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1、(10)申请公布号 CN 102649211 A (43)申请公布日 2012.08.29 CN 102649211 A *CN102649211A* (21)申请号 201110045371.8 (22)申请日 2011.02.24 B23P 15/00(2006.01) B21B 19/04(2006.01) B21C 1/00(2006.01) (71)申请人 宝山钢铁股份有限公司 地址 201900 上海市宝山区富锦路 885 号 (72)发明人 王绪年 董健 黄桂林 (74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所 11256 代理人 楼仙英 (54) 发明名称 不锈钢无缝钢管的制造方法 。
2、(57) 摘要 本发明提供一种不锈钢无缝钢管的制造方 法， 包括步骤 ： 穿孔 ： 采用内麻坑控制法， 径长系 数控制在 0.08 0.11， 延伸系数控制在 2.6 3.5， 开穿温度控制在 1100 1160 ； 热处理 ： 采 用高温固溶处理， 温度为 1060 1120， 保温时 间为 6 18min， 水冷， 晶粒度控制在 5 7 级 ； 冷 拔 ： 外径拔制时去除外层固体润滑层， 保留内层 润滑薄膜， 外径收缩率控制在 10 22， 变形量 控制在 12 25， 拔制速度控制在 3 5m/min ； 二次脱脂 ： 采用粗脱脂+精脱脂二次脱脂工艺。 根 据本发明生产的无缝钢管的产品表。
3、面质量、 力学 性能和耐腐蚀性都能符合产品技术要求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 9 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 9 页 1/1 页 2 1. 一种不锈钢无缝钢管的制造方法， 其特征在于， 依次包括如下步骤 ： 加热、 穿孔、 精整、 冷轧、 脱脂、 热处理、 精整、 冷拔、 脱脂、 热处理、 精整 ； 其中 ： 穿孔 ： 采用内麻坑控制法， 径长系数控制在 0.08 0.11， 延伸系数控制在 2.6 3.5， 开穿温度控制在 1100 1160 ； 热处理 ： 采用高温固溶处理， 温度为10601120。
4、， 保温时间为618min， 水冷， 晶粒 度控制在 5 7 级 ； 冷拔 ： 外径拔制时去除外层固体润滑层， 保留内层润滑薄膜， 外径收缩率控制在 10 22， 变形量控制在 12 25， 拔制速度控制在 3 5m/min。 2.根据权利要求1所述的制造方法， 其特征在于， 所述脱脂步骤采用粗脱脂+精脱脂二 次脱脂工艺。 3. 根据权利要求 2 所述的制造方法， 其特征在于， 粗脱脂 ： 酸液为 (5 8 )HF+(10 15 )HNO3， 温度为 50 70， 时间为 15 20min ； 精脱脂 ： 酸液为 (2 5 )HF+(8 12 )HNO3， 温度为 20 40， 时间为 5 1。
5、0min。 4. 根据权利要求 1 到 3 中任一项所述的制造方法， 其特征在于， 在所述热处理步骤中 ： 固溶温度为 1080 1100， 保温时间为 10 14min。 权 利 要 求 书 CN 102649211 A 2 1/9 页 3 不锈钢无缝钢管的制造方法 技术领域 0001 本发明涉及冶金技术领域， 特别是涉及一种 316LMod 尿素级不锈钢无缝钢管的制 造方法。 背景技术 0002 316LMod 尿素钢是一类特殊专业用不锈钢， 用于制造尿素高压设备装置， 如高压冷 凝器， 洗涤器换热管等。 0003 这种制造尿素高压设备装置的材料要求具有良好的力学性能、 耐选择性腐蚀和晶 。
6、间腐蚀性能， 其中耐选择性腐蚀和晶间腐蚀性能是至关重要的， 因而对耐选择性腐蚀和晶 间腐蚀等性能制定了严格的要求。 0004 316LMod 尿素钢技术条件 ： 休氏试验要求经 5 个周期每个周期为 48h 的沸腾硝 酸溶液试验的平均腐蚀速率不得超过 3.3m/48h ； 选择性浸蚀深度在横向的最大值为 70m， 纵向的最大值为 200m ； 力学性能要求 Rm 480MPa、 Rp0.2 170MPa、 A 35。 化学成分见表 1。 0005 表 1316LMod 尿素钢成分质量百分数 0006 0007 到目前为止， 中国的不锈钢无缝钢管国家标准没有包含316LMod钢(只包含316L，。
7、 对应的中国牌号为 00Cr17Ni14Mo2)， 这说明国内尚无 316LMod 不锈钢无缝钢管的成熟生产 工艺。 0008 宝钢股份特殊钢事业部钢管厂从未批量生产过 316LMod 尿素管， 本次批量生产共 6 个规格 49.8 吨， 试生产过程中表面质量和耐腐蚀性能不好， 试制情况如下 ： 0009 1、 毛管斜轧穿孔 0010 管坯 ( 圆钢 ) 需经加热和斜轧穿孔制成空心毛管， 以为后续冷加工 ( 冷轧、 冷拔 ) 提供管料， 其中毛管内外表面质量尤为重要。 由于316LMod合金含量高达34以上， 加上斜 轧穿孔时变形热， 毛管尾部内表与穿孔顶头产生了粘钢， 造成了毛管尾部内麻坑，。
8、 严重影响 了冷加工成品管内表质量和耐腐蚀性能。 0011 2、 冷加工 ( 冷轧和冷拔 ) 0012 斜轧穿孔后的毛管需经冷加工 ( 冷轧和冷拔 ) 变形至成品规格。冷轧变形量大， 表面质量好， 由于受冷轧管机设备能力和变形孔型系列限制， 变形规格受到一定限制。 而冷 拔管机变形模具简单， 更换方便， 生产灵活。 0013 冷拔变形缺点之一是表面质量差， 且常会产生表面拉毛， 轻微拉毛对一般要求无 缝管可作为合格品入库， 但对于高要求或有特殊要求的产品则产生一定的影响。 316LMod尿 说 明 书 CN 102649211 A 3 2/9 页 4 素管有特殊腐蚀性能要求， 在拔制过程中产生。
9、了表面拉毛， 且冷拔特有的固体润滑剂厚薄 不均 ( 液体涂刷后烘干吸附在钢管表面 )， 压入钢管表面造成压坑， 表面粗糙度差， 成品热 处理后耐选择性腐蚀和晶间腐蚀性能不合格。 0014 3、 表面脱脂 0015 316LMod 尿素管试生产时因钢管表面脱脂不净在热处理时产生了表面渗碳， 休氏 试验 ( 耐腐蚀性能 ) 不合格。目前采用酸液脱脂 ( 钢管冷轧和冷拔后需去除表面润滑剂 ) 的方法， 由于冷轧内表润滑油粘度高和批量生产特点， 加上脱脂后油污浮在酸液上面， 钢管 内外表面脱脂质量较难得到保证。 0016 4、 成品热处理 0017 成品热处理对 316LMod 耐选择性腐蚀和耐晶间腐。
10、蚀性能影响较大， 按常规奥氏体 不锈钢成品热处理温度 (1030 1050 ) 进行热处理， 酸洗 ( 去除氧气皮 ) 后内外表面 质量较好， 但耐腐蚀性能不佳， 腐蚀速率和腐蚀深度超出技术指标 ； 采用稍高温度 (1080 1100 ) 进行热处理后， 耐腐蚀性能指标仍然不合格 ； 使用更高温度 (1130 1150 ) 进 行热处理， 耐腐蚀性能指标指标合格。 但是， 由于高温处理氧化严重， 酸洗后表面粗糙严重， 不能满足技术要求。代表规格 252.5 不同热处理工艺对产品表面质量影响和耐蚀性能见 表 2。 0018 表 2 热处理工艺与成品性能 ( 规格 252.5) 0019 发明内容。
11、 0020 本发明的目的是提供一种 316LMod 尿素级不锈钢无缝钢管的制造方法， 使得生产 的钢管具有良好的力学性能、 耐选择性腐蚀和晶间腐蚀性能。 0021 为了达到上述目的， 本发明的不锈钢无缝钢管的制造方法依次包括如下步骤 ： 0022 加热、 穿孔、 精整、 冷轧、 脱脂、 热处理、 精整、 冷拔、 脱脂、 热处 0023 理、 精整 ； 其中 ： 0024 穿孔 ： 采用内麻坑控制法， 径长系数控制在 0.08 0.11， 延伸系数控制在 2.6 3.5， 开穿温度控制在 1100 1160 ； 0025 热处理 ： 采用高温固溶处理， 温度为10601120， 保温时间为618。
12、min， 水冷， 说 明 书 CN 102649211 A 4 3/9 页 5 晶粒度控制在 5 7 级 ； 0026 冷拔 ： 外径拔制时去除外层固体润滑层， 保留内层润滑薄膜， 外径收缩率控制在 10 22， 变形量控制在 12 25， 拔制速度控制在 3 5m/min ； 0027 优选地， 所述脱脂步骤采用粗脱脂 + 精脱脂二次脱脂工艺。 0028 其中， 粗脱脂 ： 酸液为 (5 8 )HF+(10 15 )HNO3， 温度为 50 70， 时间为 15 20min ； 0029 精脱脂 ： 酸液为 (2 5 )HF+(8 12 )HNO3， 温度为 20 40， 时间为 5 10m。
13、in。 0030 优选地， 在所述热处理步骤中 ： 固溶温度为 1080 1100， 保温时间为 10 14min。 0031 本发明的有益效果在于 ： 0032 1、 采用毛管尾部内麻坑控制法， 能提高斜轧穿孔毛管的内表质量和成材率， 提高 冷加工成品管内表质量和耐腐蚀性能 ； 0033 2、 采用粗脱脂 + 精脱脂二次脱脂工艺， 能保证脱脂质量， 也是成品耐腐蚀性能合 格的前提条件 ； 0034 3、 采用表面粗糙度控制法使冷拔管可获得良好的表面质量， 配合正确的热处理方 法能使成品获得很好的耐腐蚀性能 ； 0035 4、 采用正确的固溶处理， 加上良好的表面质量， 是保证成品耐腐蚀性能合。
14、格的必 要条件。 具体实施方式 0036 下面通过优选实施例详细描述本发明。 0037 根据本发明， 不锈钢无缝钢管的制造方法依次包括如下步骤 ： 0038 加热、 穿孔、 精整、 冷轧、 脱脂、 热处理、 精整、 冷拔、 脱脂、 热处理、 精整。其中 ： 0039 1、 毛管尾部内麻坑控制法 0040 对于合金含量较高的合金 (316LMod)， 在斜轧穿孔时由于变形抗力大， 产生较大的 变形热， 导致穿孔顶头温度升高产生粘钢， 造成毛管尾部内麻坑。 降低开穿温度会使毛管头 部产生雀皮， 甚至时会发生头部轧卡 ( 前卡 ) 事故。毛管尾部内麻坑控制法要点 ： 控制径长 系数 ( 管坯直径与长。
15、度比值 ) 在 0.08 0.11 之间， 延伸系数在 2.6 3.5 之间 ( 穿孔变 形量大小 )， 开穿温度控制在 1100 1160 ( 管坯规格为 80-130mm， 温度随规格变大而 提高 )， 使斜轧穿孔过程中顶头产生较大温升时已结束穿孔， 避免毛管尾部内麻坑产生。 0041 2、 二次脱脂工艺 0042 针对冷轧内润滑油粘度高和油污浮在酸液上面特点， 采用粗脱脂 + 精脱脂二次脱 脂工艺， 来保证脱脂质量。 粗脱脂主要用于去除内润滑油， 精脱脂主要用于去除残油和浮油 ( 粗脱脂酸液面上浮油污染钢管表面 )。粗脱脂工艺 ： 酸液为 (5 8 )HF+(10 15 ) HNO3， 。
16、温度为5070， 时间为1520min ； 精脱脂工艺 ： 酸液为(25)HF+(812) HNO3， 温度为 20 40， 时间为 5 10min。 0043 3、 表面粗糙度控制法 0044 采用冷轧 + 冷拔联合生产工艺， 即先对毛管冷轧， 再对成品规格进行冷轧或冷拔。 说 明 书 CN 102649211 A 5 4/9 页 6 对成品规格满足冷轧管机能力和孔型系列要求的产品进行冷轧， 不能满足要求的进行冷 拔。 冷拔采用外径拔制(外径缩小， 壁厚不变)， 由于外径拔制变形量不大， 对冷拔特有的固 体润滑层 ( 液体涂刷烘干后厚薄不均 ) 进行去除， 依靠吸附在钢管表面的润滑薄膜进行冷。
17、 拔即可获得良好的表面质量。成品规格不宜进行芯径拔制 ( 外径缩小， 壁厚减薄 )， 因芯径 拔制变形量大， 润滑薄膜不能满足芯径拔制要求。 操作要点 ： 外径拔制时去除外层固体润滑 层， 保留内层润滑薄膜， 外径收缩率控制在 10 22， 变形量控制在 12 25， 拔制速度 控制在 3 5m/min。 0045 4、 热处理方法 0046 热处理设备为辊底式连续炉， 成品热处理采用常规低温固溶处理， 表面质量好但 耐腐蚀性能差， 采用高温固溶处理， 耐腐蚀性能好但表面质量差 ( 高温氧化影响表面质 量)。 采用正确的热处理温度控制成品表面质量， 在满足产品表面质量的前提下增加保温时 间来调。
18、整成品晶粒度大小， 以提高产品耐腐蚀性能。固溶处理要点 ： 温度 1060 1120， 保温时间 6 18min， 水冷， 晶粒度控制在 5 7 级。制管过程表面粗糙度控制与正确的热 处理方法紧密配合， 是保证成品耐腐蚀性能合格的关键。 0047 5、 其它制管工序 0048 钢管冷轧、 精整 ( 矫直、 切管、 酸洗等 ) 工序参照普通奥氏体不锈钢生产工艺。上 述各工序为不锈钢生产正常工序， 对环保和安全无影响。 0049 实施例 1 0050 钢管规格 ： 60.35.6mm( 外径 壁厚 ) 0051 主要工艺为 ： 毛坯130mm-光坯127mm-加热-穿孔1339.5mm-精整-冷轧。
19、 1147mm- 二次脱脂 - 热处理 - 精整 - 冷轧 765.6mm- 二次脱脂 - 热处理 - 精整 - 冷 拔 60.35.6mm- 二次脱脂 - 热处理 - 精整 - 检验入库。 0052 1、 斜轧穿孔 0053 经斜底式加热炉内加热后， 在100mm二辊斜轧穿孔机上穿孔316Mod不同炉号毛 管， 按内麻坑控制法要点进行了穿孔生产， 穿孔后毛管内表质量良好， 见下表 3。 0054 表 3 斜轧穿孔规格及相关参数 0055 0056 2、 冷加工 0057 钢管冷加工采用冷轧 + 冷拔联合生产工艺， 冷轧后钢管表面质量较好， 但冷拔后 表面质量较差。按表面粗糙度控制法操作要点实。
20、施后， 钢管表面无压坑， 粗糙度较好， 见下 表 4。 说 明 书 CN 102649211 A 6 5/9 页 7 0058 表 4 相同参数不同方法质量比较 0059 0060 3、 二次脱脂 0061 冷加工后各种规格采用粗脱脂 + 精脱脂二次脱脂工艺对钢管表面进行了脱脂， 脱 脂效果良好， 粗脱脂在大生产线酸液槽内进行， 精脱脂在航空管生产线酸液槽内进行， 酸液 配比按二次脱脂工艺配制， 详见下表 5。 0062 表 5 二次脱脂工艺及效果 0063 脱脂 HF HNO3 温度 时间 min 规格 mm 效果 粗脱脂 8 15 50 15 60.35.6 内润滑油去除 精脱脂 4 12。
21、 20 5 60.35.6 外表浮油去除 0064 4、 热处理 0065 成品热处理在辊底式连续炉上实施， 固溶温度1080， 保温时间1214min， 成品 经取样试验， 力学性能、 腐蚀性能符合技术要求， 见下表 6。 0066 表 6 固溶工艺与腐蚀性能 0067 0068 5、 其它工序 0069 钢管冷轧、 精整(矫直、 切管、 酸洗等)工序参照普通奥氏体不锈钢生产工艺实施， 实施过程顺利， 工序质量稳定， 未出现对环保和安全方面的影响。 0070 实施例 2 0071 钢管规格 ： 33.75.5mm 说 明 书 CN 102649211 A 7 6/9 页 8 0072 主要工。
22、艺为 ： 毛坯 80mm- 光坯 77mm- 加热 - 穿孔 807.5mm- 精整 - 冷轧 576.5mm- 二次脱脂 - 热处理 - 精整 - 冷轧 385.5mm- 脱脂 - 热处理 - 精整 - 冷拔 33.75.5mm- 脱脂 - 热处理 - 精整 - 检验入库。 0073 1、 斜轧穿孔 0074 经斜底式加热炉内加热后， 在100mm二辊斜轧穿孔机上穿孔316Mod不同炉号毛 管， 按内麻坑控制法要点进行了穿孔生产， 穿孔后毛管内表质量良好， 见下表 7。 0075 表 7 斜轧穿孔规格及相关参数 0076 0077 2、 冷加工 0078 钢管冷加工采用冷轧 + 冷拔联合生产。
23、工艺， 冷轧后钢管表面质量较好， 但冷拔后 表面质量较差。按表面粗糙度控制法操作要点实施后， 钢管表面无压坑， 粗糙度较好， 见下 表 8。 0079 表 8 相同参数不同方法质量比较 0080 0081 3、 二次脱脂 0082 冷加工后各种规格采用粗脱脂 + 精脱脂二次脱脂工艺对钢管表面进行了脱脂， 脱 脂效果良好， 粗脱脂在大生产线酸液槽内进行， 精脱脂在航空管生产线酸液槽内进行， 酸液 配比按二次脱脂工艺配制， 详见下表 9。 0083 表 9 二次脱脂工艺及效果 0084 脱脂 HF HNO3 温度 时间 min 规格 mm 效果 粗脱脂 6 12 60 18 33.75.5 内润滑。
24、油去除 说 明 书 CN 102649211 A 8 7/9 页 9 精脱脂 3 10 30 8 33.75.5 外表浮油去除 0085 4、 热处理 0086 成品热处理在辊底式连续炉上实施， 固溶温度1100， 保温时间1012min， 成品 经取样试验， 力学性能、 腐蚀性能符合技术要求， 见下表 10。 0087 表 10 固溶工艺与腐蚀性能 0088 0089 5、 其它工序 0090 钢管精整 ( 矫直、 切管、 酸洗等 ) 工序参照普通奥氏体不锈钢生产工艺实施， 实施 过程顺利， 工序质量稳定， 未出现对环保和安全方面的影响。 0091 实施例 3 0092 钢管规格 ： 324。
25、mm 0093 主要工艺为 ： 毛坯 80mm- 光坯 77mm- 加热 - 穿孔 807.5mm- 精整 - 冷 轧 575mm- 二次脱脂 - 热处理 - 精整 - 冷轧 384mm- 脱脂 - 热处理 - 精整 - 冷拔 324mm- 脱脂 - 热处理 - 精整 - 检验入库。 0094 1、 斜轧穿孔 0095 斜底式加热炉内加热后， 在 100mm 二辊斜轧穿孔机上穿孔 316Mod 不同炉号毛 管， 按内麻坑控制法要点进行了穿孔， 穿孔后毛管内表质量良好， 见下表 11。 0096 表 11 斜轧穿孔规格及相关参数 0097 0098 2、 冷加工 0099 钢管冷加工采用冷轧 +。
26、 冷拔联合生产工艺， 轧后钢管表面质量较好， 但冷拔后表 面质量较差。按表面粗糙度控制法操作要点实施后， 钢管表面无压坑， 粗糙度较好， 见下表 说 明 书 CN 102649211 A 9 8/9 页 10 12。 0100 表 12 相同参数不同方法质量比较 0101 0102 3、 脱脂 0103 冷加工后各种规格采用粗脱脂 + 精脱脂二次脱脂工艺对钢管表面进行了脱脂， 脱 脂效果良好， 粗脱脂在大生产线酸液槽内进行， 精脱脂在航空管生产线酸液槽内进行， 酸液 配比按二次脱脂工艺配制， 详见下表 13。 0104 表 13 二次脱脂工艺及效果 0105 脱脂 HF HNO3 温度 时间 。
27、min 规格 mm 效果 粗脱脂 5 10 70 20 324 内润滑油去除 精脱脂 2 8 40 10 324 外表浮油去除 0106 4、 热处理 0107 成品热处理在辊底式连续炉上实施， 固溶温度 1080 1100， 保温时间 10 14min， 成品经取样试验， 力学性能、 腐蚀性能符合技术要求， 见下表 14。 0108 表 14 固溶工艺与腐蚀性能 0109 0110 5、 其它工序 0111 钢管冷轧、 精整(矫直、 切管、 酸洗等)工序参照普通奥氏体不锈钢生产工艺实施， 实施过程顺利， 工序质量稳定， 未出现对环保和安全方面的影响。 说 明 书 CN 102649211 A。
28、 10 9/9 页 11 0112 结合上面具体实施例， 本发明的 316LMod 尿素级不锈钢无缝钢管的制造方法的主 要工艺在于 ： 0113 1、 毛管尾部内麻坑控制法。控制管坯 ( 圆钢 ) 直径与长度比值 ( 径长系数 )， 使管 坯在斜轧穿孔过程中顶头开始产生较大温升时结束穿孔， 使穿孔毛管尾部获得较好的表面 质量。 0114 2、 二次脱脂工艺。针对冷轧内润滑油粘度高和油污浮在酸液上面特点， 制订特定 脱脂工艺， 采用粗脱脂 + 精脱脂二次脱脂工艺， 来保证脱脂质量。 0115 3、 钢管表面粗糙度控制法。 采用冷轧为主、 冷拔为辅的联合生产工艺， 即先对毛管 冷轧， 再对成品规格。
29、进行冷轧或冷拔。 对冷拔特有的固体润滑剂进行擦除， 依靠吸附在钢管 表面的润滑薄膜进行外径拔制 ( 外径缩小， 壁厚不变 )， 避免拔制时产生压坑， 表面质量得 到保证。 0116 4、 热处理方法。采用合理的热处理温度 ( 高温氧化影响表面质量 ) 控制成品表面 质量， 通过保温时间来调整成品晶粒度， 达到满足产品表面质量的前题下提高产品耐腐蚀 性能。 0117 通过上述实施方式， 顺利完成了 316LMod 尿素管生产， 共入库 6 个规格 49351kg。 根据本发明的方法制造得到的产品表面质量、 力学性能和耐腐蚀性能符合技术要求， 具有 较好的经济效益和社会效益。 说 明 书 CN 102649211 A 11 。