专利名称：一种高性能碳钢无缝管的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种高性能碳钢无缝管的生产方法，尤其适用于车船和其他机械设备液压系统用的高精度、高加工性无缝钢管的制造。
背景技术：
高精度、髙加工性精密碳钢无缝管在车船和其他机械设备的液压系统、燃油系统等中得到广泛应用。由于钢管在车船上的应用工作环境条件较差，特别是钢管形状在弯曲半径较小和端部的连接密封要求较高时，对钢管的加工性能和精度有较高要求。目前碳钢无缝钢管常用的冷加工方法主要有二种:一般常用的是传统冷拔加工方式制造碳钢无缝管，尽管也能达到产品标准要求，但由于冷拔时变形区内纵向拔制力极易使材料内部与表面的各种缺陷扩展影响钢管性能，虽然生产效率较高，但与冷轧工艺相t匕，其所制造钢管的抗压能力、加工性能、内外表面的质量相对较低，由于强度较低、韧性不足，致使加工性能较差，在形状复杂、要求较高的场合，往往在弯管加工时出现裂纹，由于钢管尺寸精度不够，在钢管端部与套环连接中易发生漏液，目前在高要求应用场合，已很少采用全冷拔的加工方式；另一种方法是采用冷轧工艺，成品钢管的加工性能和尺寸精度大大提高，但加工成本也将大幅度增加，生产效率成倍下降，该工艺常被用于特种材料和高要求无缝钢管的加工，虽然冷轧工艺生产效率相对较低，却能大大提高材料的致密性、表面质量好、尺寸精度高，已普遍应用于各种高精度、高要求无缝钢管的加工中。为提高车船等机械设备用碳钢无缝管的加工性能和尺寸精度，并保持较高的生产效率，冷拔与冷轧混合加工的生产工艺，可充分发挥冷拔与冷轧二种工艺的优势，互补不足。但在公开的专利技术《一种小直径无缝钢管制造工艺》(公开号CN102233365)中，虽提出一种对经过预处理的钢管先进行I道冷轧后，再进行I 3道冷拔的方法，由于是先冷轧后冷拔，冷轧的优点未能体现，而其后冷拔带来的缺点暴露无遗，成品钢管在性能上存在的不足显而易见，在加工钢管配件时由于弯管性能不良造成的开裂时有发生。因此，急需一种生产效率高、产品精度高、加工性能好，可适于车船等机械设备用高精度、高性能要求的碳钢无缝管生产方法。
发明内容
本发明的目的在于克服己有技术中的不足之处，提供一种生产效率高、产品尺寸精度高，加工性能好，可适于车船等机械设备用高精度、高性能要求的碳钢无缝管生产方法。本发明的技术方案如下:一种高性能碳钢无缝管的生产方法，包括以下步骤:(I)按总延伸率4.8 7.7选用管坯规格；( 2 )对管坯进行前处理，包括缩头、酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂润滑液、干燥处理，所述的前处理工序中浸涂用的润滑液，采用CL2350型高分子润滑剂配制，浓度为6 7%，配液温度为75 85°C，pH值为7.8 9.3，处理时间为4 7min ；(3)对经过前处理的钢管进行2 3道冷拔；所述的冷拔工序，每道次延伸率1.50 1.74，2 3道次总延伸率2.5 4.5 ;采用锥形外模、柱形短芯棒内模，外模材质为聚晶金刚石；(4)对经过冷拔后的钢管按常规进行无氧化光亮退火处理；(5)对经过无氧化光亮退火处理的钢管进行中间处理，包括酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂润滑液和干燥处理；所述的中间处理工序中浸涂用的润滑液，采用CL2350型高分子润滑剂配制，浓度为5 6%，配液温度为75 85°C，pH值为7.8 9.3，处理时间为3 6min ；(6)对中间处理后的钢管在三辊轧管机上进行冷轧；所述的冷轧工序，在可调三辊式轧管机上进行，冷轧的延伸率为1.51 1.75，芯棒材质为高Cr工具钢(如Crl2MoV)，硬度为HRC60 62 ；(7)对冷轧后的钢管进行无氧化光亮正火处理；所述的正火处理在无氧化光亮连续炉中进行，在气封水套中快冷，氨分解气体保护；(8)对热处理后的钢管进行后处理，包括矫直、无损探伤、精整；(9)对钢管进行最后表面处理:防锈处理或无铬达克罗涂层处理；所述的无铬达克罗涂层处理，烘烤固化温度为300 330°C。本发明在前处理和中间处理工序中均采用高分子复合型润滑液浸涂，取代常规磷化、皂化工序，一次浸涂，可连拔2 3道次，既简化了工艺，又节省了原材料，降低了成本，由于润滑性能好，钢管表面质量大大提高；对二种不同加工工艺变形区内的受力分析，冷加工采用先冷拔、后冷轧的加工工艺，充分发挥了冷拔与冷轧工艺各自的特点，使材料组织结构处于最佳状态，这是钢管具备高性能的基本条件；再结合在连续式热处理炉内采用的无氧化光亮正火处理，大大提高了材料的加工性能；由于冷拔采用了聚晶金刚石外模，冷轧采用可调二棍式闻精度乳管机和闻Cr工具钢芯棒，提闻了钢管的精度与表面质量；最后进行的表面防锈或无铬达克罗涂层处理，又大大提高了钢管的耐腐性能。用该工艺生产的高性能碳钢无缝管具有较高的强度和韧性，断面伸长率高，具有较好的加工性能，特别是弯管性能好，可弯曲半径小，尺寸精度高，耐腐蚀性能好，可满足车船和其他机械设备的液压系统、燃油系统等多方面的应用要求，具有显著经济效益和社会效益。
具体实施例方式以下对本发明的实施例作进一步的描述:实施例1:本实施例生产的无缝钢管成品规格为Φ 18X2mm，选用管坯规格Φ57X4mm (热轧状态)，总延伸率为6.63，钢管材质为优质碳素结构钢，成分符合《船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管 GB/T5312-2009》钢级 360。先对管坯进行前处理，包括缩头、酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂润滑液、干燥处理，浸涂用的润滑液采用CL2350型高分子润滑剂配制，浓度为6.5%，使用温度为80°C，pH值为9.2，处理时间为6min ;经过前处理的管坯在相当吨级的拉拔机上连续拔制3道，拔后管料尺寸分别为Φ46Χ3.2mm、Φ34Χ2.7mm和Φ26Χ2.25mm，延伸率分别为1.55,1.62和1.58，采用锥形外模、柱形短芯棒内模，外模材质为聚晶金刚石；经过冷拔后的钢管在连续式热处理炉中按常规工艺进行无氧化光亮退火，炉内采用氨分解气体保护，保温区控制温度820°C，保温时间1.5小时；对退火后的钢管再次进行中间处理，包括酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂润滑液和干燥处理，浸涂用的润滑液同样采用CL2350型高分子润滑剂配制，浓度为5.4%，使用温度为80°C，pH值为9.1，处理时间为4min ;对中间处理后的钢管在可调三辊式轧管机上冷轧I道到成品规格Φ 18 X 2mm,冷轧的延伸率为1.67，芯棒材质为Crl2MoV，硬度HRC60 62 ;对冷轧后的钢管在无氧化光亮连续炉中进行正火处理，氨分解气体保护，保温区温度840°C，保温时间1.5小时，然后在气封的水套中快冷；冷却后的钢管进行常规后处理，包括矫直、无损探伤与精整；对合格钢管进行最后表面防锈处理。用本方法制造的无缝钢管经检测，钢管尺寸精度高、尺寸偏差小，外径18.04 18.08mm，壁厚2.02 2.05mm，远优于GB/T3639-2009《冷拔或冷轧精密无缝钢管》的规定；力学性能检测:上屈服强度ReH215MPa，抗拉强度Rm405MPa，断口伸长率A41%，全部技术指标达到GB/T8163-2008《输送流体用无缝钢管》和GB/T5312-2009《船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管》标准的相关要求。其中，特别是断面伸长率A达到41%，远优于标准规定最低值24% ;弯管性能检测:在弯芯半径为钢管外径的4倍(GB/T8163标准规定为6倍)、弯曲角度为90°时，弯曲处未见裂缝，由此可见，钢管的延伸性能和弯曲工艺性能均十分优越。实施例2:本实施例生产的无缝钢管成品规格为Φ14Χ1.5mm,选用管还规格C>50X3mm (热轧状态)，总延伸率为7.52，钢管材质为优质碳素结构钢，成分符合《船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管GB/T5312-2009》钢级320。先对管坯进行前处理，包括缩头、酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂润滑液、干燥处理，浸涂用的润滑液采用CL2350型高分子润滑剂配制，浓度为6.5%，使用温度为82°C，pH值为9.2，处理时间为6min ;经过前处理的管坯在相当吨级的拉拔机上连续拔制3道，拔后管料尺寸分别为Φ37Χ2.5_、Φ27Χ2.1mm和Φ20Χ1.75mm,延伸率分别为1.63,1.65和1.64，采用锥形外模、柱形短芯棒内模，外模材质为聚晶金刚石；经过冷拔后的钢管在连续式热处理炉中按常规工艺进行无氧化光亮退火，炉内采用氨分解气体保护，保温区控制温度830°C，保温时间1.4小时；对退火后的钢管再次进行中间处理，包括酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂润滑液和干燥处理，浸涂用的润滑液同样采用CL2350型高分子润滑剂配制，浓度为5.4%，使用温度为80°C，pH值为9.1，处理时间为4min ;对中间处理后的钢管在可调三辊式轧管机上冷轧一道到成品规格Φ 14X 1.5mm，冷轧的延伸率为1.67，芯棒材质为Crl2MoV，硬度HRC60 62 ;对冷轧后的钢管在无氧化光亮连续炉中进行正火处理，氨分解气体保护，保温区温度830°C，保温时间1.4小时，然后在气封的水套中快冷；冷却后的钢管进行常规后处理，包括矫直、无损探伤与精整；根据订货要求对合格钢管进行最后表面无铬达克罗涂层处理，达克罗涂层处理的烘烤固化温度为320°C。实施例3:本实施例生产的无缝钢管成品规格为Φ 22 X 2mm，选用管坯规格Φ 54 X 4mm (热轧状态)，总延伸率为5.0，钢管材质为优质碳素结构钢，成分符合《船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管 GB/T5312-2009》钢级 320。先对管坯进行前处理，包括缩头、酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂润滑液、干燥处理，浸涂用的润滑液采用高分子润滑剂配制，浓度为6.5%，使用温度为80°C，pH值为9.2，处理时间为6min ;经过前处理的管坯在相当吨级的拉拔机上连续拔制2道，拔后管料尺寸分别为Φ40Χ3.2mm和Φ30Χ2.5mm，延伸率分别为1.70和1.71，采用锥形外模、柱形短芯棒内模，外模材质为聚晶金刚石；经过冷拔后的钢管在连续式热处理炉中按常规工艺进行无氧化光亮退火，炉内采用氨分解气体保护，保温区控制温度820°C，保温时间1.5小时；对退火后的钢管再次进行中间处理，包括酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂润滑液和干燥处理，浸涂用的润滑液同样采用CL2350型高分子润滑剂配制，浓度为5.4%，使用温度为80°C，pH值为9.1，处理时间为4min ;对中间处理后的钢管在可调三辊式轧管机上冷轧一道到成品规格Φ 22 X 2mm，冷轧的延伸率为1.72，芯棒材质为Crl2MoV，硬度HRC60 62 ;对冷轧后的钢管在无氧化光亮连续炉中进行正火处理，氨分解气体保护，保温区温度830°C，保温时间1.5小时，然后在气封的水套中快冷；冷却后的钢管进行常规后处理，包括矫直、无损探伤与精整；对合格钢管进行最后表面处理，根据订货要求进行防锈处理或无铬达克罗涂层处理，达克罗涂层处理的烘烤固化温度330°C。以上所述为本发明的较典型的实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的原理下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
权利要求
1.一种高性能无缝钢管的生产方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)按总延伸率4.8 7.7选用管坯规格； (2)对管坯进行前处理，包括缩头、酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂润滑液、干燥处理； (3)对经过前处理的钢管进行2 3道冷拔； (4)对经过冷拔后的钢管按常规进行无氧化光亮退火处理； (5)对经过无氧化光亮退火处理的钢管进行中间处理，包括酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂润滑液和干燥处理； (6)对中间处理后的钢管在三辊轧管机上进行冷轧； (7)对冷轧后的钢管进行无氧化光亮正火处理； (8)对热处理后的钢管进行后处理，包括矫直、无损探伤、精整； (9)对钢管进行最后表面处理:防锈处理或无铬达克罗涂层处理。
2.如权利要求1所述的高性能无缝钢管的生产方法，其特征在于:步骤(2)中浸涂用的润滑液采用CL2350型高分子润滑剂配制，浓度为6 7%，配液温度为75 85°C，pH值为7.8 9.3，处理时间为4 7min。
3.如权利要求1所述的高性能无缝钢管的生产方法，其特征在于:步骤(3)中每道次延伸率1.50 1.74，2 3道次总延伸率2.5 4.5 ;采用锥形外模、柱形短芯棒内模，外模材质为聚晶金刚石。
4.如权利要求1所述的高性能无缝钢管的生产方法，其特征在于:步骤(5)中浸涂用的润滑液采用CL2350型高分子润滑剂配制，浓度为5 6%，配液温度为75 85°C，pH值为7.8 9.3，处理时间为3 6min。
5.如权利要求1所述的高性能无缝钢管的生产方法，其特征在于:步骤(6)中在可调三辊式轧管机上冷轧的延伸率为1.51 1.75 ;芯棒材质为高Cr工具钢，硬度为HRC60 62。
6.如权利要求1所述的高性能无缝钢管的生产方法，其特征在于:步骤(7)中的正火处理在无氧化光亮连续炉中进行，在气封水套中快冷，氨分解气体保护。
7.如权利要求1所述的高性能无缝钢管的生产方法，其特征在于:步骤(9)中的表面无铬达克罗涂层处理，烘烤固化温度为300 330°C。
全文摘要
本发明公开了一种高性能碳钢无缝管的生产方法按总延伸率4.8～7.7选用管坯规格；对管坯进行前处理，包括缩头、酸洗、清洗、磷化、清洗，浸涂润滑液、干燥处理；对经过前处理的钢管进行2～3道冷拔，外模材质为聚晶金刚石；对经过冷拔后的钢管按常规进行无氧化光亮退火处理；对经过无氧化光亮退火处理的钢管再次进行中间处理；对中间处理后的钢管在三辊轧管机上进行冷轧；对冷轧后的钢管在连续式热处理炉内进行无氧化光亮正火处理；对经过正火处理的钢管进行矫直、探伤和精整后进行表面防锈处理或无铬达克罗涂层处理。用该工艺生产的高性能碳钢无缝管具有较高的强度和韧性，断面伸长率高，弯管性能特别好，尺寸精度高，耐腐蚀性能好。
文档编号B21C37/06GK103143589SQ201310098208
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月25日 优先权日2013年3月25日
发明者赵江山, 张培丽, 陈强, 赵聪 申请人:上海奉贤钢管厂