专利名称：大口径气瓶用无缝钢管的生产方法
技术领域：
本发明涉及采用顶推式扩径方式生产大口径气瓶用无缝钢管的方法，属于无缝钢 管制造领域。
背景技术：
随着世界能源的紧缺，天然气的开发势在必行。而我国天然气地藏丰富，尤其是西 部地区，开发和使用天然气有得天独厚的地源优势。压缩天然气(CNG)作为城市交通能源 经济又环保的绿色能源，已得到了广泛的应用。管束拖车主要用于运输和储藏压缩天然气(CNG)，大型高压无缝容器的安全、可 靠、节省空间、安装方便等优势得到了用户的一致好评，其流动、方便的运输特性为城市通 用设施流动供气，为固定加气站的气体运输提供了极大的便利。大口径长管束拖车用气瓶主要原材料是大口径无缝钢管。由于使用环境恶劣，在 使用过程中温度范围变化大，承载着巨大压力，因此，为了保证该拖车在使用过程中的安 全，必须要求大口径拖车用气瓶用无缝钢管的钢质纯净度高、强度高、塑性、韧性好、几何尺 寸精度高，表面质量好。因而生产难度大。目前采用热轧生产该品种无缝钢管有以下工艺形式(1)连轧管机组+斜轧扩径机；坯料采用连铸园坯，由340MPM限动芯棒连轧管机供管坯，再采用斜轧扩径机生产 工艺生产该品种。该先进的工艺设备是现代生产大口径、中薄壁厚无缝钢管的最佳方法，但 投资成本非常大。目前意大利达尔明钢管厂、天津无缝钢管公司均采用此工艺。(2)斜轧穿孔+均整机+钢管内外表面整体机械修磨；采用钢坯经穿孔，均整机均勻壁厚，最后通过对钢管的整体机械修磨，才能满足该 产品的要求。该生产工艺成本低，但修磨量大，金属消耗多。(3) f 508周期轧管+拉拔式扩管或f 340连轧管+拉拔式扩管；生产工艺简便，成本低，但钢管的壁厚精度难以满足要求。(4)连铸圆坯经二次穿孔+钢管内外表面整体机械修磨据高新产品网(www. chinahtp. com)报道，江苏诚德钢管股份有限公司开发用于 制造气瓶用热轧大口径无缝钢管，钢管牌号4130X，钢管外径# 599mm，允许偏差士 1. 0% D， 钢管壁厚17. 0mm，允许偏差0 +25% S。江苏诚德钢管股份有限公司坯料采用连铸圆坯经 二次穿孔的生产工艺生产该品种高压气瓶钢管。该生产工艺生产的高压气瓶钢管，产品的 尺寸精度差、内、外表面质量差，产品质量不能满足要求，需要通过内外表面机械修磨达到。 且产量低、生产成本高。为了适应高压气瓶的迅速发展的需求，开发生产成本低，几何尺寸精度高、内外表 面质量高的大口径长管束拖车气瓶用无缝钢管，尤其是生产外径# 559mm，外径公差士 1%; 壁厚10 20mm，壁厚公差0 +25%，长度达11. 0 12. 5m,每支钢管的实际重量小于或等 于中间壁厚的理论重量值的高压气瓶钢管的方法已成为当务之急。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产几何尺寸精度高、内外表面质量好的 大直径高压气瓶用无缝钢管的方法。尤其是生产外径# 559mm，外径公差士 1%;壁厚10 20mm,壁厚公差0 +25%，长度达11. 0 12. 5m的高压气瓶钢管。且要求每支钢管的实际 重量小于或等于中间壁厚的理论重量值。本发明的技术方案以圆连铸坯为坯料，采用340MPM限动芯棒连轧管机+顶推式 扩径法生产。其特征在于顶推式扩径过程中，加热钢管的温度应控制在900 950°C，推 制速度90 120mm/min。优选 100-110mm/min。顶推式热扩径的方法一般采用中频感应加热，在交变磁场的作用下，钢管内部产 生涡流，将电能转变为热能。涡流的渗透力与频率有关，频率低则渗透力越强，反之则弱。顶 推式热扩径时，顶头不动，而传动装置将钢管以一定速度推上顶头进行扩径；同时，采用感 应加热使钢管在变形区域或紧靠变形区域时进行加热。推制速度是单位时间内传动装置推 动钢管前进的距离。推制速度过快，造成扩管温度降低，会导致低温扩管撕裂；推制速度过 慢，致使推制温度上升，产生鼓包、堆钢等缺陷，同时还会降低工具使用寿命。本发明顶推式扩径过程中时是一道次扩径，总扩径量控制在200 205mm。340MPM限动芯棒连轧管机组制成管坯时，控制荒管壁厚公差S= %，荒管壁厚极差 1. O 1. 8mm,优选 1. O 1. 5mm。
具体实施方式
之一，包括以下步骤a、坯料加热炉膛保持微还原性气氛；b、锥形辊穿孔机穿孔根据不同的生产规格，选择相应的穿孔顶头尺寸，毛管外径 控制在似8 432mm ；c、340MPM连轧管机组轧管5个机架与水平面呈45°角，相互间呈90°角交叉布 置；d、脱管3机架脱管机在线脱管，入口速度与连轧机出口速度自动相匹配，在线将 荒管从芯棒上脱出；e、顶推式扩径采用顶推式扩径机将340MPM连轧管机组生产的荒管扩制成生产 大口径气瓶用无缝钢管。其中，步骤a采用规格为# 350mm和# 388mm圆连铸坯进行加热，φ 350mm圆连铸 坯加热时间240 300分钟；φ 388mm圆连铸坯加热时间330 390分钟，出炉钢温1230 U50°C。d步骤脱管后的荒管热外径Φ 367 365mm，壁厚13. 25 24. 5mm。e步骤顶推式扩径过程中中频感应加热。其中，所述的中间壁厚的理论重量值以壁厚公差为O +25%为例，按最小壁厚 计算，壁厚等于IOmm既最小壁厚为10mm，最大壁厚为(10+10X25% ) = 12. 5mm，中间壁厚 为(10+12. 5)+2 = 11. 25mm，按此壁厚计算的理论重量值称为“中间壁厚的理论重量值”。本发明采用圆连铸坯由340MPM限动芯棒连轧管机供管坯，再经顶推式扩径机组 扩径的生产，生产出满足外径559mm、壁厚10 20mm、长度11. O 12. 5米及单支重量轻的 高压气瓶管，钢管的尺寸精度高、内外表面质量好。且采用该工艺生产简单，成本低。且要求每支钢管的实际重量小于或等于中间壁厚的理论重量值。
具体实施例方式本发明以圆连铸坯为坯料，采用340MPM限动芯棒连轧管机+顶推式扩径法生产。 其特征在于顶推式扩径过程中，加热钢管的温度应控制在900 950°C，推制速度90 120mm/min。优选100-110mm/min。
具体实施方式
包括如下步骤a、坯料加热选择转炉或电炉+炉外精炼+真空处理冶炼的园连铸坯(规格为# 350mm和 Φ 388mm)，在环形加热炉中加热。炉膛保持微还原性气氛，加热不得出现阴阳面、加热不透、 过热或过烧现象。Φ 350mm圆连铸坯加热时间240 300分钟；φ 388mm圆连铸坯加热时 间330 390分钟，出炉钢温1230 1250 °C。b、锥形辊穿孔机穿孔根据不同的生产规格，选择相应的穿孔顶头尺寸，毛管外径控制在428 432mm， 要求穿孔后的毛管目视平直，全长外径大小一致。c、340MPM连轧管机组轧管5个机架与水平面呈45°角，相互间呈90°角交叉布置。壁厚公差S= %;荒管壁 厚极差控制在< 1. 8mm。荒管壁厚极差控制在< 1. 5mm为最佳，因为该机组提供的荒管几何 尺寸精度直接影响到成品钢管的几何尺寸精度。d、脱管3机架脱管机在线脱管，入口速度与连轧机出口速度自动相匹配，在线将荒管从芯 棒上脱出。荒管热外径Φ 367 365mm，长度18. O 19. Om0壁厚13. 25 24. 5mm。e、顶推式扩径
顶推式扩径机将连轧管机组生产的荒管扩制成最终成品管。将由连轧机提供的管坯进行检查、端面锯切、内外表面缺陷清理后，在内壁涂润滑 剂，然后进行顶推扩管至成品尺寸，最后经过对钢管的检查、精整、内外表面缺陷的清理得 到本发明要求的产品。顶推式热扩管工艺减壁小，在扩径中壁厚精度一般不会恶化；且在扩 径过程中由于加热温度较低，钢管表面形成的氧化铁皮少，扩径后钢管表面质量好。其中顶推式扩径机组注意以下几个问题第一由于340连轧机组所供坯料的长度在18. O 19. Om(含切头尾长度)，因此， 顶推式扩径机的前台受料长度在18. 5m，坯料才能装入进行顶推式扩径。前台过长，顶推式 扩径机的设备投资加大。过短，坯料不能装入无法生产。故，顶推式扩径机的前台受料长度 大于18. 5m。第二 加热钢管的温度应控制在900 950°C。第三推制速度，90 120mm/ min，优选100 ll(tom/min。第四一道次扩径，总扩径量200 205mm。以下实施例要求制备得到的钢管品种如下1、钢的牌号 4130X2、外径、壁厚、长度、重量表1成品规格
权利要求
1.大口径高压气瓶用无缝钢管的生产方法，其特征在于圆连铸坯由340MPM限动芯棒 连轧管机组制成管坯，再经顶推式扩径而成；其中，顶推式扩径过程中，加热钢管的温度应 控制在900 950°C，推制速度90 120mm/min。
2.根据权利要求1所述的生产大口径气瓶用无缝钢管的生产方法，其特征在于顶推 式扩径过程中，推制速度为100-1 lOmm/min。
3.根据权利要求1或2所述的大口径气瓶用无缝钢管的方法，其特征在于顶推式扩 径过程中时是一道次扩径，总扩径量控制在200 205mm。
4.根据权利要求1所述的生产大口径气瓶用无缝钢管的生产方法，其特征在于 340MPM限动芯棒连轧管机组制成管坯时，控制荒管壁厚公差S=%，荒管壁厚极差< 1. 8mm。
5.根据权利要求4所述的生产大口径气瓶用无缝钢管的生产方法，其特征在于控制 荒管壁厚极差< 1. 5mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的大口径气瓶用无缝钢管的生产方法，其特征在于包 括以下步骤a、坯料加热炉膛保持微还原性气氛；b、锥形辊穿孔机穿孔根据不同的生产规格，选择相应的穿孔顶头尺寸，毛管外径控制 在 428 432mm ；c、340MPM连轧管机组轧管5个机架与水平面呈45°角，相互间呈90°角交叉布置；d、脱管3机架脱管机在线脱管，入口速度与连轧机出口速度自动相匹配，在线将荒管 从芯棒上脱出；e、顶推式扩径采用顶推式扩径机将340MPM连轧管机组生产的荒管扩制成生产大口 径气瓶用无缝钢管。
7.根据权利要求6所述的大口径气瓶用无缝钢管的生产方法，其特征在于步骤a采 用规格为f 350mm和f 388mm圆连铸坯进行加热，f 350mm圆连铸坯加热时间240 300 分钟；φ 388mm圆连铸坯加热时间330 390分钟，出炉钢温1230 1250°C。
8.根据权利要求6所述的大口径气瓶用无缝钢管的生产方法，其特征在于脱管后的 荒管热外径# 367 365mm，壁厚13. 25 24. 5mm，长度18. O 19. Om0
9.根据权利要求6所述的大口径气瓶用无缝钢管的生产方法，其特征在于e步骤顶推 式扩径过程中中频感应加热，顶推式扩径机的前台受料长度须达18. 5m。
全文摘要
本发明涉及生产大口径气瓶用无缝钢管的方法，特别是采用顶推式扩径生产大口径气瓶用无缝钢管的方法，属于无缝钢管制造领域。本发明所要解决的技术问题是提供一种生产几何尺寸精度高、内外表面质量好的大直径高压气瓶用无缝钢管的方法。本发明的技术方案是圆连铸坯由340MPM限动芯棒连轧管机组制成管坯，再经顶推式扩径而成。其中，340MPM连轧机组供管坯的全长壁厚公差壁厚断面极差控制在≤1.8mm，管坯热外径∮367～365mm。能够生产出外径559mm、外径公差±1％；壁厚10～20mm、壁厚公差0～+25％mm；长度11.0～12.5米，单支重量轻的高压气瓶管。钢管的尺寸精度高、内外表面质量好，且采用该工艺生产简单，成本低。
文档编号B21B19/08GK102039313SQ20101052973
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者刘云涛, 吕建钢, 尹人洁, 张涛, 王婀娜 申请人:攀钢集团成都钢钒有限公司, 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司