專利名稱：一種直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的管坯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種制備無縫鋼管的管坯，尤其涉及一種直接用于 制造大口徑中厚壁無縫鋼管的管坯。
背景技術(shù)：
io 大口徑無縫鋼管，特別是直徑大于500毫米、徑壁比在25以下的大口徑中厚壁無縫鋼管，在很多工業(yè)領(lǐng)域的重要場合，有著廣泛的用途。如用于火力發(fā)電的主蒸汽管道和核電的回路管道，以及CNG拖車用、氣站用 高壓氣瓶與各類高壓容器的缸體等等。正因為大口徑中厚壁無縫鋼管的 用途廣泛，導(dǎo)致對其機械性能和理化性能的要求各不相同，從而對其材15質(zhì)及其加工工藝方法的選擇亦有所不同。對于能源工業(yè)、天燃?xì)夤艿馈?核電回路、火力主蒸汽管、拖車用大型氣瓶、蓄能器管等各類高壓容器 用管，大部分必須采用口徑大于500毫米、具有一定長度(有的長達(dá)13米) 的大口徑無縫管材，又因為管道內(nèi)的介質(zhì)基本上都是高溫、高壓，有的 還具有放射性、高腐蝕性等，使用環(huán)境十分惡劣，對管道的物理、化學(xué)20性能、長度和尺寸精度、表面質(zhì)量均提出了很高的要求。因而，對于用 于上述能源工業(yè)等特殊領(lǐng)域的大口徑中厚壁無縫鋼管，不但要求材質(zhì)為 難加工的不銹鋼、各種合金鋼，例如304、 316、 30CrMuA、 35CrMo、 30CrMnSiA等特鋼種，還必須要經(jīng)過獨特的鍛造或者軋制使之具有合理的鍛態(tài)或軋 態(tài)的金相結(jié)構(gòu)。25 為了達(dá)到上述要求， 一些傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法已經(jīng)不能生產(chǎn)出符合要求的大口徑中厚壁無縫鋼管。但是在強大的市場需求下，各國先后開發(fā)出了多種生產(chǎn)大口徑中厚壁無縫鋼管的工藝方法，并在美國、日本、意大 禾U、法國、英國以及委內(nèi)瑞拉、捷克、印度等國家得到了成功的應(yīng)用。 據(jù)目前粗略統(tǒng)計，世界上已經(jīng)建有多臺套機組專門用來生產(chǎn)大口徑中厚 壁無縫鋼管。主要有三類擠壓法、頂管法和擴徑(管)法。無論那種 5加工方法都必須先制備能夠滿足后道工序的管坯，其中頂管法，在美國、 日本、法國、英國都建有用方坯、八角坯或圓坯沖出帶杯底的管坯，然 后在頂管機上生產(chǎn)0 500 0 1 500毫米成品鋼管，方坯或圓坯最重可達(dá)22 噸，管長可達(dá)9米。該加工方法中制備管坯的局限性十分明顯首先，該 方法流程長、設(shè)備多、投資和維護(hù)成本高。其中，目前用于壓力定型即10用于沖壓出帶杯底坯料的設(shè)備是大型的水壓機；其次，因為沖壓模具的 限制，被加工的管材長度有限；再次，尤其在沖孔的過程中，工件內(nèi)孔 易出現(xiàn)裂紋等種種缺陷，而這些缺陷很難被后道工序所克服而且還有可 能被后道工序迸一步擴大，造成后續(xù)修正量增加和成品率不高。其中擠 壓法，用于制管的管坯是對方坯或圓坯加熱后進(jìn)行熱穿孔而制得，同樣15存在工序多、成本高和所制得管坯質(zhì)量難以得保證等缺陷；而擴徑法的 管坯，則是通過對方坯、八角坯或圓坯加熱后進(jìn)行熱穿孔和周期性熱軋 獲得，也同樣存在上述管坯的種種缺陷，尤其是用以生產(chǎn)難變形且用途 特殊的高端大口徑中厚壁無縫成品管材的管坯質(zhì)量是難以滿足其苛刻要 求的。在上述背景下，本實用新型申請人通過一種新的方法制得一種新20結(jié)構(gòu)的管坯，可直接滿足后續(xù)頂管加工的要求，制得的管材質(zhì)量優(yōu)良、 符合要求。實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提 供一種通過離心鑄造而成的、質(zhì)量好、利于后期加工的、直接用于生產(chǎn)25大口徑中厚壁無縫鋼管的優(yōu)良管坯。按照本實用新型提供的一種直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管 的管坯，包括大口徑中厚壁離心鑄造空心管坯和位于所述空心管坯一端 的環(huán)狀杯底。按照本實用新型提供的一種直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的5管坯還具有如下附屬技術(shù)特征所述空心管坯和所述杯底通過離心鑄造一體成形。所述杯底的厚度H為<formula>formula see original document page 6</formula>其中H —足以承受頂管軋制時芯棒頂推力的杯底厚度；0 F —穩(wěn)定軋制時的頂推力；DX —頂管的芯棒直徑；cr一鋼材的高溫抗拉強度；& 一杯底軋后計算所得的延伸系數(shù)。所述杯底軋后計算所得的延伸系數(shù)^為其中，《一杯底內(nèi)孔直徑； A—杯底外徑；J>。 一空心管坯的總延伸系數(shù)。0 或者，本實用新型直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的管坯，所述空心管坯和所述杯底通過焊接固接在一起。 所述焊接為氣體保護(hù)自動焊。進(jìn)一步所述空心管坯的內(nèi)徑為500mm—1000mm。 所述空心管坯的外徑與壁厚之比為10 — 20。 5 所述空心管坯的壁厚為50mm—150mm。按照本實用新型提供的一種直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的 管坯與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點首先，本實用新型通過離心鑄造出 一端帶有環(huán)狀杯底的空心管坯或者通過離心鑄造后一端焊接有環(huán)狀杯底 的空心管坯，這種管坯經(jīng)簡單的機加工后就可以直接用于后期大口徑中 5厚壁無縫鋼管的加工，在加工之前，還可以對管坯進(jìn)行缺陷檢查，可以 減少成品管廢品的出現(xiàn)，大大的節(jié)約了成本；其次，由于管坯可以直接 用于后期無縫鋼管的加工，這樣可以縮短加工工藝；再次，本實用新型 通過離心鑄造出來的管坯，其組織致密、機械性能更好，氣孔、縮孔、 夾渣、粗大晶粒等缺陷更少，這種管坯在變形條件相同的情況下，可以 10獲得表面質(zhì)量和綜合性能更為優(yōu)良的、可用于某些重要場合的專用管材 (例如核電的一回路管)。


圖l為本實用新型一種實施例的主視圖； 15 圖2是圖1的右視圖； 圖3是圖1的剖視圖；圖4為本實用新型的另一實施例的剖視圖。
具體實施方式
20 參見圖1至圖3，在本實用新型提供的一種直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管管坯的實施例，包括大口徑中厚壁離心鑄造空心管坯l和位于所述空心管坯一端的環(huán)狀杯底2。所述空心管坯1和所述杯底2通過離心鑄 造一體成形。所述杯底2為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其具有鏤空部21。杯底的主要作用 是承受后期的頂制加工時芯棒的頂推力，在成品時，杯底是要切除的，25其就會變成廢料。因此，作出環(huán)狀結(jié)構(gòu)可以節(jié)省一定的材料，并且利于后期的頂制加工。本實用新型通過離心鑄造機預(yù)先制造可以用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的管坯，這種管坯經(jīng)簡單機加工就可以直接用于后 期的無縫鋼管的加工，可以縮短大口徑中厚壁無縫鋼管的加工工藝。并 且，在加工之前可以對管坯進(jìn)行質(zhì)量檢測，減少廢品的出現(xiàn)。這里所說的大口徑中厚壁無縫鋼管是指口徑在500mm以上，徑壁比在25以下的無縫 5鋼管。為了制造這種無縫鋼管，需要制造大口徑中厚壁空心管坯l，這里 所說的大口徑厚壁空心管坯l是指所述空心管坯l的內(nèi)徑dl為500mm — 1000,。例如，空心管坯l的內(nèi)徑為500mm、 600mm、 650,、 750,、 800mm、 900mm等等。所述空心管坯l的外徑d2與壁厚d3之比為10 — 20。例如，比 值可以為IO、 12、 13、 15、 16、 18、 20等等。所述空心管坯l的壁厚d3為io 50咖一150mm。例如，壁厚可以是50mm、 60mm、 80mm、 IOO腿、120腿、150ram 等等。這種尺寸的管坯可以制造出口徑在500mm以上，徑壁比在25以下的 大口徑中厚壁的無縫鋼管，并且長度可以達(dá)到9米以上。參見圖3，在本實用新型給出的上述實施例中， 一般制造這種鋼管的 材料屬于貴重金屬材料，價格都比較高。而杯底2在管材加工完后要切除15的，其會變成廢料。若是將杯底2做的過厚，則會造成材料的浪費，但若 是太小，在承受頂推力的強度不夠。因此，制備相應(yīng)厚度的杯底至關(guān)重 要。所述杯底2的厚度H為 // =_^——其中H —足以承受頂管軋制時芯棒頂推力的杯底厚度；20 F —穩(wěn)定軋制時的頂推力；Dx —頂管的芯棒直徑；cr-鋼材的高溫抗拉強度；^ 一杯底軋后計算所得的延伸系數(shù)。參見圖3，在本實用新型給出的上述實施例中，所述杯底2軋后計算25所得的延伸系數(shù)A為-<formula>formula see original document page 8</formula>其中,dd為一杯底內(nèi)孔直徑；杯底外徑；Z;/。一空心管坯的總延伸系數(shù)。 通過上述各個參數(shù)，可以根據(jù)需要準(zhǔn)確的計算出杯底2的厚度，從而 節(jié)約材料，有效的降低成本。當(dāng)然，根據(jù)上述杯底2的厚度，可以確定后 5期頂制加工時各個參數(shù)的設(shè)定，利于后期的加工。參見圖4，為本實用新型的另一實施例的剖視圖，該實施例與第一實 施例的不同之處在于，環(huán)狀杯底2與空心管坯1不是離心鑄造時一體成形 的，而是之后通過焊接焊上的，所述焊接最好是氣體保護(hù)自動焊。該實 施例中采用的環(huán)狀杯底2為普通碳素鋼制成，當(dāng)在成品切除杯底時，切除 10的是廉價的碳素鋼杯底，進(jìn)一步減少了作為大口徑中厚壁無縫鋼管貴重 金屬的使用量和消耗量，可以進(jìn)一步節(jié)省成本。本實施例的其它結(jié)構(gòu)和 優(yōu)點同上述實施例一，不再重復(fù)。
權(quán)利要求1、一種直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的管坯，其特征在于包括通過離心鑄造所得的大口徑中厚壁離心鑄造空心管坯(1)和位于所述空心管坯一端的環(huán)狀杯底(2)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的管 坯，其特征在于所述空心管坯(1)和所述杯底(2)通過離心鑄造一 體成形。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的管10坯，其特征在于所述杯底(2)的厚度H為 // =_^_其中H —足以承受頂管軋制時芯棒頂推力的杯底厚度； F —穩(wěn)定軋制時的頂推力； Dx —頂管的芯棒直徑； 15 o"—鋼材的高溫抗拉強度；& —杯底軋后計算所得的延伸系數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的管坯，其特征在于所述杯底(2)軋后計算所得的延伸系數(shù)^為其中，^一杯底內(nèi)孔直徑； A—杯底外徑；<formula>formula see original document page 3</formula>一空心管坯的總延伸系數(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的管坯，其特征在于所述空心管坯(1)和所述杯底(2)通過焊接固接在 一起。
6、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的管坯，其特征在于所述杯底(2)是采用普通碳素鋼制成，所述焊接為氣體保護(hù)自動焊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的 管坯，其特征在于所述空心管坯(1)的內(nèi)徑dl為500mm—IOOO,。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的 管坯，其特征在于所述空心管坯(1)的外徑d2與壁厚d3之比為10 — 20。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的 管坯，其特征在于所述空心管坯(1)的壁厚d3為50mm—150mm。
專利摘要本實用新型提供一種直接用于制造大口徑中厚壁無縫鋼管的管坯，包括通過離心鑄造所得的大口徑中厚壁離心鑄造空心管坯和位于所述空心管坯一端的環(huán)狀杯底，所述空心管坯和所述杯底可以離心鑄造時一體成形，也可以通過焊接固接。首先，本實用新型經(jīng)機加工后就可以直接用于后期大口徑中厚壁無縫鋼管的加工中，加工前可以對管坯進(jìn)行缺陷檢查，減少廢品的出現(xiàn)，節(jié)約成本；其次，由于管坯可以直接用于后期無縫鋼管的加工，可以縮短加工工藝；再次，本實用新型通過離心鑄造而成，組織致密、機械性能更好，氣孔、縮孔、夾渣、粗大晶粒等缺陷更少，這種管坯在變形條件相同的情況下，可以獲得表面質(zhì)量和綜合性能更為優(yōu)良的、可用于某些重要場合的專用管材。
文檔編號B21K21/02GK201120453SQ20072017657
公開日2008年9月24日 申請日期2007年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月10日
發(fā)明者劉懷文, 孫德寬, 朱玉寶, 馬曉梅 申請人:劉懷文;馬曉梅;朱玉寶