[发明专利]高合金难变形无缝钢管的穿孔轧制设备和穿孔轧制方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁材料生产领域中金属压延加工工艺下的钢管穿孔轧制设备和钢管穿孔轧制方法，特别涉及高合金难变形无缝钢管的穿孔轧制设备和穿孔轧制方法。

背景技术

目前，在冶金企业无缝钢管生产设备中，穿孔机是无缝钢管生产主要设备之一，而顶头是穿孔机在管坯上穿孔的重要工具。

在无缝钢管生产中，通常用机组有自动轧管机组、扩管机组、斜轧管机机组等，其中采用斜轧管机机组生产无缝钢管的工艺流程一般为：加热炉加热→穿孔机穿孔→斜轧管机轧制→微张力定径机定径。

而且，在穿孔用的顶头方面，虽然钼基顶头具有表面硬度高、耐磨的优点，但是因为存在如下的缺点：钼合金顶头在急冷急热状态下工作时易出现炸裂而降低使用寿命、穿孔过程中常出现粘钢或硌坑而影响内表面质量、钼资源缺乏导致钼顶头生产成本高，因而在穿孔工艺中人们逐渐放弃了使用钼基顶头而采用各种改良的钢顶头等普通顶头。

但是，在当前高合金无缝钢管的穿孔轧制方法中，使用钢制顶头存在以下各种问题。

管坯合金含量越高，穿孔时变形抗力越大，顶头寿命越短，穿孔越困难。高合金钢合金含量大于10％，穿孔时采用普通顶头，在穿孔过程中，顶头承受着交变热应力、摩擦力及机械力的作用，顶头易产生变形，划伤毛管内表面，粘钢后产生内重皮缺陷；由于管坯变形抗力太大，顶头易磨损，破裂，寿命低，甚至难以完成穿孔过程。

在顶头接触管坯前常易出现金属中心破裂现象，当大量裂口发展成相互连接，扩大成片以后，金属连续性破坏，形成中心空洞即孔腔。在穿孔过程中，过早形成孔腔，会造成大量的内折缺陷，恶化钢管内表面质量，甚至形成废品。钢的自然塑性由钢的化学成分、金属冶炼质量以及金属组织状态所决定，而组织状态又由管坯加热温度和时间所影响。一般来说，高合金钢塑性低，穿孔性能差，容易产生孔腔。采用一次穿孔，顶前压下率大，变形不均匀程度大，导致管坯中心区的切应力和拉应力增加，从而容易促进孔腔的形成，影响产品质量。

总之，普通穿孔工艺存在以下不足：普通顶头寿命低；一次穿孔成功机率低；钢管内表面质量差，易产生内重皮、内裂等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够降成功轧制高合金无缝钢管、延长顶头寿命、降低废品率的穿孔轧制方法和穿孔轧制设备。

本发明的第一方面提供一种高合金难变形无缝钢管的穿孔轧制设备，该穿孔轧制设备包括：加热炉，对管坯和一次穿孔后的毛管进行加热；穿孔机，对加热后的管坯进行一次穿孔或者对一次穿孔后的毛管进行二次穿孔；和轧管机，对二次穿孔后的毛管进行减壁延伸的轧制，穿孔机配备有两种顶头，分别是水冷钢顶头和钼基顶头，在穿孔机进行一次穿孔时采用钼基顶头，进行二次穿孔时采用水冷钢顶头。

在上述高合金难变形无缝钢管的穿孔轧制设备中，优选：所述钼基顶头的成份(wt％)为Ti：1.0～2.0％，Zr：0.1～0.5％，C：0.1～0.5％，其余为钼。

在上述高合金难变形无缝钢管的穿孔轧制设备中，优选：所述水冷钢顶头的成份(wt％)为C：0.19～0.23，Si：0.90～1.10，Mn：0.70～0.90，Cr：1.40～1.80，Ni：2.30～2.50，Mo：0.30～0.40，W：1.60～1.70，S：≤0.025，P≤0.025，其余为Fe。

在上述高合金难变形无缝钢管的穿孔轧制设备中，优选：所述钼基顶头为不水冷顶头，其内没有设置水冷装置。

在上述高合金难变形无缝钢管的穿孔轧制设备中，优选：一次穿孔后的毛管在加热炉内加热时毛管的两端封堵有耐高温材料。

本发明的第二方面提供一种高合金难变形无缝钢管的穿孔轧制方法，该穿孔轧制方法包括：利用加热炉对管坯进行加热的一次加热工序；利用穿孔机和钼基顶头对加热后的管坯进行一次穿孔的一次穿孔工序；将管坯一次穿孔后得到的毛管利用加热炉再次加热的二次加热工序，利用穿孔机和水冷钢顶头对再次加热的毛管进行二次穿孔的二次穿孔工序；和对二次穿孔后的毛管进行减壁延伸的轧制工序。

在上述高合金难变形无缝钢管的穿孔轧制方法中，优选：所述钼基顶头的成份(wt％)为Ti：1.0～2.0％，Zr：0.1～0.5％，C：0.1～0.5％，其余为钼。