至德鋼業(yè)不銹鋼無縫管冷軋生產(chǎn)工藝探索分析

 本文主要介紹鋼錠雜質(zhì)含量的變化對不銹鋼無縫管冷軋性能的影響，管坯的表面硬度與冷軋的關(guān)系；管坯雜質(zhì)元素、表面硬度與生產(chǎn)效率的關(guān)系；管坯雜質(zhì)元素、表面硬度與成品管材力學(xué)性能的關(guān)系等三方面，研究了不銹鋼無縫管冷軋生產(chǎn)工藝。

一、前言

 鎳及鎳合金材料，密度低，比強(qiáng)度高，耐腐蝕性能好，運(yùn)用于石油、化工、電站等領(lǐng)域，由于換熱設(shè)備需要用于高溫高壓狀態(tài)下，因此要求換熱管材強(qiáng)度較高，長度較長、壁厚要求厚，才能滿足設(shè)備壓力的要求。由于目前各領(lǐng)域均需降低內(nèi)部生產(chǎn)成本，同時(shí)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，浙江至德鋼業(yè)有限公司針對尺寸為27×3.5×12430mm、材質(zhì)為304不銹鋼無縫管生產(chǎn)，研究、探索合適的生產(chǎn)工藝，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高管材成品率，產(chǎn)品交給客戶使用后，滿足客戶技術(shù)條件，生產(chǎn)的換熱器產(chǎn)品使用后，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

二、試驗(yàn)

 1. 試驗(yàn)材料及設(shè)備

  試驗(yàn)原料由浙江至德鋼業(yè)有限公司采用3T真空自耗電弧爐熔煉的TA3鑄錠，其化學(xué)成份如表所示，均符合GB/T3620.1-2007標(biāo)準(zhǔn)要求，其中主要是鐵、氧含量不同。采用自由鍛將鑄錠二火次二墩二拔鍛造成90mm棒材，下料后車加工成86mm光棒材；作為斜軋穿孔用的坯料。在感應(yīng)爐內(nèi)加熱，然后送入保溫電爐中加熱棒材，加熱時(shí)間為40-60分鐘，在LXCp50加強(qiáng)斜軋穿孔機(jī)對棒材進(jìn)行穿孔，用LG60HC二輥軋機(jī)冷軋機(jī)開坯，LG30二輥冷軋機(jī)軋制成品，用380KW電爐進(jìn)行中間退火，然后在14米真空熱處理爐進(jìn)行成品退火。

 2.  工藝流程及道次加工率

  鑄錠--剝皮--二火次二墩二拔鍛造-毛棒--下料-車加工--棒坯--加熱--斜軋穿孔--平頭修磨-二輥冷軋開坯--超聲波除油--修刮-鏜孔--中間退火--二輥軋制--超聲波除油--成品退火--檢驗(yàn)--切定尺--包裝入經(jīng)過三道次冷軋制成27×3.5×12430mm成品不銹鋼無縫管，其道次加工量如表所示。

 3. 試驗(yàn)過程

  三個(gè)爐次各取10支TA3管坯，在不同的穿孔溫度，在相同的軋制條件及中間熱處理?xiàng)l件下進(jìn)行軋制試驗(yàn)。

  三個(gè)爐批次棒材，在感應(yīng)爐內(nèi)采用相同的溫度加熱，然后送入保溫電爐中，根據(jù)TA3化學(xué)成分計(jì)算相變點(diǎn)溫度，根據(jù)相變點(diǎn)溫度定穿孔溫度，在不同的加熱溫度進(jìn)行加熱棒材，如表3所示，進(jìn)行穿孔，穿孔后檢測管材硬度的試驗(yàn)。

  穿孔后管坯，進(jìn)行相同條件的表面處理后，用相同的軋制速度、送進(jìn)量、變形量進(jìn)行軋制，研究軋制后管材表面質(zhì)量的影響。最后對不銹鋼無縫管進(jìn)行力學(xué)性能及工藝性能試驗(yàn)，選取正確的熱處理工藝，生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的管材，并通過金相試驗(yàn)分析管材。

三、試驗(yàn)結(jié)果與討論

 1. 管坯穿孔后表面硬度與軋制的關(guān)系

  從表可看出氧和鐵元素的不同，其余雜質(zhì)元素含量相近，氧含量的增加，會導(dǎo)致不銹鋼無縫管坯冷軋時(shí)較困難；導(dǎo)致穿孔后管坯表面硬度的不同，如表所示列出了3個(gè)鑄錠在相同變形量、送進(jìn)量、軋制速度、冷卻潤滑條件下軋制的情況。如表所示，鑄錠的冷加工性能差，表面平均硬度高，第一道在軋制3支不銹鋼無縫管發(fā)生嚴(yán)重橫向裂紋，軋制無法進(jìn)行，坯料浪費(fèi)較大。鑄錠的冷軋性能次之，表面平均硬度適中，第一道軋制后10支管材表面有微裂紋，經(jīng)過修刮處理后，軋制出成品。鑄錠的冷加工性能好，表面平均硬度較小，軋制后管材表面質(zhì)量好，經(jīng)過上述管坯軋制后，可以看出隨氧含量、表面平均硬度的降低，冷軋性能變得優(yōu)良。

 2. 管坯雜質(zhì)元素、表面硬度與生產(chǎn)效率的關(guān)系

  如表所示不銹鋼無縫管坯軋制表面質(zhì)量關(guān)系可以看出，雜質(zhì)元素含量高、表面硬度高的管壞，軋制后管坯成材率較低，工時(shí)較高，生產(chǎn)效率低；鑄錠管坯經(jīng)過調(diào)整冷軋變形量、送進(jìn)量、軋制速度后如表所示，管材能軋制出成品，比鑄錠管坯多軋制二道出成品，增加了修磨量。可以看出隨氧含量、表面平均硬度的降低，生產(chǎn)效率、成材率都有提高，節(jié)約生產(chǎn)成本。

 3. 管還雜質(zhì)元素、表面硬度與成品管材力學(xué)性能的關(guān)系

 如表所示，通過不同加熱溫度，相同的保溫時(shí)間，達(dá)到滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的力學(xué)性能及工藝要求；如達(dá)到相近抗拉強(qiáng)度管材（530MPa），對于氧含量及管坯表面硬度不同的成品管材，錠號成品管材，分別采用了熱處理溫度為650℃、600℃、500℃。對于氧含量低，管坯表面硬度低的不銹鋼無縫管，對于成品不銹鋼無縫管材通過熱處理均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但氧含量高，管坯表面硬度高的管材需要提高熱處理溫度才能達(dá)到要求，需要消耗更多的電能，增加生產(chǎn)成本。

 4. 管坯雜質(zhì)元素、表面硬度與成品管材金相的關(guān)系

  對于氧含量及管坯表面硬度不同的成品不銹鋼無縫管，如達(dá)到相近抗拉強(qiáng)度管材（530MPa），三個(gè)錠號的管材分別采用了熱處理溫度為650℃、600℃、500℃，通過金相分析，如圖所示，隨氧含量及管坯表面硬度降低，成品管材熱處理溫度也降低，能耗降低；晶粒度也變細(xì)，力學(xué)性能變優(yōu)，也就是說組織決定性能。

四、結(jié)論

 1. 三種錠號管坯都能生產(chǎn)合格的不銹鋼無縫管，氧含量等雜質(zhì)元素越高，管坯表面硬度越高；隨氧含量等雜質(zhì)元素、管坯表面硬度的增加，生產(chǎn)難度加大，生產(chǎn)效率降低。

 2. 選用氧含量為≤0.08%的鑄錠生產(chǎn)不銹鋼無縫管，表面質(zhì)量好，管材生產(chǎn)效率較高、成品率較高，選用氧含量≥0.15%管坯，表面質(zhì)量較差，表面修磨量較大，需增加軋制道次，才能生產(chǎn)合格的管材。

 3. 選用氧含量、表面硬度高的管材，成品熱處理溫度隨氧含量增加和表面硬度增高而增高，單位生產(chǎn)能耗較高，增加生產(chǎn)成本。

 4. 選用氧含量≤0.08%，F(xiàn)e含量≤0.10%的鑄錠制作不銹鋼無縫管，軋制道次較少、軋制后管材表面質(zhì)量較好、生產(chǎn)效率高、成本較低。