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1、(10)申请公布号 CN 102873126 A(43)申请公布日 2013.01.16CN102873126A*CN102873126A*(21)申请号 201210372480.5(22)申请日 2012.09.29B21C 37/06(2006.01)(71)申请人攀钢集团成都钢钒有限公司地址 610303 四川省成都市青白江区团结南路268号(72)发明人郭元蓉 胡铂 吴红 王伟刘仁明 汪向前 鄢勇 杨明安(74)专利代理机构北京铭硕知识产权代理有限公司 11286代理人谭昌驰(54) 发明名称核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法(57) 摘要本发明提供了一种核电站用大口径薄壁无缝钢管。
2、的制造方法。所述制造方法包括步骤：加热连铸圆坯；使用斜轧穿孔机对连铸圆坯进行穿孔形成毛管；使用340mmMPM限动芯棒连轧管机组将毛管轧制成管坯，确保管坯的壁厚公差满足S7%，并且管坯的任一横截面上壁厚的最大值与最小值之差应小于壁厚公差的80%；加热管坯至9501050，然后使用拉拔式扩管机组对管坯进行扩径；对扩径后的管坯的内、外表面进行整体修磨，修磨量控制为0.81.6mm；使用精密液压拔机对整体修磨后的管坯进行拔制，制得核电站用大口径薄壁无缝钢管。本发明具有生产成本低、生产效率高、产品几何尺寸精度高、表面质量好等优点。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书8页(19)中华人民共和国国。
3、家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 8 页1/1页21.一种核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：加热连铸圆坯；使用斜轧穿孔机对连铸圆坯进行穿孔形成毛管；使用340mmMPM限动芯棒连轧管机组将毛管轧制成管坯，确保管坯的壁厚公差满足S7%，并且管坯的任一横截面上壁厚的最大值与最小值之差应小于壁厚公差的80%；加热管坯至9501050，然后使用拉拔式扩管机组对管坯进行扩径；对扩径后的管坯的内、外表面进行整体修磨，修磨量控制为0.81.6mm；使用精密液压拔机对整体修磨后的管坯进行拔制，制得核电站用大口径薄壁无缝钢管。2.根据权利要求1。
4、所述的核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述连铸圆坯的规格为350mm；所述大口径薄壁无缝钢管的规格按照外径壁厚为406711mm6.3520mm。3.根据权利要求1所述的核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括在所述拔制步骤之前，对经过整体修磨后的管坯进行超声波探伤预检，并对超声波探伤预检合格的管坯进行酸洗、清洗、磷化和润滑。4.根据权利要求3所述的核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括第一矫直步骤和第二矫直步骤，其中，所述第一矫直步骤设置在所述扩径步骤与所述整体修磨步骤之间，所述第二矫直步骤设置在拔制步骤之后。5.根。
5、据权利要求1所述的核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述加热连铸圆坯的步骤采用环形加热炉将连铸圆坯均匀加热至12301250。6.根据权利要求1所述的核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述扩径步骤采用小变形量多道次的方式，所述小变形量多道次的方式是指每将管坯加热至9501050之后，对管坯进行2至5道次扩径，并将每道次扩径量控制为不大于40mm，同时确保扩径后的管坯的公差满足外径0.75%、壁厚（+1 5-12.5%）。7.根据权利要求1所述的核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法，其特征在于，在所述拔制步骤中，将拔制速度控制在0.52.5m/min，将液压拔机的。
6、系统压力控制在58MPa，将拔制时的减壁量控制为1.82.2mm并将减径量控制为59mm。8.根据权利要求1所述的核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述大口径薄壁无缝钢管的外径与壁厚的比值为50至88。9.根据权利要求1所述的核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述大口径薄壁无缝钢管的外径偏差：406OD457为（+2.4mm，-0.8mm），457OD660为（+3.2mm，-0.8mm），660OD711为（+4.0mm，-0.8mm）；壁厚偏差为10%。权 利 要 求 书CN 102873126 A1/8页3核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法技术领域000。
7、1 本发明涉及大口径无缝钢管制造技术领域，更具体地讲，涉及一种制造核电站用大口径薄壁无缝钢管的方法。背景技术0002 在现有技术中，生产大口径薄壁无缝钢管主要有以下几种生产工艺：0003 第一种，轧管机组供坯+斜轧扩径机；第二种，轧管机组供坯+整体加热拉拔式热扩机；第三种，轧管机组供坯+分段加热顶推式扩径机，第四种，轧管机组供坯+内镗外拔机加工+整体加热拉拔式热扩机。0004 其中，第一种工艺是一种将连铸圆坯经由MPM限动芯棒连轧管机组轧制成管坯，再经由斜轧扩径机扩制为成品的生产工艺。该工艺是现代生产大口径中薄壁无缝钢管（针对外径/壁厚48的规格）的最佳方法，然而，该工艺具有前期投资大、生产成。
8、本高、建设周期长等特点。此外，该工艺也有它的局限性，其生产的钢管壁厚偏差最好只能达到12.5%，且钢管内外表面质量差。0005 目前，国外意大利达尔明钢管厂、天津无缝钢管公司均采用该工艺。0006 第二种和第三种工艺具有生产工艺简便、成本低的特点，然而，该工艺制得的钢管几何尺寸精度及内外表面质量差。0007 第四种工艺适合生产对几何尺寸精度有一定要求的特薄壁管，然而，其具有生产工艺复杂、效率低、金属损耗大、成材率低、成本高等不足。0008 综上所诉，亟需一种能够成批量、大规模、高效率地生产出满足要求的核电站用高精度大口径薄壁无缝钢管的生产工艺。发明内容0009 本发明的目的在于解决现有技术存在。
9、的上述不足中的一项或多项。0010 例如，本发明的目的之一在于提供一种能够成批量、大规模、高效率地生产出满足要求的核电站用高精度大口径薄壁无缝钢管的生产工艺，所生产的钢管外径/壁厚值（D/S值）可为50至88。0011 本发明提供了一种核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：加热连铸圆坯；使用斜轧穿孔机对连铸圆坯进行穿孔形成毛管；使用340mmMPM限动芯棒连轧管机组将毛管轧制成管坯，确保管坯的壁厚公差满足S7%，并且管坯的任一横截面上壁厚的最大值与最小值之差应小于壁厚公差的80%；加热管坯至9501050，然后使用拉拔式扩管机组对管坯进行扩径；对扩径后的管坯的内、外表。
10、面进行整体修磨，修磨量控制为0.81.6mm；使用精密液压拔机对整体修磨后的管坯进行拔制，制得核电站用大口径薄壁无缝钢管。0012 在本发明的一个示例性实施例中，所述连铸圆坯的规格为350mm；所述大口径薄壁无缝钢管的规格按照外径壁厚为406711mm6.3520mm。说 明 书CN 102873126 A2/8页40013 在本发明的一个示例性实施例中，所述制造方法还包括在所述拔制步骤之前，对经过整体修磨后的管坯进行超声波探伤预检，并对超声波探伤预检合格的管坯进行酸洗、清洗、磷化和润滑。0014 在本发明的一个示例性实施例中，所述制造方法还包括第一矫直步骤和第二矫直步骤，其中，所述第一矫直步。
11、骤设置在所述扩径步骤与所述整体修磨步骤之间，所述第二矫直步骤设置在拔制步骤之后。0015 在本发明的一个示例性实施例中，所述加热连铸圆坯的步骤采用环形加热炉将连铸圆坯均匀加热至12301250。0016 在本发明的一个示例性实施例中，所述扩径步骤采用小变形量多道次的方式，所述小变形量多道次的方式是指每将管坯加热至9501050一次后，对管坯进行2至5道次扩径，并将每道次扩径量控制为不大于40mm，同时确保扩径后的管坯的公差满足外径0.75%、壁厚（+15-12.5%）。0017 在本发明的一个示例性实施例中，在所述拔制步骤中，将拔制速度控制在0.52.5m/min，将液压拔机的系统压力控制在5。
12、8MPa，将拔制时的减壁量控制为1.82.2mm并将减径量控制为59mm。0018 在本发明的一个示例性实施例中，所述大口径薄壁无缝钢管的外径偏差：406OD457为（+2.4mm，-0.8mm），457OD660为（+3.2mm，-0.8mm），660OD711为（+4.0mm，-0.8mm）；壁厚偏差为10%。0019 与现有技术相比，本发明采用能够实现对核电站用高精度大口径薄壁无缝钢管进行低成本、高效率地制造。此外，本发明的制造方法还具有成材率高、适合大工业批量化生产的特点。具体实施方式0020 在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法。0021。
13、 根据本发明一个示例性实施例的核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法包括步骤：加热连铸圆坯；使用斜轧穿孔机对连铸圆坯进行穿孔形成毛管；使用340mmMPM限动芯棒连轧管机组将毛管轧制成管坯，确保管坯的壁厚公差满足S7%，并且管坯的任一横截面上壁厚的最大值与最小值之差应小于壁厚公差的80%；加热管坯至9501050，然后使用拉拔式扩管机组对管坯进行扩径；对扩径后的管坯的内、外表面进行整体修磨，修磨量控制为0.81.6mm；使用精密液压拔机对整体修磨后的管坯进行拔制，制得核电站用大口径薄壁无缝钢管。0022 优选地，在本发明的一个示例性实施例中，所述连铸圆坯的规格为350mm；所述大口径薄壁无缝钢管。
14、的规格为406711mm6.3520mm。0023 优选地，在本发明的一个示例性实施例中，所述制造方法还可以包括在所述拔制步骤之前，对经过整体修磨后的管坯进行超声波探伤预检，以提高产品的成材率；并对超声波探伤预检合格的管坯进行酸洗、清洗、磷化和润滑。0024 优选地，在本发明的一个示例性实施例中，所述制造方法还可以包括第一矫直步骤和第二矫直步骤，其中，所述第一矫直步骤设置在所述扩径步骤与所述整体修磨步骤之说 明 书CN 102873126 A3/8页5间，所述第二矫直步骤设置在拔制步骤之后，设置第一矫直步骤和第二矫直步骤能够确保产品的直度。0025 优选地，在本发明的一个示例性实施例中，所述加。
15、热连铸圆坯的步骤采用环形加热炉将连铸圆坯均匀加热至12301250。0026 优选地，在本发明的一个示例性实施例中，所述扩径步骤采用小变形量多道次的方式，所述小变形量多道次的方式是指每将管坯加热至9501050一次后，对管坯进行2至5道次扩径，并将每道次扩径量控制为不大于40mm，同时确保扩径后的管坯的公差满足外径0.75%、壁厚（+15-12.5%）。0027 优选地，在本发明的一个示例性实施例中，在所述拔制步骤中，将拔制速度控制在0.52.5m/min，将液压拔机的系统压力控制在58MPa，将拔制时的减壁量控制为1.82.2mm，并将减径量控制为59mm。0028 在另一个示例性实施例中，。
16、本发明的核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法也可以采用如下的方式来实现：0029 （1）总的工艺流程可以为：350mm圆形连铸坯（也可简称为钢坯）坯料加热斜轧穿孔机穿孔340mmMPM限动芯棒轧管机组轧制管坯热锯头尾冷却转整体加热扩管机组扩径矫直内外表面整体修磨超声波探伤预检酸洗清洗磷化润滑精密液压拔机拔制矫直精整尺寸及表面质量检查包装入库。0030 （2）钢坯经LF精练和真空脱气处理后连续浇注而成。0031 （3）通过环形加热炉将钢坯均加热至12301250。例如，钢坯在环形炉加热时，钢坯在炉内排列的间距可以为400mm，应采用中慢速均匀加热，并确保均热效果，加热不得出现因加热不均产生阴阳面。
17、、加热不透、过热、过烧现象，钢坯加热时间可以为45小时，出炉钢温12301250。0032 （4）斜轧穿孔机穿孔步骤，需要尽量使穿孔后的毛管目视平直，全长外径大小基本一致，穿孔后必须调整风管标高正对毛管中心吹净内表面氧化铁皮，同时加强毛管内壁及内变形工具的检查、加强芯棒润滑，避免内直道的产生，以保证钢管内表面质量。而且应该根据不同的生产规格，选配相应的穿孔顶头尺寸。例如，对于350mm钢坯，穿孔后毛管外径优选控制为420430mm，穿孔后毛管长度可以为6m10m。0033 （5）在热轧管坯的步骤，使用340mmMPM限动芯棒连轧管机组将毛管轧制成管坯，确保管坯的壁厚公差满足S7%，并且管坯的任。
18、一横截面上壁厚的最大值与最小值之差应小于壁厚公差的80%。具体来讲，为确保热轧管坯的壁厚极差合格，为精拔尺寸达到产品技术要求创造条件，在热轧轧管前，对轧辊、导盘、顶头、芯棒等工模具进行检查，按管坯尺寸偏差的中值配备工模具；在管坯轧制过程中，重点控制热轧管坯变形参数、工模具质量、轧制过程中润滑等工艺参数，340连轧管机组轧制管坯保证壁厚公差满足S7%，钢管任一横截面上壁厚的最大值与最小值之差应小于壁厚公差的80%，轧制过程中需特别强调其吹氮喷硼砂系统运行良好，喷硼砂量必须严格控制，防止润滑不良以及硼砂进入钢管内表面结块。0034 （6）为保证精拔后成品尺寸及表面质量满足要求，热扩后管坯的几何尺寸。
19、公差需满足外径0.75%、壁厚（+15-12.5%）。具体来讲，在实际生产中，控制以下方面：0035 第一，拉拔式扩管机的前台受料长度大于5.5m；说 明 书CN 102873126 A4/8页60036 第二，水压机扩喇叭口时不得出现扩皱、扩裂及扩歪，否则应锯切后重新扩口。0037 第三，步进炉加热温度按9501050控制，加热时间可以为35min55min，且应踏步前进，保证加热均匀，确保加热质量，并防止出现阴阳面等加热缺陷；0038 第四，在坯料管出炉前，应做好扩机的准备工作。坯料管出炉后，尽快上扩机扩制，尽可能减少因中间过程中坯料管的降温量。0039 第五，采用小变形量多道次的热扩方式。
20、，所述小变形量多道次的方式是指每将管坯加热至9501050一次后，对管坯进行2至5道次扩径，并将每道次扩径量控制为不大于40mm，保证扩厚管坯几何尺寸满足要求。扩制时应加强石墨润滑，确保钢管内表面质量。0040 （7）在经过热扩径处理之后，由于加热而在钢管内表面形成了厚度较厚且附着紧密的氧化层，并且在热扩径过程中，氧化层脱落后会嵌入内壁，形成大小不一的凹坑，这些均会严重影响精拔工序的进行，因此，采取内外表面整体修磨工艺，修磨量控制可以在0.81.6mm，从而能够清除管坯外表面氧化皮以及内表面的划伤、麻坑等缺陷。0041 （8）由于精拔冷变形过程对管坯的缺陷有放大效应，即使是细微的缺陷也会造成钢。
21、管表面缺陷，因此对管坯表面质量的控制至关重要，精拔前应对管坯按GB/T5777中L2当量进行超声波探伤预检，探伤合格后方可进行精拔工序。0042 （9）精密液压冷拔机拔制0043 钢管经过精拔变形后，尺寸精度得到改善，但每一次精拔变形能够将尺寸精度提高多少，则是随钢种、钢管规格的不同而有所差异。精拔变形后的弹性变形回复会影响钢管尺寸精度，当变形抗力高时，弹性变形回复就大，对钢管尺寸精度影响也较大。综合考虑钢管的钢种、规格及产品尺寸允许偏差等因素后最终确定了精拔模具尺寸，如下：0044 管坯规格：412717mm8.3522mm（设计减壁量1.82.2mm，减径量59mm）0045 拔制外模模具。
22、：407.2712.6mm0046 拔制内模模具：363.2700.0mm0047 精拔后成品规格406711mm6.3520mm，长度1011.5米0048 这里，在拔制步骤之前，对管坯尺寸及表面进行检查，然后制头，接下来依次进行酸洗、清洗、磷化和润滑。具体情况如下：0049 a、制头0050 制头长度：350400mm，制头外径：404708mm。0051 b、酸洗：硫酸酸液浓度在10%20%、Fe2+浓度不大于250克/升、温度控制范围5070，根据酸液浓度、Fe2+浓度实际检测值确定酸洗时间。酸洗时间控制在2030分钟，将钢管内外表面的氧化铁皮酸洗干净。0052 c、冲洗：酸洗后的钢管。
23、要在清水槽内多次充满水并倾倒，以倒掉管子内存的氧化铁皮和附着物为止。然后再倾倒放置在冲洗台上，用高压水自上而下逐根进行冲洗，直至管内流出清水为止。0053 d、磷化：总酸度2540滴、游离酸度14滴、Zn(NO3)2为1828克/升、H3PO4为37克/升、SO42-2克/升、温度6070、磷化时间1015分钟。0054 e、润滑：润滑剂浓度为1.22.6BN、游离碱度01.5Pt、温度5065、皂化时间515分钟。说 明 书CN 102873126 A5/8页70055 f、精密液压拔拔机制0056 拔制中心线和拔制小车中心，以保持两者一致；0057 确定外模安装到位压实、定位孔与模座套端面。
24、垂直；0058 内模与芯杆、螺钉装配应为过渡配合，以防止过渡松动破坏模具和拔制中的浮动；0059 拔制速度控制在0.52.5M/min，系统压力控制在58MPa。拔制初期采用低速拔制速度，拔制平稳运行后根据系统压力调整拔制速度。0060 本示例性实施例的方法具有生产工艺简单、成材率高、成本低、生产效率高的特点，并且其产品的几何尺寸精度高、内外表面质量好。此外，其产品能够满足核电站用大口径薄壁无缝钢管的以下要求：0061 （1）钢管外径406711mm；（2）钢管壁厚6.3520mm；（3）钢管长度512m（4）钢管满足RCC-M MC2500的超声波探伤验收要求（5）钢管满足JB/T4730.。
25、4-2005标准中磁粉探伤II级验收要求；（6）钢管的表面粗糙度Ra6.3；（7）钢管的尺寸公差：壁厚10%、外径满足：406OD457为（+2.4mm，-0.8mm），457OD660为（+3.2mm，-0.8mm），660OD711为（+4.0mm，-0.8mm）。0062 下面将结合具体示例来详细描述本发明的示例性实施例。0063 在本示例中，对核电站用大口径薄壁无缝钢管产品技术要求见表1。0064 表1本实施例的产品要求0065 0066 本示例中，采用的生产工艺为：350mm圆连铸坯钢坯加热斜轧穿孔机穿孔340mmMPM限动芯棒连轧管机组轧管热锯头尾冷却转扩管机组扩径矫直内外表面整体。
26、修磨超声波探伤预检酸洗清洗磷化润滑精密液压拔机拔制矫直精整尺寸及表面质量检查包装入库。0067 表2示出了斜轧穿孔工序的相关参数。0068 表2斜轧穿孔工序参数(mm)0069 0070 表3示出了采用340mmMPM限动芯棒连轧管机组进行轧管时的相关参数。0071 表4和表5示出了扩径工序中的相关参数。0072 表3340mmMPM限动芯棒连轧管机组孔型及尺寸控制0073 说 明 书CN 102873126 A6/8页80074 表4扩径工序中的相关参数0075 0076 表5扩径工序中对扩径量和道次的控制0077 0078 在本示例中，内外表面整体修磨步骤中，外表面修磨量控制为1.0mm，。
27、内表面修磨量控制为0.5mm，以清除外表面缺陷、内表面的划伤和麻坑等缺陷，原则上以缺陷修磨干净为准。0079 表6示出了酸洗工序的相关参数控制情况。0080 表6酸洗工序的相关参数0081 0082 表7示出了磷化工序的相关参数控制情况。0083 表7磷化工序的相关参数0084 0085 表8示出了润滑工序的相关参数控制情况。0086 表8润滑工序的相关参数0087 0088 表9示出了采用精密液压拔制机进行拔制时的相关工艺参数。0089 表9精密液压拔制机拔制工序的相关参数说 明 书CN 102873126 A7/8页90090 0091 下面示出了对采用上述方法得到的3跟样管在轧管工序、扩。
28、径工序和拔制工序后的相关参数情况，以及所述3跟样管的成品钢管的力学性能值。0092 表10示出了轧管工序得到的管坯的几何尺寸。0093 表10轧管工序得到的管坯的几何尺寸0094 0095 表11示出了扩径工序得到的管坯的几何尺寸。0096 表11扩径工序得到的管坯的几何尺寸0097 0098 表12示出了拔制工序得到的成品钢管的几何尺寸。0099 表12拔制工序得到的成品钢管的几何尺寸0100 0101 表13成品钢管的力学性能说 明 书CN 102873126 A8/8页100102 0103 表13示出了成品钢管的力学性能（纵向）。0104 表14示出了将本发明的钢管与背景技术中第一种生产工艺所得钢管的相关参数的比较情况。0105 表14本发明的钢管与现有技术的钢管的相关参数的比较情况0106 0107 综上所述，本发明能够将连铸圆坯（例如，规格为350mm）经由340mmMPM限动芯棒连轧管机组轧制成管坯，再经由拉拔式扩管机组进行扩径，最后经由精密液压拔机进行拔制，制得核电站用大口径薄壁无缝钢管，并且本发明具有生产成本低、生产效率高、产品几何尺寸精度高、表面质量好等优点。说 明 书CN 102873126 A10。