至德鋼業不銹鋼無縫管冷軋生產工藝探索分析

 本文主要介紹鋼錠雜質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系；管坯雜質元素、表面硬度與生產效率的關系；管坯雜質元素、表面硬度與成品管材力學性能的關系等三方面，研究了不銹鋼無縫管冷軋生產工藝。

一、前言

 鎳及鎳合金材料，密度低，比強度高，耐腐蝕性能好，運用于石油、化工、電站等領域，由于換熱設備需要用于高溫高壓狀態下，因此要求換熱管材強度較高，長度較長、壁厚要求厚，才能滿足設備壓力的要求。由于目前各領域均需降低內部生產成本，同時滿足標準要求，浙江至德鋼業有限公司針對尺寸為27×3.5×12430mm、材質為304不銹鋼無縫管生產，研究、探索合適的生產工藝，節約生產成本，提高管材成品率，產品交給客戶使用后，滿足客戶技術條件，生產的換熱器產品使用后，達到設計要求。

二、試驗

 1. 試驗材料及設備

  試驗原料由浙江至德鋼業有限公司采用3T真空自耗電弧爐熔煉的TA3鑄錠，其化學成份如表所示，均符合GB/T3620.1-2007標準要求，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。在感應爐內加熱，然后送入保溫電爐中加熱棒材，加熱時間為40-60分鐘，在LXCp50加強斜軋穿孔機對棒材進行穿孔，用LG60HC二輥軋機冷軋機開坯，LG30二輥冷軋機軋制成品，用380KW電爐進行中間退火，然后在14米真空熱處理爐進行成品退火。

 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--切定尺--包裝入經過三道次冷軋制成27×3.5×12430mm成品不銹鋼無縫管，其道次加工量如表所示。

 3. 試驗過程

  三個爐次各取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條件下進行軋制試驗。

  三個爐批次棒材，在感應爐內采用相同的溫度加熱，然后送入保溫電爐中，根據TA3化學成分計算相變點溫度，根據相變點溫度定穿孔溫度，在不同的加熱溫度進行加熱棒材，如表3所示，進行穿孔，穿孔后檢測管材硬度的試驗。

  穿孔后管坯，進行相同條件的表面處理后，用相同的軋制速度、送進量、變形量進行軋制，研究軋制后管材表面質量的影響。最后對不銹鋼無縫管進行力學性能及工藝性能試驗，選取正確的熱處理工藝，生產出符合標準的管材，并通過金相試驗分析管材。

三、試驗結果與討論

 1. 管坯穿孔后表面硬度與軋制的關系

  從表可看出氧和鐵元素的不同，其余雜質元素含量相近，氧含量的增加，會導致不銹鋼無縫管坯冷軋時較困難；導致穿孔后管坯表面硬度的不同，如表所示列出了3個鑄錠在相同變形量、送進量、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支不銹鋼無縫管發生嚴重橫向裂紋，軋制無法進行，坯料浪費較大。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，軋制后管材表面質量好，經過上述管坯軋制后，可以看出隨氧含量、表面平均硬度的降低，冷軋性能變得優良。

 2. 管坯雜質元素、表面硬度與生產效率的關系

  如表所示不銹鋼無縫管坯軋制表面質量關系可以看出，雜質元素含量高、表面硬度高的管壞，軋制后管坯成材率較低，工時較高，生產效率低；鑄錠管坯經過調整冷軋變形量、送進量、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?？梢钥闯鲭S氧含量、表面平均硬度的降低，生產效率、成材率都有提高，節約生產成本。

 3. 管還雜質元素、表面硬度與成品管材力學性能的關系

 如表所示，通過不同加熱溫度，相同的保溫時間，達到滿足標準要求的力學性能及工藝要求；如達到相近抗拉強度管材（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準要求，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到要求，需要消耗更多的電能，增加生產成本。

 4. 管坯雜質元素、表面硬度與成品管材金相的關系

  對于氧含量及管坯表面硬度不同的成品不銹鋼無縫管，如達到相近抗拉強度管材（530MPa），三個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，力學性能變優，也就是說組織決定性能。

四、結論

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

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

 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，單位生產能耗較高，增加生產成本。

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