一种提高铸挤复合成形大口径厚壁管性能的方法与流程

本发明属于大口径厚壁管性能提高方法技术领域，特别是涉及一种提高铸挤复合成形大口径厚壁管性能的方法。

背景技术：

随着我国大型超临界火电机组、核电机组、石油化工、航空航天、船舶、高铁和军工等行业的快速发展，对大口径厚壁管的需求日益增加。传统生产大口径厚壁管的工艺流程为：合金融化→钢液精炼→浇铸钢锭→开坯→下料→加热→镦粗→冲孔→加热→热挤压→热处理→精密整形，这种方法不仅工艺冗长而且材料利用率低和能源消耗大。专利号为zl201310025737.4《一种厚壁无缝钢管短流程连续成形的方法》提出了利用空心铸坯直接热挤压成形的方法，其工艺流程为：合金融化→钢液精炼→冒口浇铸空心铸坯→热挤压→热处理→精密整形。与传统工艺比较，该方法虽具有工艺简单、材料利用率高、节约能源等优点，但由于省去了开坯、镦粗和冲孔工艺，导致材料的组织偏析、疏松和塑性得不到进一步的改善，成形的大口径厚壁管的晶粒偏大，材料存在中心偏析和疏松等缺陷，难以满足核(火)电、石油化工等领域对大口径厚壁管的高性能要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种提高铸挤复合成形大口径厚壁管性能的方法，解决铸挤复合成形大口径厚壁管工艺中存在的成形件微观组织不均、晶粒尺寸过大的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高铸挤复合成形大口径厚壁管性能的方法，其中：包括以下步骤：

1)、合金熔化；

2)、钢液精炼；

3)、冒口浇铸空心铸坯；

4)、空心铸坯均质处理：对空心铸坯依次进行预热处理、加热处理和均热处理，其中：预热处理温度为900～1000℃，预热处理时间为90min；加热处理温度为1300℃，加热处理时间为120min；均热处理温度为1300℃，均热处理保温时间为40min；

5)、高压水除磷：通过高压水冲击均质处理后的空心铸坯进行除磷，除磷后空心铸坯温度为1200～1250℃；

6)、挤压成型：将除磷后的空心铸坯放置在挤压机上进行挤压，初始挤压温度为：1200～1250℃，挤压速度为30～50mm/s，挤压比为6～9；

7)、挤压后热处理：挤压完成后依次对其进行正火和回火处理：

①正火处理：以10℃/min的速度加热至1030～1060℃，保温时间为4～5h，然后对其空冷；

②回火处理：以10℃/min的速度加热至730～790℃，保温时间为正火处理保温时间的1.2倍，然后对其空冷；

8)、精密整形。

进一步，所述挤压机为立式钢管挤压机。

本发明通过对空心铸坯的均质处理、高压除磷、挤压温度、挤压速度、挤压比以及挤后热处理的精确控制，消除了成形的大口径厚壁管晶粒偏大、材料中心偏析和疏松等缺陷；实现了材料的微观组织转变，获得板条马氏体组织，碳化物未发生ostwald熟化且分布均匀，具有良好的强度和塑韧性，从而达到材料成形组织性能控制的目的。

与现有技术相比，本发明具有成本低、强度高、塑韧性好、生产效率高等优点。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明挤压后热处理工艺图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例中的一种提高铸挤复合成形大口径厚壁管性能的方法，其中：包括以下步骤：

1)、合金熔化：采用电弧炉熔化废钢，sialfe和al粒作为脱氧剂；

2)、钢液精炼：采用vodc真空精炼，冶炼温度为1660℃～1710℃；

3)、冒口浇铸空心铸坯：将精炼钢水在1580℃～1620℃下进行冒口浇铸，出模温度为1290～1340℃；

4)、空心铸坯均质处理：对空心铸坯依次进行预热处理、加热处理和均热处理，其中：预热处理温度为900℃，预热处理时间为90min；加热处理温度为1300℃，加热处理时间为120min；均热处理温度为1300℃，均热处理保温时间为40min；

5)、高压水除磷：通过高压水冲击均质处理后的空心铸坯进行除磷，除磷后空心铸坯温度为1200℃；

6)、挤压成型：将除磷后的空心铸坯放置在挤压机上进行挤压，初始挤压温度为：1200℃，挤压速度为30mm/s，挤压比为6；

7)、挤压后热处理：挤压完成后依次对其进行正火和回火处理：

①正火处理：以10℃/min的速度加热至1030℃，保温时间为4h，然后对其空冷；

②回火处理：以10℃/min的速度加热至730℃，保温时间为4.8h，然后对其空冷；

8)、精密整形：对大口径厚壁管进行校直，除去内、外壁氧化皮和多余材料，清洗大口径厚壁管，泡防锈水并沥干。

进一步，所述挤压机为立式钢管挤压机。

本实施例选用p91钢，挤压成形的无缝钢管尺寸要求为：外径φ500～φ1200mm，壁厚40～150mm，长度8000～12000mm。

实施例2

如图1和图2所示，本实施例中的一种提高铸挤复合成形大口径厚壁管性能的方法，其中：包括以下步骤：

1)、合金熔化：采用电弧炉熔化废钢，sialfe和al粒作为脱氧剂；

2)、钢液精炼：采用vodc真空精炼，冶炼温度为1660℃～1710℃；

3)、冒口浇铸空心铸坯：将精炼钢水在1580℃～1620℃下进行冒口浇铸，出模温度为1290～1340℃；

4)、空心铸坯均质处理：对空心铸坯依次进行预热处理、加热处理和均热处理，其中：预热处理温度为1000℃，预热处理时间为90min；加热处理温度为1300℃，加热处理时间为120min；均热处理温度为1300℃，均热处理保温时间为40min；

5)、高压水除磷：通过高压水冲击均质处理后的空心铸坯进行除磷，除磷后空心铸坯温度为1250℃；

6)、挤压成型：将除磷后的空心铸坯放置在挤压机上进行挤压，初始挤压温度为：1250℃，挤压速度为50mm/s，挤压比为9；

7)、挤压后热处理：挤压完成后依次对其进行正火和回火处理：

①正火处理：以10℃/min的速度加热至1060℃，保温时间为5h，然后对其空冷；

②回火处理：以10℃/min的速度加热至790℃，保温时间为6h，然后对其空冷；

8)、精密整形：对大口径厚壁管进行校直，除去内、外壁氧化皮和多余材料，清洗大口径厚壁管，泡防锈水并沥干。

进一步，所述挤压机为立式钢管挤压机。

本实施例选用p91钢，挤压成形的无缝钢管尺寸要求为：外径φ500～φ1200mm，壁厚40～150mm，长度8000～12000mm。

实施例3

如图1和图2所示，本实施例中的一种提高铸挤复合成形大口径厚壁管性能的方法，其中：包括以下步骤：

1)、合金熔化：采用电弧炉熔化废钢，sialfe和al粒作为脱氧剂；

2)、钢液精炼：采用vodc真空精炼，冶炼温度为1660℃～1710℃；

3)、冒口浇铸空心铸坯：将精炼钢水在1580℃～1620℃下进行冒口浇铸，出模温度为1290～1340℃；

4)、空心铸坯均质处理：对空心铸坯依次进行预热处理、加热处理和均热处理，其中：预热处理温度为950℃，预热处理时间为90min；加热处理温度为1300℃，加热处理时间为120min；均热处理温度为1300℃，均热处理保温时间为40min；

5)、高压水除磷：通过高压水冲击均质处理后的空心铸坯进行除磷，除磷后空心铸坯温度为1225℃；

6)、挤压成型：将除磷后的空心铸坯放置在挤压机上进行挤压，初始挤压温度为：1225℃，挤压速度为40mm/s，挤压比为7；

7)、挤压后热处理：挤压完成后依次对其进行正火和回火处理：

①正火处理：以10℃/min的速度加热至1050℃，保温时间为5h，然后对其空冷；

②回火处理：以10℃/min的速度加热至760℃，保温时间为6h，然后对其空冷；

8)、精密整形：对大口径厚壁管进行校直，除去内、外壁氧化皮和多余材料，清洗大口径厚壁管，泡防锈水并沥干。

进一步，所述挤压机为立式钢管挤压机。

本实施例选用p91钢，挤压成形的无缝钢管尺寸要求为：外径φ500～φ1200mm，壁厚40～150mm，长度8000～12000mm。

本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。