一種超級(jí)奧氏體不銹鋼無(wú)縫管的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種超級(jí)奧氏體不銹鋼無(wú)縫管的制造方法，屬于奧氏體不銹鋼制備技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)材料的需求日趨苛刻，傳統(tǒng)的300系不銹鋼（304、316)已 經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。為此，在300系不銹鋼基礎(chǔ)上提高鋼中的Cr、Ni、Mo含量，同時(shí)加 入其他元素，發(fā)展了許多高合金的新牌號(hào)。通過(guò)加入Cu、Si等元素，形成了 UNS N08904 (00Cr20Ni25Mo4. 5Cu);通過(guò)加入 Cu、N 等元素，形成了 UNS S31254 (00Cr20Nil8Mo6CuN); 以上兩種都是應(yīng)用廣泛的超級(jí)奧氏體不銹鋼品種。
[0003] UNS N08904合金含量接近50%，冷、熱塑性較300系不銹鋼差，且冷、熱加工區(qū)間 窄，變形抗力大，在加工過(guò)程中容易造成開(kāi)裂。同時(shí)，σ相的沉淀是該鋼種生產(chǎn)的另一難題， σ相會(huì)導(dǎo)致塑性降低，同時(shí)造成耐蝕性能下降。因此，UNS Ν08904超級(jí)奧氏體不銹鋼無(wú)縫 管通常依賴(lài)進(jìn)口。
[0004] UNS S31254是6Μο不銹鋼中的典型品種，Mo元素的加入使得鋼的變形抗力增大， 熱塑性減低，因此高M(jìn)o不銹鋼熱塑性較差。N元素同樣會(huì)對(duì)該品種的冷、熱加工性能產(chǎn)生較 大影響，特別是熱加工過(guò)程。同時(shí)，σ相的沉淀是該鋼種生產(chǎn)的另一難題，σ相會(huì)導(dǎo)致塑性 降低，同時(shí)造成耐蝕性能下降。因此，UNS S31254超級(jí)奧氏體不銹鋼無(wú)縫管通常依賴(lài)進(jìn)口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在提供一種超級(jí)奧氏體不銹鋼無(wú)縫管的制造方法，制定了 UNS Ν08904和 UNS S31254超級(jí)奧氏體不銹鋼冶煉、電渣重熔、均質(zhì)化退火、管坯鍛造、鋼管熱擠壓、冷加工 變形工藝參數(shù)，解決了鋼管在冷、熱軋制變形區(qū)開(kāi)裂問(wèn)題；研宄了超級(jí)奧氏體不銹鋼組織轉(zhuǎn) 變規(guī)律，解決了超級(jí)奧氏體不銹鋼無(wú)縫管熱處理金屬間析出相問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明研宄了超級(jí)奧氏體不銹鋼冶煉、澆注、管坯鍛造、鋼管熱擠壓、鋼管冷加工、 熱處理工藝，關(guān)鍵工藝參數(shù)如下： 冶煉 化學(xué)成分控制 電渣重熔 重熔方式 均質(zhì)化退火退火溫度、退火時(shí)間 管坯鍛造 鍛造溫度 熱加工 擠壓溫度、擠壓比、擠壓速度 冷加工 變形量、乳制速度、送進(jìn)量或冷軋、冷拔 熱處理 溫度、保溫時(shí)間、冷卻方式 通過(guò)研宄上述工藝的關(guān)鍵參數(shù)，最終解決了 UNS Ν08904和UNS S31254超級(jí)奧氏體不 銹鋼無(wú)縫管全線(xiàn)生產(chǎn)工藝難題，完成了品種的系列化生產(chǎn)，產(chǎn)品范圍覆蓋外徑25~426_，標(biāo) 準(zhǔn)滿(mǎn)足無(wú)縫管標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0007] 本發(fā)明提供了一種超級(jí)奧氏體不銹鋼無(wú)縫管的制造方法，包括下述依次的步驟： (1) 冶煉 預(yù)處理后的鐵水經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉與AOD或VOD精煉后，出鋼，冶煉完畢模鑄成鋼 坯； (2) 電渣重熔 采用氬氣保護(hù)電渣重熔爐及適合的錠型，重熔后快速冷卻； (3) 均質(zhì)化退火 為消除成分偏析進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間使得均質(zhì)化退火，退火溫度控制在1150~1250°C，退火時(shí) 間20~40h ; (4) 管坯鍛造 ① 加熱 將鋼坯加熱，均熱溫度為1100-1200°C，加熱時(shí)間根據(jù)鋼坯厚度計(jì)算，取l-2min/mm，均 熱時(shí)間為30-60min，確保鋼坯燒透、均勻； ② 軋制或鍛造實(shí)心管坯 軋制或鍛造實(shí)心管坯時(shí)，開(kāi)軋或開(kāi)鍛的溫度為1100~1200°C，最低終軋或終鍛溫度為 1000 C。鍛造完成后快速冷卻至室溫； (5) 坯料準(zhǔn)備 將坯料分段鋸切至600~850mm，深孔鉆加工Φ40~Φ IOOmm中心通孔； (6)熱擠壓 ① 坯料預(yù)熱：坯料在環(huán)形爐中預(yù)熱，環(huán)形爐溫度設(shè)置為690~1010°C，駐爐時(shí)間為Imin/ mm，隨外徑增加駐爐時(shí)間相應(yīng)增加； ② 一次感應(yīng)加熱：坯料放入中頻感應(yīng)爐感應(yīng)加熱，感應(yīng)加熱溫度設(shè)定為ll〇〇±l〇°C， 保溫時(shí)間為1~3min，加熱功率為600~650kW，保溫功率彡200kW ; ③ 玻璃粉潤(rùn)滑：坯料內(nèi)、外壁使用高溫下熔融態(tài)的玻璃粉進(jìn)行潤(rùn)滑； ④ 擴(kuò)孔：使用擴(kuò)孔錐進(jìn)行擴(kuò)孔； ⑤ 二次感應(yīng)加熱：坯料放入中頻感應(yīng)爐感應(yīng)加熱，感應(yīng)加熱溫度設(shè)定為1150±10°C， 保溫時(shí)間為1~3min，加熱功率為600~650kW，保溫功率彡200kW ; ⑥ 熱擠壓：采用熱擠壓工模具，斷面收縮率為50%~100%，擠壓后30±5s內(nèi)完成固溶； 擠壓過(guò)程示意見(jiàn)圖1，擠壓比由坯料尺寸、擠壓針尺寸、擠壓模尺寸決定；需根據(jù)成品 管材的尺寸要求，選擇坯料規(guī)格及工模具尺寸。
[0008] 熱擠壓后依次經(jīng)矯直、鋸切、酸洗轉(zhuǎn)入冷加工工序； (7)冷加工 冷加工方式有兩種：冷軋、冷拔； ① 冷軋工藝參數(shù)設(shè)置：減徑率：10~40% ;減壁率：30~60% ;送進(jìn)量4~6mm/次； ② 冷拔分?jǐn)U徑和減徑兩種：通常擴(kuò)徑為20~30mm/道次，壁厚減薄0. 2~0. 5mm ;減徑 為5~IOmm/道次，壁厚減薄1~I. 5mm。
[0009] (8)熱處理 冷加工后的鋼管經(jīng)脫脂后進(jìn)行熱處理，熱處理分為半成品與成品兩種熱處理工藝；熱 處理后20s內(nèi)完成固溶； 熱處理后依次經(jīng)矯直、鋸切、酸洗轉(zhuǎn)入成品工序或下道次冷加工工序。
[0010] 上述方案中，所述坯料為UNS N08904或UNS S31254超級(jí)奧氏體不銹鋼，步驟（1) 中鋼水成分百分?jǐn)?shù)達(dá)到下述要求即可出鋼： UNS N08904 的成分為：C 彡 0· 02%，Si 彡 I. 00%，Μη 彡 2· 00%，P 彡 0· 045%，S 彡 0· 035%， 19. 0% 彡 Cr 彡 23. 0%，23. 0% 彡 Ni 彡 28. 0%，4. 0% 彡 Mo 彡 5. 0%，1. 0% 彡 Cu 彡 2. 00%，其余 為鐵及微量其雜質(zhì)元素； UNS S31254 的成分為：C 彡 0· 02%，Si 彡 0· 80%，Mn 彡 I. 00%，P 彡 0· 030%，S 彡 0· 010%， 19. 5% 彡 Cr 彡 20. 5%，17. 5% 彡 Ni 彡 18. 5%，6. 0% 彡 Mo 彡 6. 5%，0· 5% 彡 Cu 彡 L 0%， 0. 18%彡N彡0. 20%，其余為鐵及微量其雜質(zhì)元素。
[0011] 上述方案中，步驟（1)模鑄成專(zhuān)用的電渣圓錠，圓錠直徑通常為400~1000mm。
[0012] 上述方案中，步驟（2)將電渣圓錠進(jìn)行電渣重熔，規(guī)格為300~800mm。
[0013] 上述方案中，步驟（4)管坯鍛造的規(guī)格通常為219~400mm，保證鍛造比2以上。
[0014] 上述方案中，步驟（6)熱擠壓過(guò)程中，所述熔融態(tài)玻璃粉的溫度為1100~1250°C。
[0015] 上述方案中，步驟（6)熱擠壓過(guò)程中，對(duì)于UNS N08904,坯料預(yù)熱時(shí)，設(shè)置環(huán)形爐 溫度為：700±10°C ;采用的擴(kuò)孔錐為：Φ80~260mm ;采用的熱擠壓模具為：Φ89Χ7~ Φ325Χ40ι?πι，斷面收縮率不小于50%，不超過(guò)90%;熱擠壓后鋼管的外徑范圍為Φ89~ 325mm，公差為±2mm ;壁厚范圍為7~40mm，壁厚公差± 1mm。
[0016] 上述方案中，步驟（6)熱擠壓過(guò)程中，對(duì)于UNS S31254,坯料預(yù)熱時(shí)，設(shè)置環(huán)形爐 溫度為：1000±10°C ;采用的擴(kuò)孔錐為：Φ80~200mm ;采用的熱擠壓模具為：Φ114Χ10~ Φ250Χ20πιπι，斷面收縮率不小于50%，不超過(guò)90% ;熱擠壓后鋼管的外徑范圍為Φ 114~ 250mm，公差為±2mm ;壁厚范圍為10~20mm，壁厚公差± 1mm。
[0017] 上述方案中，步驟（7)冷加工過(guò)程中，對(duì)于UNS N08904,冷軋工藝參數(shù)為：減徑率： 20~40% ;減壁率：40~60% ;送進(jìn)量4~6mm/次。
[0018] 上述方案中，步驟（7)冷加工過(guò)程中，對(duì)于UNS S31254,冷軋工藝參數(shù)為：減徑率： 10~40% ;減壁率：30~60%，同時(shí)不大于5mm ;送進(jìn)量4~6mm/次；軋制次數(shù)30~40次/ min〇
[0019] 上述方案中，步驟（8)熱處理過(guò)程中，對(duì)于UNS N08904,半成品的熱處理溫度為 1130~1150°C，保溫時(shí)間3min/mm ;成品熱處理溫度為1100~1120°C，保溫時(shí)間2min/mm。
[0020] 上述方案中，步驟（8)熱處理過(guò)程中，對(duì)于UNS S31254,半成品的熱處理溫度為 1160~1180°C，保溫時(shí)間3min/mm ;成品熱處理溫度為1150~1170°C，保溫時(shí)間2min/mm。