大口径热轧薄壁气瓶管轧制工艺研究

摘要

气瓶管主要为薄壁管,由气瓶管为母材做的气瓶广泛用于油田储气、工业储能器及生产消防、医院等各领域。气瓶为压力容器,对母材的内外表面质量、几何尺寸要求严格。不能有肉眼可见的裂纹、结疤、折叠、针孔、夹渣、夹杂、发裂等缺陷;几何尺寸与化学成分稳定;凝固组织良好,中心疏松为2级,没有白点、缩孔、分层、裂纹、气泡、夹杂、翻皮、皮下气泡等缺陷;由热轧方式生产气瓶管因为热轧过程中变形难度大、内外表面质量要求高,是目前气瓶管中的最高钢级,技术难度最大的品种。其中牌号为35CrMo及34CrMo4的气瓶用管是低碳、低合金奥氏体钢,具有优良的综合机械性能,轧制工艺要求更高。
　　 在本文的研究工作过程中,根据各合金元素的特点和该品种的变形特征及湖南衡阳钢管(集团)有限公司各生产工序的特点,确定了“炼钢+弧形连铸→热轧”的钢管的工艺。在本文所述工作中,采用金相显微镜对该品种的热处理前后的微观组织结构相分析,采用拉伸试验对及机械性能进行了分析。
　　 本文主要分析了热轧大口径薄壁气瓶管的生产工艺难点并就相关的穿孔、连轧、定径变形制度、速度制度、管坯加热制度作了较为详细的分析和说明。并通过设计新型工模具优化了其变形工艺。如在穿孔工序采用了新型顶头及新型导盘,有效解决了坯料在穿制成薄壁毛管时的咬入问题、解决了毛管外径平直度、椭圆度问题、壁厚均匀度问题及尾部撕裂问题。在连轧工序成功开发了钢管头尾轧尖程序,解决了钢管头尾壁厚超差问题。在定径机处采用了等壁定径工艺,减少了穿孔机、轧机的变形量。
　　 本文除对φ340机组原设计可生产的规格的轧制工艺进行了研究分析并就各工序的问题进行了设计优化;同时针对扩大产品组距后的产品,如φ356×9热轧大口径薄壁气瓶管轧制过程各工序的设计作了详细的说明,如穿孔工艺及连轧、脱管、定径各工序的孔型设计、工模具设计作了比较详细的介绍。由于连轧工序的孔型设计是其中最核心的技术,并由国外公司所垄断,本文就自主开发的新孔型的思路及方法作了详细的介绍。
　　 通过上述的研究工作,总结了热轧大口径薄壁气瓶管在轧制过程变形规律规,探索出了一套生产工艺;同时创造性地的进行孔型及工模具设计。同时以此为理论依据,对现场生产提出相应的指导意见。从而使得衡阳φ340机组钢管的质量达到了GB18248-2000标准的要求,并使得该机组成为国内生产量最大的气瓶管的机组。