一种高端装备系统用极薄无缝管的制造方法技术方案

一种高端装备系统用极薄无缝管的制造方法，包括管坯多道次中间品冷轧，中间品脱脂，精轧成型，成品脱脂，纯氢保护固溶处理，低应力矫直，表面精抛整形，保护气氛随动夹持消应力，成品定切，内外表面清洗等步骤。采用本发明专利技术方法制成的极薄管外径壁厚比为80~150倍，外径范围Φ20~35mm，壁厚范围0.10~0.35mm，外径、壁厚公差为

【技术实现步骤摘要】
一种高端装备系统用极薄无缝管的制造方法


[0001]本专利技术属于高端装备和新型能源系统用关键材料加工
，特别是设计一种高端装备系统用极薄无缝管的制造方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，各类装备设计在追求性能先进性的同时，在尺寸方面也提出了更为严苛的要求，特别是在航空航天以及新型核能系统为代表的高端装备领域，更是如此。航空航天领域，因其工况环境的特殊性和对材料重量的敏感性，必然追求小型化、轻质化和高精度。另一方面，随着核能系统的应用愈加广泛，不仅局限于民用大型电站发电，还应用于对能源系统要求更苛刻的各类特殊领域中，需要追求高效、小型化、轻量化设计，对其核心部件的关键材料也提出了特殊要求，包括抗腐蚀能力、耐高温辐射环境等。因此，对于以上高端装备系统用无缝管，在满足性能要求的前提下，规格设计上要求突破常规，超薄管、极薄管的需求已愈发迫切。
[0003]由于使用环境的特殊性，要求管材具备较高的高温强度，常规提高强度的方式是增加C、N元素含量，但C元素含量过高，腐蚀性能将下降，需要同步提高Ti等元素。C、Ti、N元素含量同步提高，碳氮化钛等夹杂物产生的可能性会增加，以上夹杂物的含量过高，对极薄管而言，有使用风险。因此对于元素、夹杂物含量的控制是一个综合性难点，需要严格控制，找到平衡点。
[0004]常用的冷轧无缝精密管外径壁厚比值在5~20之间；外径壁厚比超过20的，称之为薄壁管，冷轧成型工艺需要特殊控制；外径壁厚比超过40的称为超薄管，冷轧成型难度更大；外径壁厚比超过60倍的冷轧无缝管国内外已鲜有报道。本方法涉及的一种高端装备系统用极薄无缝管外径壁厚比达到了80~150倍，且壁厚绝对值仅0.10至0.35mm。通常，类似规格的管材均采用超薄钢带焊接成型，而不会选择冷轧无缝成型技术。但由于本产品为一种高端装备系统用管，其使用工况特殊，通常不允许管材中间存在焊缝，只能使用冷轧无缝管，而目前国内尚无此类成熟技术。
[0005]高端装备系统用无缝管，精度要求高。外径、壁厚允许公差仅为
±
0.01mm，直线度要求≤0.05mm/全长，远高于常规无缝精密管外径、壁厚公差
±
0.1mm，直线度≤1mm/全长的要求。性能特殊，要求750℃高温下拉伸抗拉强度≥220MPa，屈服强度≥100MPa，远超现有奥氏体不锈钢管考核温度（350℃左右）。夹杂物含量要求严苛。
[0006]为实现该高端装备系统的轻量化设计，满足高精度要求，急需开发一种可以实现以上高精度、高性能要求下的极薄无缝冷轧管及其制造技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于针对高端装备系统用无缝管，精度要求高，理化性能要求特殊的需要提供一种能够满足上述要求的高端装备系统用极薄无缝管的制造方法。
[0008]本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种高端装备系统用极薄无缝管的制造方法，其特征在于包括下述步骤：（1）将外径Φ65~90mm的管坯经过多道次中间品冷轧后轧至外径Φ25~38mm的半成品，每次冷轧后都经过中间品脱脂、清洁；（2）通过高精度多辊精轧机将步骤（1）中的半成品管精轧成外径Φ20~35mm，壁厚0.10至0.35mm的成品直管；并进行内外脱脂，清洗；（3）通过纯氢保护热处理炉将步骤（2）中清洁干净的成品直管进行成品固溶热处理；（4）对步骤（3）中热处理后的成品直管进行低应力矫直；（5）成品直管通过内部承托，对外表面进行精抛光；（6）对经过精抛光的成品直管进行随动夹持，采用电加热方式对极薄管进行消应力热处理；（7）对步骤（6）中的成品直管进行定切、检验、内外表面清洁后完成极薄无缝管的制造。
[0009]其进一步特征在于：所述步骤（4）中采用压辊式矫直机，压辊压下量控制在ε=（0.02~0.05）DS，D为成品直管名义外径，S为成品名义壁厚值。由于成品直管壁厚很薄，在矫直过程中容易因为下压量过大造成管壁变形。根据来料的直线度情况及成品态管子尺寸情况，使用专用矫直机运用“弯曲矫直”和“失圆矫直”的原理对成品极薄管进行低应力矫直，按照上述特定公式，严格控制压下量，实现产品直线度≤0.05mm/全长的高精度要求。
[0010]进一步的：所述步骤（5）中内部承托采用张紧式内芯；所述张紧式内芯包括可以相对移动的外筒、内筒和多个与成品直管内壁形状相匹配的弧形支撑板；所述支撑板通过两根连接杆与所述内筒和外筒相连接，构成四连杆机构；两根所述连接杆一端分别枢轴连接在所述支撑板上，另一端分别枢轴连接在所述外筒和内筒上。抛光时，内筒和外筒相对移动，支撑板撑起，对成品直管内部进行支撑，防止钢管抛光时受力变形，旋转失圆。
[0011]进一步的：所述步骤（6）中采用随动夹持装置对成品直管两端进行夹持，所述随动夹持装置包括设置夹持在所述成品直管两端的夹持滑块，所述夹持滑块设置在底部导轨上，可沿着成品直管轴向移动。采用电加热方式对极薄管进行消应力热处理，去除矫直、抛光工序对管材壁厚方向的残余应力，进一步提高管材抗腐蚀性能，并固化外形。针对极薄管特点，通过随动夹持装置实现加热两极的随动夹持，即确保了加热过程管材直线度的稳定，又避免了夹持不稳产生电流击穿。
[0012]优选的：所述步骤（1）中每道次轧制的变形量在60％~80％；每次冷轧后按保温温度1050℃~1100℃进行中间品热处理。
[0013]优选的：所述步骤（2）中轧制变形量为40％~50％。
[0014]优选的：所述步骤（3）中固溶热处理保温温度为1060℃~1120℃。
[0015]优选的：所述步骤（5）中精抛光砂纸限定为300~500目，控制去除量为0.005~0.010mm。提高表面质量的同时，进一步优化圆度。
[0016]优选的：其特征在于：所述步骤（6）中采用高精度的通规，止规，环规进行最终检验。由于极薄无缝管尺寸精度要求高，常规测量方式只可测量端部尺寸，而使用通规，止规，环规能更直观判定管子是否合格，在降低测量难度的同时极大的提高了生产效率。
[0017]优选的：所述步骤（7）中成品直管外表面清洁方式为，逐支用蘸有丙酮或酒精的棉
布擦拭合金管外表面，直至外表面无油污和异物所造成的的色斑，最后用干燥的白色棉布擦拭干净；内表面清洁方式为逐支用蘸有丙酮或酒精白色羊毛毡塞用压缩空气吹入管孔内进行清洁，直至清理后的羊毛毡塞表面无油污和异物所造成的色斑，最后用干燥的羊毛毡塞或白色棉布擦干。
[0018]本专利技术针对极薄管的特性，通过多道次大变形量中间品冷轧、脱脂、热处理，可以将管坯的组织和壁厚的不均匀性进行充分纠正，确保待成品冷轧的直管尺寸均匀，性能一致。矫直过程严格控制压下量，在保证产品不变形的情况下，实现直线度高精度要求。使用高精度抛光机，并辅以支撑工装在极薄无缝管内部进行支撑，防止抛光过程旋转失圆。设计随动装置实现加热两极的随动夹持，确保了加热过程管材直线度的稳定，又避免了夹持不稳产生电流击穿。采用本专利技术方法制成的极薄管外径壁厚比为80~150倍，外径范围Φ20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高端装备系统用极薄无缝管的制造方法，其特征在于包括下述步骤：（1）将外径Φ65~90mm的管坯经过多道次中间品冷轧后轧至外径Φ25~38mm的半成品，每次冷轧后都经过中间品脱脂、清洁；（2）通过高精度多辊精轧机将步骤（1）中的半成品管精轧成外径Φ20~35mm，壁厚0.10至0.35mm的成品直管；并进行内外脱脂，清洗；（3）通过纯氢保护热处理炉将步骤（2）中清洁干净的成品直管进行成品固溶热处理；（4）对步骤（3）中热处理后的成品直管进行低应力矫直；（5）成品直管通过内部承托，对外表面进行精抛光；（6）对经过精抛光的成品直管进行随动夹持，采用电加热方式对极薄管进行消应力热处理；（7）对步骤（6）中的成品直管进行定切、检验、内外表面清洁后完成极薄无缝管的制造。2.如权利要求1所述的高端装备系统用极薄无缝管的制造方法，其特征在于：所述步骤（4）中采用压辊式矫直机，压辊压下量控制在ε=（0.02~0.05）DS，D为成品直管名义外径，S为成品名义壁厚值。3.如权利要求2所述的高端装备系统用极薄无缝管的制造方法，其特征在于：所述步骤（5）中内部承托采用张紧式内芯；所述张紧式内芯包括可以相对移动的外筒、内筒和多个与成品直管内壁形状相匹配的弧形支撑板；所述支撑板通过两根连接杆与所述内筒和外筒相连接构成四连杆机构；两根所述连接杆一端分别枢轴连接在所述支撑板上，另一端分别枢轴连接在所述外筒和内筒上。4.如权利要求2所述的高端装备系统用极薄无缝管的制造方法，其特征在于：所述步骤（6）中采用随动夹持装置对成品直管两端进行夹持，所述随动夹持装置包括设置夹持在所述成品直管两端的夹持滑块，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄建新，曾凡博，周全，贾凤鸣，欧跃飞，邵琪，
申请(专利权)人：江苏银环精密钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：