大口徑薄壁不銹鋼管坯生產工藝探究

 浙江至德鋼業有限公司通過試驗研究了三輥斜軋穿孔法生產大口徑薄壁不銹鋼管坯時，一次穿孔加熱溫度對管坯冷軋性能的影響、對成材率的影響。從電機電流的大小與一次穿孔溫度的關系研究了大口徑薄壁不銹鋼管坯生產工藝，用1000℃的一次穿孔溫度，410-420A穿孔電流，經一次和二次穿孔可提供合格的大口徑不銹鋼無縫管坯。TA22合金名義化學成分為Ti3Al1Zr1Mo1Ni，是一種近α型鈦合金，主要用于艦船材料，具有中等強度和高塑韌性。TA22鈦合金大口徑管坯目前主要生產方法為擠壓法，用擠壓法生產小批量大口徑管坯，模具費用投入較大，效率較低。本研究采用三輥斜軋穿孔法生產大口徑薄壁不銹鋼管坯，該方法可降低生產成本，提高材料利用率。

一、試驗

 1. 試驗材料及設備

  試驗原材料由南京寶泰特種材料股份有限公司采用3噸真空自耗電弧爐，經過二次熔煉的TA22鑄錠，其化學成分如表所示，符合GB/T 3620.1-2007標準要求。采用2000噸快鍛機將鑄錠三火次三墩三拔，然后用3噸電液錘模鍛成φ228毛棒，鋸床下料后車加工成φ220光棒，作為斜軋穿孔用的坯料。在300kW電阻爐內加熱至1080℃，然后加入涂有防高溫涂料的棒材進行加熱，加熱溫度為950-1050℃，保溫時間3-4小時，在三輥斜軋穿孔機對棒材進行一次穿孔，穿孔后對管坯表面進行處理，并對管坯內孔進行鏜孔處理，鏜孔深度為150~180mm，然后繼續用三輥穿孔機對管坯進行二次減壁穿孔，加熱溫度控制在920℃，二次穿孔后利用管坯余熱，溫度不低于800℃，進入7機架減徑機進行減徑處理，處理后得到φ220×13×4000mm管坯。

 2. 工藝流程

  鑄錠—剝皮—三火次三墩三拔鍛造—毛棒坯—下料—光棒坯—加熱—一次斜軋穿孔—平頭鏜孔修磨—加熱—二次斜軋穿孔—7機架減定徑機減定徑—堿酸洗表面—修磨—檢驗—切定尺—包裝入庫。

 3. 三輥穿孔機參數及試驗

   a. 三輥穿孔機參數

  主電機功率：2800kW，額定轉速496轉/分；軋輥直徑：φ750-850mm，本試驗選用φ800mm軋輥，進口錐角為3°，出口錐角3°30；輥身長度700mm；軋輥軸線與軋制軸線夾角：β=8°。

  b. 試驗過程

  取6支不銹鋼棒材，在不同的穿孔溫度，用相同的壓縮率、頂頭伸前量、相同的保溫時間進行穿孔試驗。6支棒材分為三組，每組2支，均在感應爐內采用不同的加熱制度，然后送入保溫電爐中，在不同的加熱溫度進行加熱棒材，如表所示，進行穿孔，穿孔后管坯，進行相同條件的表面處理后，在相同的加熱溫度，如表所示，相同的壓縮率、頂頭伸前量、相同的保溫時間下二次穿孔。然后快速轉入7機架減定徑機進行減定徑，然后對管材進行矯直。

二、試驗結果與討論

  1. 管坯穿孔后質量與穿孔溫度的關系

  從表可以看出，管坯在不同的加熱溫度，相同保溫時間條件下，穿孔后管坯質量如表所示；一次穿孔在加熱穿孔溫度的升高，電機電流下降，即穿孔能耗下降，降低生產成本。另外一次穿孔在加熱穿孔溫度的升高，棒材穿透成功率高，降低原材料成本。

  2. 管坯穿孔溫度與成品管坯力學性能的關系

  從表所示，管坯一次穿孔溫度的不同，在經過二次穿孔后，管坯的力學性能相近，說明一次加熱溫度對力學性能影響不大，只影響穿透性，從而影響成材率。從實際生產出發，一次穿孔溫度選在1000℃，降低了能耗，提高管坯穿孔成材率。

三、結論

  1. 三組棒材在不同穿孔溫度均能生產大口徑薄壁不銹鋼管坯，隨著一次穿孔溫度的提高，管坯穿透率提高，管坯成材率相應，降低生產成本。

  2. 隨著一次穿孔溫度的提高，電機電流降低，軋制力下降，從而可從電機電流數值，可解決穿孔出現未穿透的問題。

  3. 隨著一次穿孔溫度的提高，再經過二次穿孔，力學性能并未出現較大偏差，說明一次穿孔溫度對力學性能影響不大。

  4. 選用1000℃的一次穿孔溫度，生產成本降低，還能節約原材料，提高成材率。同時說明棒材在經過一次和二次穿孔后可為客戶提供性能合格的大口徑薄壁不銹鋼管坯。