一种‑100℃超低温无缝钢管的生产方法

摘要

本发明公开了一种‑100℃超低温无缝钢管的生产方法，它的工艺流程如下：VD连铸坯→坯料切除→坯料加热→穿孔→MPM轧制管坯→热锯头尾→冷却→矫直→精整→尺寸及表面质量检查→包装入库。本发明针对无缝钢管的服役条件和大、中、小规格差异研究轧管工艺，确保所生产的无缝钢管的尺寸精度满足ASTM/ASME技术规范要求，开发出几何尺寸精度，内外表面质量符合石油化工低温压力容器用无缝钢管，实现真正的国产化研究。

权利要求

1.一种-100℃超低温无缝钢管的生产方法，它的工艺流程如下：

VD连铸坯→坯料切割→坯料加热→穿孔→MPM轧制管坯→热锯头尾→冷却→矫直→精整→尺寸及表面质量检查→包装入库；

其特征在于：

所述坯料加热是在环形炉中加热，其环形炉中不供热段温度≤780℃，所述环形炉中保持还原性气氛，所述坯料加热的时间为320～360min，并且所述坯料加热后出炉的坯料温度为1235～1255℃；

所述穿孔需控制穿孔后得到的毛管平直，全长外径控制在428～432mm；

所述MPM轧制管坯是将温度为90～110℃的芯棒插入到温度≥1100℃的毛管上进行轧制，并且轧制过程中需控制轧机出口速度为2.8～3.0m/s，芯棒的限动速度为2.4～2.5m/s；

所述MPM轧制管坯得到的荒管壁厚极差≤3.0mm；所述坯料加热的过程中，所述坯料前后空6～8排位置，并且在环形炉内坯料与坯料的间距为860mm。

2.根据权利要求1所述的-100℃超低温无缝钢管的生产方法，其特征在于：所述坯料加热分为预热段、加热段和均热段。

3.根据权利要求2所述的-100℃超低温无缝钢管的生产方法，其特征在于：所述加热段的加热速率为10～60℃/h，所述均热段的加热速率为5～5.45℃/h。

4.根据权利要求2所述的-100℃超低温无缝钢管的生产方法，其特征在于：所述预热段是在温度为565～785℃的条件下预热≥90min；所述加热段分为加热1段、加热2段、加热3段，所述加热1段是在温度为1160～1220℃的条件下加热40～50min，所述加热2段是在温度为1230～1240℃的条件下加40～50min，所述加热3段是在温度为1255～1265℃的条件下加热40～50min；所述均热段在温度为1250～1260℃的条件下均热110～120min。

说明书

一种-100℃超低温无缝钢管的生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及超低温无缝钢管的生产方法，具体涉及一种-100℃超低温无缝钢管的生产方法。

背景技术

[0002] 随着我国大型炼油厂及石化工程的开工建设石化用无缝钢管的需求量大大增加，对专门用于炼油及石油化工行业的无缝钢管需求逐渐增加。石化装置包括加氢裂化、加氢精制、制氢、重整、催化、乙烯、焦化等专用设备，其中使用了大量的管道。有部分构成这些管道的无缝钢管长期处于低温劣化环境，导致管材使用性能下降，尤其是冲击性能的下降。对于低温容器而言，所储存的介质温度越低，容器所需承受的压力就越小，因而安全可靠性越好。石油化工，化肥等行业的低温装置需要在-80℃以下低温使气体液化，3.5Ni(即Gr.3)低温钢的使用量最多，年需求量在7000吨左右。

[0003] 据报道称太原钢厂曾研制过3.5Ni钢，但实物性能与国外产品差距很大，且性能极不稳定，尤其是-100℃低温冲击韧性，故未能进行批量生产，因而3.5Ni钢尚未能够在我国进行工业化生产，相关工程用钢管均依赖进口。

[0004] 为满足石化-100℃超低温容器用低温无缝钢管的市场需求，开发出成本低，几何尺寸精度高，内外表面质量高的-100℃超低温容器用低温无缝钢管的生产方法成为当务之急。

发明内容

[0005] [要解决的技术问题]

[0006] 本发明的目的是解决上述现有技术的问题，提供了一种-100℃超低温无缝钢管的生产方法。该方法生产的-100℃超低温无缝钢管尺寸精度，内外表面质量符合ASME/ASTM技术规范要求。

[0007] [技术方案]

[0008] 为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

[0009] 一种-100℃超低温无缝钢管的生产方法，它的工艺流程如下：

[0010] VD连铸坯→坯料切割→坯料加热→穿孔→MPM轧制管坯→热锯头尾→冷却→矫直→精整→尺寸及表面质量检查→包装入库；

[0011] 所述坯料加热是在环形炉中加热，其环形炉中不供热段温度≤780℃，所述环形炉中保持还原性气氛，所述坯料加热的时间为320～360min，并且所述坯料加热后出炉的坯料温度为1235～1255℃；

[0012] 所述穿孔需控制穿孔后得到的毛管平直，全长外径控制在428～432mm；

[0013] 所述MPM轧制管坯是将温度为90～110℃的芯棒插入到温度≥1100℃的毛管上进行轧制，并且轧制过程中需控制轧机出口速度为2.8～3.0m/s，芯棒的限动速度为2.4～2.5m/s；所述MPM轧制管坯得到的荒管壁厚极差≤3.0mm。

[0014] 根据本发明更进一步的技术方案，所述坯料加热的过程中，所述坯料与坯料前后空6～8排位置，并且在环形炉内坯料与坯料的间距为860mm。

[0015] 根据本发明更进一步的技术方案，所述坯料加热分为预热段、加热段和均热段。

[0016] 根据本发明更进一步的技术方案，所述加热段的加热速率为10～60℃/h，所述均热段的加热速率为5～5.45℃/h。

[0017] 根据本发明更进一步的技术方案，所述预热段是在温度为565～785℃的条件下预热≥90min；所述加热段分为加热1段、加热2段、加热3段，所述加热1段是在温度为1160～1220℃的条件下加热40～50min，所述加热2段是在温度为1230～1240℃的条件下加40～
50min，所述加热3段是在温度为1255～1265℃的条件下加热40～50min；所述均热段在温度为1250～1260℃的条件下均热110～120min。

[0018] 根据本发明更进一步的技术方案，所述MPM轧制管坯过程中，所述芯棒在待穿位置的温度在80℃～100℃。

[0019] 根据本发明更进一步的技术方案，所述MPM轧制管坯过程中，需控制轧机出口速度为3.5m/s。

[0020] 下面将详细地说明本发明。

[0021] 坯料在环形炉中加热，所述坯料与坯料前后空6～8排位置，并且在环形炉内坯料与坯料的间距为860mm，是为了确保其他坯料温度不影响正在加热坯料的加热温度，并且在环形炉中加热需要保证中慢速均匀加热，确保均热效果，加热不得出现因加热不均产生阴阳面、加热不透、过热、过烧现象；若生产不正常和临时停轧时间较长(20min以上)时，应适当降低炉温至温度≤1240℃，停轧40min以上时降低炉温至温度≤1230℃，停轧60min以上时降低炉温至温度＜1160℃，并经常转动炉底。

[0022] 在坯料的加热过程中应充分保证坯料的加热时间，若总的加热时间低于320min，其钢坯组织不能完全奥氏体化；若总的加热时间高于360min，会造成奥氏体晶粒度粗大，上述两种情况对低温冲击，尤其是-100℃低温冲击影响很大。

[0023] 根据不同的生产规格，选配相应的穿孔顶头尺寸，穿孔后需保证毛管目视平直，全长外径大小一致。

[0024] 在进行MPM限动芯棒连轧管机轧制管坯过程中，将毛管套在经过润滑的长芯棒上，送入MPM中进行连续减壁延伸变形。将轧制后得到的荒管壁厚极差控制在≤3.0mm的范围内，是因为该机组生产的荒管几何尺寸精度直接影响到成品钢管的几何尺寸精度。并且在进行MPM轧制管坯时，尽量采用质量好的芯棒轧制，芯棒润滑良好。并且调整连轧管机各架张力，确保连轧各架轧制力曲线正常。

[0025] [有益效果]

[0026] 本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

[0027] 本发明生产的-100℃超低温无缝钢管几何尺寸，内外表面质量完全满足且优于ASME/ASTM技术规范要求。本发明生产工艺简单，成材率高，成本低，生产效率高，实现了-100℃超低温无缝钢管的国产化生产。

具体实施方式

[0028] 下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

[0029] 实施例：

[0030] 本实施例目的是制备外径为Φ356mm，外径允许公差(-0.8mm，+2.4mm)，壁厚24mm，长度≥6mm，壁厚允许公差为±12.5％，椭圆度≤1.5％，壁厚不均度≤3.0mm的-100℃超低温无缝钢管。

[0031] 工艺流程如下：

[0032] Φ350mmVD连铸坯→坯料切除→坯料加热→穿孔→340mmMPM轧制管坯→热锯头尾→冷却→矫直→精整→尺寸及表面质量检查→包装入库。其中，所述坯料加热是在环形加热炉中还原性气氛下进行的加热，所述坯料前后空6排，炉内坯料间距为860mm放置。并且所述坯料加热具体是包括预热段、加热段和均热段。所述预热段是在温度为565～785℃的条件下预热≥90min；所述加热段分为加热1段、加热2段、加热3段，所述加热1段是在温度为1160～1220℃的条件下加热40～50min，所述加热2段是在温度为1230～1240℃的条件下加
40～50min，所述加热3段是在温度为1255～1265℃的条件下加热40～50min；所述均热段在温度为1250～1260℃的条件下均热110～120min。

[0033] 所述穿孔是根据制备的-100℃超低温无缝钢管，选择的穿孔工艺参数如下：锭型为Φ350mm、毛管外径为Φ428mm、入口导筒内径为370mm、导盘宽度为304mm、顶头直径为321mm、顶头长度为780mm，顶杆直径为320mm、脱管环内径为357mm。

[0034] 所述340mmMPM轧制管坯的连轧管机组孔型及尺寸控制如下：规格为Φ356mm×24mm、锯切后长度为10～10.3m、外径偏差(-0.5，+2.4)mm、壁厚偏差为(-8～+12.5)％、壁厚横断面极差≤2.7mm、轧机孔型为Φ382mm、芯棒为Φ334.7mm、脱管机孔型为Φ366mm。

[0035] 利用本实施例的制备方法制备得到的轧制管坯具体参数如表1所示。

[0036] 表1本实施例制备方法制备得到的轧制管坯的具体参数

[0037]

[0038] 并且利用本实施例的制备方法制备得到的轧制管坯的热处理性能如表2所示。

[0039] 表2本实施例制备方法制备得到的轧制管坯的热处理性能

[0040]

[0041] 本发明通过研究-100℃超低温无缝钢管的制管工艺，针对服役条件和大、中、小规格差异研究轧管工艺，确保所生产的无缝钢管的尺寸精度满足ASTM/ASME技术规范要求，开发出几何尺寸精度，内外表面质量符合石油化工低温压力容器用无缝钢管，实现真正的国产化研究。

[0042] 尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。