专利名称：2Cr13矩形管材的加工方法
2Cr 13矩形管材的加工方法技术领域
本发明属于马氏体不锈钢管加工技术领域，具体涉及一种2Crl3矩形管材的加工方法。
背景技术：
上面提及的矩形管材的概念是指管材的横截面形状呈矩形。2Crl3材料属于马氏体不锈钢，其主要合金元素为铁、铬和碳，由于此类钢存在塑性差和冷加工困难的弊端，因此通常将圆棒穿孔后以冷拔方式获取矩形管材。这种加工方式生产道次多，一般需经过四个道次的圆管冷拔和三个道次的异形冷拔。同时，由于2Crl3材料的塑性差，在冷加工即在异形冷拔过程中易开裂，而且，冷拔道次愈多，开裂的几率越高，金属材料的损失也越大，从而导致能源浪费、成材率低和加工成本高的问题。
本申请人作了文献检索，然而在已公开的中国专利文献中既未见诸关于2Crl3矩形管材的加工方法的技术启示，也未发现对其它牌号例如lCrl3、3Crl3和4Crl3矩形管材加工的技术信息。为此，本申请人旨在消除前述的欠缺而作了长期的探索，下面所要介绍的技术方案便是基于这种背景下产生的。发明内容
本发明的任务在于提供一种有助于显著简化工艺过程、有利于显著节约能源、有益于减少材料损失和有便于降低生产成本而藉以满足工业化放大生产要求的2Crl3矩形管材的加工方法。
本发明的任务是这样来完成的，一种2Crl3矩形管材的加工方法，包括以下步骤
A)备料，首先按矩形管材的成品规格的横截面积与圆棒的横截面积之比选取 2Crl3圆棒，再对圆棒表面处理，得到圆棒坯；
B)加热，将圆棒坯送入加热炉内加热，并且控制加热温度，得到待穿孔圆棒坯；
C)穿孔，将待穿孔圆棒坯在穿孔机上穿孔，得到穿孔毛管；
D)退火，将穿孔毛管送入退火炉退火，并且控制退火温度和控制退火时间，随炉冷却后出炉自然冷却，并且控制随炉冷却温度，自然冷却后将穿孔毛管的两端切平，并且控制两端的切平尺寸，得到退火毛管；
E)酸洗，将退火毛管引入酸洗池用酸洗液先进行酸洗，而后用酸液漂洗，得到酸洗管坯；
F)润滑，将润滑剂均勻地涂抹于酸洗管坯的外表面以及孔壁表面，并且送入烘干炉内烘干，控制烘干温度和时间，得到润滑的毛管；
G)冷轧，将润滑的毛管在冷轧机上开坯轧制成异形变形前的圆管坯，并且控制开坯轧制道次，得到开坯的圆管；
H)锤头，先对开坯的圆管的一端进行加热，并且控制加热的一端的长度以及控制加热温度，而后由配有锤头模的气锤击成圆形头子，再将圆形头子锤击成扁平头子，得到待冷拔圆管；
I)冷拔和成品退火，将待冷拔毛管在冷拔机上经第一道次冷拔异形变形成横截面形状呈椭圆形管子，而后在依次重复步骤D)的退火、步骤E)的酸洗、步骤F)的润滑和步骤 H)的锤头工序后，再进行第二道次冷拔异形变形成横截面形状呈矩形的矩形管，接着按步骤D)的工序进行成品退火，得到2Crl3矩形管初坯；
J)精整，先对2Crl3矩形管初坯矫直并且切除两端端头，控制切除两端端头的长度，接着重复步骤E)的工序，得到成品的2Crl3矩形管。
在本发明的一个具体的实施例中，步骤A)中所述的按矩形管材的成品规格的横截面积与圆棒的横截面积之比为1 5. 5 10. 5;所述的对圆棒表面处理是指对圆棒表面进行切削加工，以去除圆棒表面微裂纹，切削加工的深度为0. 5-0. 8mm。
在本发明的另一个具体的实施例中，步骤B)中所述的加热炉为斜底式加热炉，所述的控制加热温度是将加热温度控制为1150-1180°C。
在本发明的又一个具体的实施例中，步骤C)中所述的穿孔机为两辊斜轧穿孔机， 所述的穿孔毛管的外径比所述圆棒坯的直径大l_4mm并且穿孔毛管的壁厚为4-8mm。
在本发明的再一个具体的实施例中，步骤D)中所述的退火炉为燃气式连续退火炉，所述的控制退火温度是将退火温度控制为780-820°C ；所述的控制退火时间是将退火时间控制为50-70min ；所述的控制随炉冷却温度是将温度控制为650°C以下；所述的控制两端的切平尺寸是指对穿孔毛管的两端各切除长度20 30mm。
在本发明的还有一个具体的实施例中，步骤Ε)中所述的酸洗液为质量百分比浓度为8-15%的硫酸溶液；所述的酸液漂洗为采用质量百分比浓度为10-18%的硝酸溶液漂洗，漂洗的时间为2-5min。
在本发明的更而一个具体的实施例中，步骤F)中所述的润滑剂为牛油与石灰粉末的混合物，其中牛油与石灰粉末的重量比为1 9-11 ；所述的控制烘干温度是将烘干温度控制为200-250°C，烘干时间控制为30-40min。
在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤G)中所述的冷轧机为两辊冷轧机，所述的控制开坯轧制道次是将开坯轧制道次控制为一次或两次，其中当需进行第二个道次的冷轧时，则先对经过第一个道次冷轧后的毛管依次重复步骤D)、步骤E)和步骤F)的工序，而后进行第二道次的冷轧。
在本发明的又更而一个具体的实施例中，步骤G)中所述的开坯轧制的工艺参数为断面相对减缩率30-45%、外径压下量为10-30mm、壁厚压下量为0. 5-1. 0mm、延伸系数为1. 4-1. 8和冷轧送进量为3-5mm/次。
在本发明的又进而一个具体的实施例中，步骤H)中所述的所述的加热的一端长度为130-200mm ；所述的控制加热温度是将加热温度控制为900-1000°C ；步骤J)中所述的控制切除两端端头的长度是切除一端端头的扁平头子和切除另一端端头的长度80-150mm。
本发明提供的技术方案只需一个或两个道次的冷轧和两次冷拔，因而相对于已有技术减少了三个生产道次，从而显著地缩短了工艺流程，并且具有出色的节能效果；由于生产道次明显减少，因此相对于已有技术可提高成材率8-10%，满足工业化放大生产要求。
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。实施例1 (本实施例为两道开坯冷轧)以加工横截面规格即成品规格为长33mmX宽13mmX壁厚3. 5mm的2Crl3矩形管材为例。A)备料，首先按矩形管成品的规格要求优选而非绝对限于地选用由中国青海省西宁特殊钢股份有限公司生产的直径为60mm的2Crl3圆棒，本实施例中，矩形管材的成品规格的横截面积与圆棒的横截面积之比为1 10. 35，对所选取的圆棒进行表面处理，具体是对圆棒表面进行切削加工(业界称之为剥皮)，藉以去除圆棒表面的微裂纹，得到表面切削加工后的直径为58. 6mm的圆棒坯，本实施例中，切削加工的深度为 0. 7mm 60mm-58. 6mm> + 2mm = 0. 7mm)；B)加热，将由步骤Α)得到的圆棒坯送入斜底式加热炉中加热至1150°C，出斜底炉，得到待穿孔圆棒坯；C)穿孔，将由步骤B)得到的待穿孔圆棒坯引至二辊斜轧穿孔机上穿孔成 62X 5 (外径为62mm和壁厚为5mm)的穿孔毛管，本实施例中，穿孔毛管的外径比圆棒坯的直径大3. 4mm,并且穿孔毛管的壁厚为5mm ；D)退火，将由步骤C)得到的外径为62mm而壁厚为5mm的穿孔毛管送入燃气式连续退火炉退火，退火温度为780°C，时间为50min，退火结束后随炉冷却至650°C以下，出炉空冷即自然冷却，在自然冷却后将穿孔毛管的两端切平，具体是对穿孔毛管的两端各切除 20mm，得到退火毛管；E)酸洗，将由步骤D)得到的退火毛管送入酸洗池，用质量百分比浓度为8%的硫酸溶液酸洗，而后在出酸洗池后再用质量百分比浓度为10%的硝酸液漂洗两次，每次漂洗的时间为anin，得到酸洗管坯；F)润滑，将由牛油与石灰粉末按重量比1 9混合成的润滑剂均勻地涂抹于由步骤E)得到的酸洗管坯的外表面以及由步骤C)穿孔后的孔壁，在涂抹润滑剂后送入烘干炉烘干，烘干炉温度为200°C，烘干时间为30min，得到润滑的毛管；G)冷轧，将由步骤F)得到的润滑的毛管在二辊冷轧机上经第一个道次的开坯冷轧轧制成外径为45mm且壁厚为4. 4mm的异形变形前的圆管坯，第一个道次的开坯冷轧的工艺参数为断面相对减缩率37. 3%、外径压下量17mm、壁厚压下量0. 6mm和延伸系数1. 595 以及冷轧送进量4mm/次，在完成了第一个道次的冷轧后重复步骤D)的退火工序，并且经矫直和平头，再经步骤E)和步骤F)工序后进行第二个道次的冷轧，第二个道次的冷轧是将外径为45mm而壁厚为4. 4mm的圆管坯轧制成外径为34mm而壁厚为3. 7mm的异形变形前的圆管，该第二个道次的冷轧的工艺参数为断面相对减缩率37.2%、外径压下量11mm，壁厚压下量0. 7mm、延伸系数1. 593以及冷轧送进量4mm/次，在第二个道次冷轧后得到开坯的圆管；H)锤头，先对由步骤G)得到的开坯的圆管1的一端150mm的管段加热至900°C， 再由配有锤头模的气锤锤击(即锤打成圆形头子)，紧接着对圆形头子锤击成扁平头子，然后重复步骤D)、E)和F)的工序，得到待冷拔圆管；
I)冷拔和成品退火，将由步骤H)得到的待冷拔圆管在冷拔机上经第一道次冷拔异形变形成横截面形状呈椭圆形管子，而后重复步骤D)的退火、步骤E)的酸洗和步骤F) 的润滑工序后，进行第二道次冷拔异形变形成横截面形状呈矩形的矩形管，接着按步骤D) 的工序进行成品退火，得到2Crl3矩形管初坯；
J)精整，对应由步骤I)得到的2Crl3矩形管初坯付诸矫直机矫直并切除两端端头，即切除一端的扁平头子和切除另一端的80mm长度，再次重复步骤E)的工序，得到成品规格即横截面规格为长33mm、宽13mm和壁厚为3. 5mm的2Crl3矩形管材。
实施例2 (本实施例为一道开坯冷轧)
以加工横截面规格即成品规格为长44mmX宽15mmX壁厚4. 5mm的2Crl3矩形管材为例。
A)备料，首先按矩形管成品的规格要求优选而非绝对限于地选用由中国青海省西宁特殊钢股份有限公司生产的直径为60mm的2Crl3圆棒，本实施例中，矩形管材的成品规格的横截面积与圆棒的横截面积之比为1 6. 28，对所选取的圆棒进行表面处理，具体是对圆棒表面进行切削加工(业界称之为剥皮)，藉以去除圆棒表面的微裂纹，得到表面切削加工后的直径为59. Omm的圆棒坯，本实施例中，切削加工的深度为 0. 5mm 60mm-59. 0mm> + 2mm = 0. 5mm)；
B)加热，将由步骤Α)得到的圆棒坯送入斜底式加热炉中加热至1165°C，出斜底炉，得到待穿孔圆棒坯；
C)穿孔，将由步骤B)得到的待穿孔圆棒坯引至二辊斜轧穿孔机上穿孔成 62 X 5. 3 (外径为62mm和壁厚为5. 3mm)的穿孔毛管，本实施例中，穿孔毛管的外径比圆棒坯的直径大3mm，并且穿孔毛管的壁厚为5. 3mm ；
D)退火，将由步骤C)得到的外径为62mm而壁厚为5. 3mm的穿孔毛管送入燃气式连续退火炉退火，退火温度为800°C，时间为60min，退火结束后随炉冷却至650°C以下，出炉空冷即自然冷却，在自然冷却后将穿孔毛管的两端切平，具体是对穿孔毛管的两端各切除30mm，得到退火毛管；
E)酸洗，将由步骤D)得到的退火毛管送入酸洗池，用质量百分比浓度为12%的硫酸溶液酸洗，而后在出酸洗池后再用质量百分比浓度为15%的硝酸液漂洗一次，漂洗的时间为:3min，得到酸洗管坯；
F)润滑，将由牛油与石灰粉末按重量比1 10混合成的润滑剂均勻地涂抹于由步骤E)得到的酸洗管坯的外表面以及由步骤C)穿孔后的孔壁，在涂抹润滑剂后送入烘干炉烘干，烘干炉温度为220°C，烘干时间为35min，得到润滑的毛管；
G)冷轧，将由步骤F)得到的润滑的毛管在二辊冷轧机上经一个道次的开坯冷轧轧制成外径为45mm且壁厚为4. 65mm的异形变形前的圆管坯，开坯冷轧的工艺参数为断面相对减缩率37. 6%、外径压下量17mm、壁厚压下量0. 65mm和延伸系数1. 602以及冷轧送进量3mm/次，在完成了一个道次的冷轧后得到开坯的圆管；
H)锤头，先对由步骤G)得到的开坯的圆管的一端180mm的管段加热至950°C，再由配有锤头模的气锤锤击，锤打成圆形头子，紧接着对圆形头子锤击成扁平头子，然后重复步骤D)、步骤E)和步骤F)的工序，得到待冷拔圆管；
I)冷拔和成品退火，将由步骤H)得到的待冷拔圆管在冷拔机上经第一道次冷拔异形变形成横截面形状呈椭圆形管子，而后重复步骤D)的退火、步骤E)的酸洗、步骤F)的润滑工序后，进行第二道次冷拔异形变形成横截面形状呈矩形的矩形管，接着按步骤D)的工序进行成品退火，得到2Crl3矩形管初坯；J)精整，对应由步骤I)得到的2Crl3矩形管初坯付诸矫直机矫直并分别切除一端的扁平头子，另一端的IOOmm长度，再次重复步骤E)的工序，得到成品规格即横截面规格为长44mm、宽15mm和壁厚为4. 5mm的2Cr 13矩形管材。实施例3 (本实施例为一道开坯冷轧)以加工横截面规格即成品规格为长55mmX宽19mmX壁厚5mm的2Crl3矩形管材为例。A)备料，首先按矩形管成品的规格要求优选而非绝对限于地选用由中国青海省西宁特殊钢股份有限公司生产的直径为80mm的2Crl3圆棒，本实施例中，矩形管材的成品规格的横截面积与圆棒的横截面积之比为1 7.85，对所选取的圆棒进行表面处理，具体是对圆棒表面进行切削加工(业界称之为剥皮)，藉以去除圆棒表面的微裂纹，得到表面切削加工后的直径为78. 4mm的圆棒坯，本实施例中，切削加工的深度为 0. 8mm 80mm-78. 4mm> + 2mm = 0. 8mm)；B)加热，将由步骤Α)得到的圆棒坯送入斜底式加热炉中加热至1180°C，出斜底炉，得到待穿孔圆棒坯；C)穿孔，将由步骤B)得到的待穿孔圆棒坯引至二辊斜轧穿孔机上穿孔成 82 X 6. 0 (外径为82mm和壁厚为6. Omm)的穿孔毛管，本实施例中，穿孔毛管的外径比圆棒坯的直径大3. 6mm,并且穿孔毛管的壁厚为6. Omm ；D)退火，将由步骤C)得到的外径为82mm而壁厚为6. Omm的穿孔毛管送入燃气式连续退火炉退火，退火温度为820°C，时间为70min，退火结束后随炉冷却至650°C以下，出炉空冷即自然冷却，在自然冷却后将穿孔毛管的两端切平，具体是对穿孔毛管的两端各切除30mm，得到退火毛管；E)酸洗，将由步骤D)得到的退火毛管送入酸洗池，用质量百分比浓度为15%的硫酸溶液酸洗，而后在出酸洗池后再用质量百分比浓度为18%的硝酸液漂洗一次，漂洗的时间为5min，得到酸洗管坯；F)润滑，将由牛油与石灰粉末按重量比1 11混合成的润滑剂均勻地涂抹于由步骤E)得到的酸洗管坯的外表面以及由步骤C)穿孔后的孔壁，在涂抹润滑剂后送入烘干炉烘干，烘干炉温度为250°C，烘干时间为40min，得到润滑的毛管；G)冷轧，将由步骤F)得到的润滑的毛管在二辊冷轧机上经一个道次的开坯冷轧轧制成外径为55mm且壁厚为5. 2mm的异形变形前的圆管坯，开坯冷轧的工艺参数为断面相对减缩率43. 2 %、外径压下量27mm、壁厚压下量0. 8mm和延伸系数1. 761以及冷轧送进量5mm/次，在完成了一个道次的冷轧后得到开坯的圆管；H)锤头，先对由步骤G)得到的开坯的圆管的一端200mm的管段加热至1000°C，再由配有锤头模的气锤锤击，锤打成圆形头子，紧接着对圆形头子锤击成扁平头子，然后重复步骤D)、步骤E)和步骤F)的工序，得到待冷拔圆管；I)冷拔和成品退火，将由步骤H)得到的待冷拔圆管在冷拔机上经第一道次冷拔异形变形成横截面形状呈椭圆形管子，而后重复步骤D)的退火、步骤E)的酸洗、步骤F)的润滑工序后，进行第二道次冷拔异形变形成横截面形状呈矩形的矩形管，接着按步骤D)的工序进行成品退火，得到2Crl3矩形管初坯；
J)精整，对应由步骤I)得到的2Crl3矩形管初坯付诸矫直机矫直并分别切除一端的扁平头子，另一端的120mm长度，再次重复步骤E)的工序，得到成品规格即横截面规格为长55mm、宽19mm和壁厚为5mm的2Crl3矩形管材
权利要求
1.一种2Crl3矩形管材的加工方法，其特征在于包括以下步骤A)备料，首先按矩形管材的成品规格的横截面积与圆棒的横截面积之比选取2Crl3圆棒，再对圆棒表面处理，得到圆棒坯；B)加热，将圆棒坯送入加热炉内加热，并且控制加热温度，得到待穿孔圆棒坯；C)穿孔，将待穿孔圆棒坯在穿孔机上穿孔，得到穿孔毛管；D)退火，将穿孔毛管送入退火炉退火，并且控制退火温度和控制退火时间，随炉冷却后出炉自然冷却，并且控制随炉冷却温度，自然冷却后将穿孔毛管的两端切平，并且控制两端的切平尺寸，得到退火毛管；E)酸洗，将退火毛管引入酸洗池用酸洗液先进行酸洗，而后用酸液漂洗，得到酸洗管坯；F)润滑，将润滑剂均勻地涂抹于酸洗管坯的外表面以及孔壁表面，并且送入烘干炉内烘干，控制烘干温度和时间，得到润滑的毛管；G)冷轧，将润滑的毛管在冷轧机上开坯轧制成异形变形前的圆管坯，并且控制开坯轧制道次，得到开坯的圆管；H)锤头，先对开坯的圆管的一端进行加热，并且控制加热的一端的长度以及控制加热温度，而后由配有锤头模的气锤击成圆形头子，再将圆形头子锤击成扁平头子，得到待冷拔圆管；I)冷拔和成品退火，将待冷拔圆管在冷拔机上经第一道次冷拔异形变形成横截面形状呈椭圆形管子，而后在依次重复步骤D)的退火、步骤E)的酸洗、步骤F)的润滑工序和步骤 H)的锤头工序后，再进行第二道次冷拔异形变形成横截面形状呈矩形的矩形管，接着按步骤D)的工序进行成品退火，得到2Crl3矩形管初坯；J)精整，先对2Crl3矩形管初坯矫直并且切除两端端头，控制切除两端端头的长度，接着重复步骤E)的工序，得到成品的2Crl3矩形管。
2.根据权利要求1所述的2Crl3矩形管材的加工方法，其特征在于步骤A)中所述的按矩形管材的成品规格的横截面积与圆棒的横截面积之比为1 5. 5 10. 5;所述的对圆棒表面处理是指对圆棒表面进行切削加工，以去除圆棒表面微裂纹，切削加工的深度为 0. 5-0. 8 腿。
3.根据权利要求1所述的2Crl3矩形管材的加工方法，其特征在于步骤B)中所述的加热炉为斜底式加热炉，所述的控制加热温度是将加热温度控制为1150-1180°C。
4.根据权利要求1所述的2Crl3矩形管材的加工方法，其特征在于步骤C)中所述的穿孔机为两辊斜轧穿孔机，所述的穿孔毛管的外径比所述圆棒坯的直径大1-4 mm并且穿孔毛管的壁厚为4-8 mm。
5.根据权利要求1所述的2Crl3矩形管材的加工方法，其特征在于步骤D)中所述的退火炉为燃气式连续退火炉，所述的控制退火温度是将退火温度控制为780-820°C ；所述的控制退火时间是将退火时间控制为50-70min ；所述的控制随炉冷却温度是将温度控制为 650°C以下；所述的控制两端的切平尺寸是指对穿孔毛管的两端各切除长度20 30mm。
6.根据权利要求1所述的2Crl3矩形管材的加工方法，其特征在于步骤Ε)中所述的酸洗液为质量百分比浓度为8-15%的硫酸溶液；所述的酸液漂洗为采用质量百分比浓度为 10-18%的硝酸溶液漂洗，漂洗的时间为2-5min。
7.根据权利要求1所述的2Crl3矩形管材的加工方法，其特征在于步骤F)中所述的润滑剂为牛油与石灰粉末的混合物，其中牛油与石灰粉末的重量比为1 9-11;所述的控制烘干温度是将烘干温度控制为200-250°C，烘干时间控制为30-40min。
8.根据权利要求1所述的2Crl3矩形管材的加工方法，其特征在于步骤G)中所述的冷轧机为两辊冷轧机，所述的控制开坯轧制道次是将开坯轧制道次控制为一次或两次，其中 当需进行第二个道次的冷轧时，则先对经过第一个道次冷轧后的毛管依次重复步骤D)、步骤E)和步骤F)的工序，而后进行第二道次的冷轧。
9.根据权利要求1所述的2Crl3矩形管材的加工方法，其特征在于步骤G)中所述的开坯轧制的工艺参数为断面相对减缩率30-45%、外径压下量为10-30 mm、壁厚压下量为 0. 5-1. 0 mm、延伸系数为1. 4-1. 8和冷轧送进量为3-5 mm /次。
10.根据权利要求1所述的2Crl3矩形管材的加工方法，其特征在于步骤H)中所述的所述的加热的一端长度为130-200 mm ；所述的控制加热温度是将加热温度控制为 900-1000°C ；步骤J)中所述的控制切除两端端头的长度是切除一端端头的扁平头子和切除另一端端头的长度80-150 mm。
全文摘要
一种2Cr13矩形管材的加工方法，属于马氏体不锈钢管加工技术领域。包括的步骤备料；加热；穿孔；退火；酸洗；润滑；冷轧；锤头；冷拔和成品退火；精整。本发明提供的技术方案只需一个或两个道次的冷轧和两次冷拔，因而相对于已有技术减少了三个生产道次，从而显著地缩短了工艺流程，并且具有出色的节能效果；由于生产道次明显减少，因此相对于已有技术可提高成材率8-10%，满足工业化放大生产要求。
文档编号C21D9/08GK102489944SQ20111038508
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者倪伟刚, 吕菊明, 王利保, 石建中, 陆建国, 陈国强 申请人:常熟市无缝钢管有限公司