shè)備少，基建投資成本低，中小規(guī)模鋼鐵企 業(yè)即有能力建設(shè)此焊管生產(chǎn)線。
(3) 連續(xù)性生產(chǎn)能力強，通過薄帶連鑄技術(shù)與焊管工藝技術(shù)的有機 結(jié)合，同時薄帶連鑄更適合薄規(guī)格板帶的生產(chǎn)，因此本發(fā)明真正實現(xiàn)/中 口徑薄壁焊管的"一火成材"，從"源頭"上提高了生產(chǎn)效率。
(4) 由于薄帶連鑄的快速凝固及細晶效應(yīng)，即使同樣的成分，生產(chǎn) 出來的鋼帶在力學(xué)性能上面要優(yōu)于傳統(tǒng)工藝，因此本發(fā)明生產(chǎn)的焊管，在 同樣的強度使用要求上，可以適當(dāng)選擇較薄規(guī)格的產(chǎn)品，減薄(輕量化) 的直接效果是為用戶降低了購買成本。
(5) 本發(fā)明中，利用帶鋼本身的余熱，有效減小了在高頻焊接時焊 縫與焊縫周圍管體的溫差，有效防止了焊裂缺陷的發(fā)生；同時，可以加快 高頻焊接的速度，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源。
(6) 本發(fā)明特別適用于有色金屬領(lǐng)域，因為用薄帶來做熔點相對較 低的銅管、鋁管，更具有優(yōu)勢。


圖1為本發(fā)明薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中口徑焊管的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面參照附圖來詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。熱態(tài)鋼水由鋼包(通過傳統(tǒng)的鋼包 回轉(zhuǎn)臺以保證鋼水的連續(xù)供應(yīng))注入到中間包1，通過浸入式水口 2澆注 到一個由兩個相向旋轉(zhuǎn)的水冷結(jié)晶輥3和側(cè)封裝置4形成的熔池中，經(jīng)過 水冷結(jié)晶輥3的冷卻形成寬度為1100mm、厚度為5 — 10mm的鑄帶5。
鑄帶5經(jīng)過夾送輥6送入在線熱軋機7中軋制成厚度為4 8mm(熱軋 變形量至少20%)的熱軋薄帶8，然后熱軋薄帶8通過層流冷卻系統(tǒng)9， 經(jīng)過夾送輥IO和飛剪裝置11。
7飛剪裝置11主要用于作業(yè)開始時的切頭和結(jié)束時的切尾操作，以及 異常情況時的鋼帶中間切斷操作，中途正常工作時，不使用此設(shè)備。
熱軋薄帶8在夾送輥12、 13之間形成活套， 一定量的活套可作為生
產(chǎn)過程的緩沖，可儲備鋼帶，確保后續(xù)焊管的連續(xù)生產(chǎn)。
薄帶8然后進入帶鋼銑邊機14進行帶鋼的邊部加工，銑邊量為兩邊 各15mm，經(jīng)過銑邊后的帶鋼(寬度為1070mm)具有良好的邊部狀態(tài)和 清潔度，邊部清潔光滑，無毛刺、孔洞、邊裂、氧化皮等邊部缺陷。
銑邊后的帶鋼經(jīng)過平整機15平整后，進入全排輥成型機組16完成焊 管的成型工序。
經(jīng)過成型的帶鋼隨后采用高頻感應(yīng)焊接裝置17，完成直徑為340.6mm 中口徑悍管的焊接工序。
進入高頻焊接17工序前，經(jīng)過成型的帶鋼本身帶有200 40(TC的溫度 (這一溫度的精確值可以根據(jù)焊接工藝的需要，通過調(diào)節(jié)控制層流冷卻系 統(tǒng)9來實現(xiàn))，利用帶鋼本身的余熱，有效減小在高頻焊接時焊縫與焊縫 周圍管體的溫差，有效防止了焊裂缺陷的發(fā)生，同時，可以提高高頻焊接 的速度至傳統(tǒng)工藝的2倍，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源。
至此，完成了焊管半成品的制造，隨后的焊管后續(xù)處理工序和設(shè)備， 可以應(yīng)用現(xiàn)有成熟技術(shù)和設(shè)備來完成，比如采用在線中頻感應(yīng)裝置(功 率可達2400KW)對焊縫進行熱處理，改進焊縫韌性，實現(xiàn)焊管的"無縫 化"；采用超聲波探傷設(shè)備對焊縫、管體、管端進行探傷，以保證最終產(chǎn) 品的合格；采用帶二輥扭轉(zhuǎn)機架的定徑機架實現(xiàn)對圓管的定徑操作；采用 管線管水壓機或套管水壓機等水壓設(shè)備對焊管進行水壓試驗；等等。最終 實現(xiàn)直徑為340.6mm、厚度為4 8mm中口徑焊管的整個制造過程。
利用上述布置(薄帶連鑄+ERW產(chǎn)線)的方法及設(shè)備制造中口徑焊 管，具有生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，產(chǎn)線長度短，廠房占地面積少等優(yōu)點；特別適合 薄壁焊管的生產(chǎn)，整個生產(chǎn)過程連續(xù)性強，通過薄帶連鑄技術(shù)與焊管工藝 技術(shù)的有機結(jié)合，真正實現(xiàn)了中口徑薄壁焊管的"一火成材"，從"源頭" 上提高了生產(chǎn)效率；同時，能源利用率高，充分利用帶鋼本身的余熱，有 效減小了在高頻焊接時焊縫與焊縫周圍管體的溫差，有效防止了焊裂缺陷 的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中口徑焊管的方法，其包括如下步驟1)熱態(tài)金屬液由鋼包注入到中間包，通過浸入式水口澆注到一個由兩個相向旋轉(zhuǎn)的水冷結(jié)晶輥和側(cè)封裝置形成的熔池中，經(jīng)過兩個水冷結(jié)晶輥的冷卻形成鑄帶；2)鑄帶經(jīng)過夾送輥送入在線熱軋機軋制成熱軋薄帶；3)熱軋薄帶通過層流冷卻，經(jīng)過夾送輥和飛剪裝置切頭和/或切尾；熱軋薄帶進入銑邊機進行金屬帶的邊部加工，經(jīng)過銑邊后的金屬帶具有良好的邊部狀態(tài)和清潔度，邊部清潔光滑；4)銑邊后的金屬帶經(jīng)過平整機平整后，進入成型機組完成焊管的成型工序；5)經(jīng)過成型的金屬帶經(jīng)過高頻焊接完成中口徑焊管的焊接。
2. 如權(quán)利要求1所述的薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中口徑焊管的方法，其特征是，步驟3熱軋薄帶在夾送輥之間形成可確保后續(xù)焊管的連續(xù)生產(chǎn)的活
3. 如權(quán)利要求1所述的薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中口徑焊管的方法，其特征是，焊管機組成型方式為輥式成型、排輥成型和立輥成型。
4. 如權(quán)利要求1所述的薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中口徑焊管的方法，其特征是，焊管機組成型方式為全排輥成型機組。
5. 如權(quán)利要求1所述的薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中口徑焊管的方法，其特征是，高頻焊接采用高頻感應(yīng)焊接或高頻接觸焊接。
6. 如權(quán)利要求1所述的薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中口徑焊管的方法，其特征是，金屬液包括黑色金屬或有色金屬。
7. 如權(quán)利要求1所述的薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中口徑焊管的方法，其特征是，所述的焊管包括鋼管、或銅管、或鋁管。
全文摘要
薄帶連鑄連續(xù)生產(chǎn)中口徑焊管的方法，其包括如下步驟1)熱態(tài)金屬液由鋼包注入到中間包，通過浸入式水口澆注到一個由兩個相向旋轉(zhuǎn)的水冷結(jié)晶輥和側(cè)封裝置形成的熔池中，經(jīng)兩個水冷結(jié)晶輥冷卻形成鑄帶；2)鑄帶經(jīng)過夾送輥送入在線熱軋機軋制成熱軋薄帶；3)熱軋薄帶通過層流冷卻，經(jīng)夾送輥和飛剪裝置切頭和/或切尾；熱軋薄帶進入銑邊機進行邊部加工，銑邊后的金屬帶具有良好的邊部狀態(tài)；4)金屬帶經(jīng)平整后進入成型機組完成焊管成型；5)成型金屬帶經(jīng)高頻焊接完成焊管焊接。本發(fā)明薄帶連鑄技術(shù)和焊管工藝技術(shù)的有效結(jié)合，工藝流程短、投資成本低、生產(chǎn)效率高、連續(xù)生產(chǎn)能力強、能源利用率高，生產(chǎn)達到“一火成材”。
文檔編號B23P17/00GK101683709SQ20081020070
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者艷 于, 吳建春, 園 方, 紅 魏 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司