張 玲，賀 晶，王德默，趙 旭，郭霜霜，張瑞民

（天津市無縫鋼管廠，天津300220）

12Cr2Mo1?19×3 mm熱交換器管工藝創(chuàng)新與實(shí)踐

張 玲，賀 晶，王德默，趙 旭，郭霜霜，張瑞民

（天津市無縫鋼管廠，天津300220）

為降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，通過合理的拉拔工藝及熱處理新工藝設(shè)計(jì)，深挖冷拔設(shè)備生產(chǎn)潛能，減少冷拔生產(chǎn)工序道次，生產(chǎn)出12Cr2Mo1?19×3mm小口徑冷拔熱交換器管。該項(xiàng)目的研發(fā)拓寬了企業(yè)生產(chǎn)高Cr、Mo含量小口徑冷拔熱交換器管的品種結(jié)構(gòu)，降低了生產(chǎn)消耗，提高了產(chǎn)品成材率，提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

熱交換器管；拔制；道次；熱處理；力學(xué)性能

1 引言

受國(guó)際金融危機(jī)的影響，近年來國(guó)內(nèi)無縫鋼管市場(chǎng)供大于求，加之民營(yíng)無縫鋼管企業(yè)的異軍突起，使得調(diào)坯軋材的企業(yè)要更加關(guān)注成本和節(jié)能降耗。為此，企業(yè)技術(shù)人員研發(fā)了超出GB9948-2006標(biāo)準(zhǔn)要求的12Cr2Mo1熱交換器管。

2 拔制工藝的創(chuàng)新

由于12Cr2Mo1的Cr、Mo含量要比其它相關(guān)材質(zhì)高2～3．3倍，按常規(guī)工藝，由于12Cr2Mo1的材質(zhì)所需拔制力較大，12Cr2Mo1?19×3 mm工藝安排應(yīng)設(shè)計(jì)為“7道次拔制”。但這種工藝流程長(zhǎng)，生產(chǎn)節(jié)奏慢，質(zhì)量控制困難，中間熱處理道次多，火耗高，造成能源消耗大、生產(chǎn)成本高、成材率低，沒有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

為此，技術(shù)人員開始了新工藝的研發(fā)，在充分分析了材質(zhì)含量通過科學(xué)計(jì)算，對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行了6道拔制的大膽實(shí)踐，減少一道次拔制，每噸管節(jié)約加工費(fèi)300元，拔制工藝為：?63×3．8→?52×3→?45×3→?38×3→?32×3→?25×3→?19×3。

在該工藝中，?63×3．8→?52×3的變形系數(shù)[1]為1．52，是拔制過程的超臨界變形，因此在拔制時(shí)采取了以下措施：

（1）改變了拔制速度，拔制速度由10 m/min降為8 m/min。

（2）加強(qiáng)芯棒的監(jiān)測(cè)，當(dāng)彎曲度≥1．5 mm/m時(shí)及時(shí)更換，避免由于拔制過程中的失穩(wěn)引起變形不均帶來變形開裂傾向。

（3）在內(nèi)外模的安裝上確保公差范圍≤0．5 mm。

（4）鋼管在拔制后，保證及時(shí)進(jìn)行熱處理避免了產(chǎn)生縱裂。

3 熱處理工藝的創(chuàng)新

我廠以前從未生產(chǎn)過該材質(zhì)，高含量的Cr、Mo對(duì)管材熱處理就提出了新的要求，我們面對(duì)新材質(zhì)的熱處理工藝[2]，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)爐試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為：拉伸試驗(yàn)，評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)以客戶需求進(jìn)行判定。采樣3組，每組取樣10支，進(jìn)行了試驗(yàn)爐試驗(yàn)及熱處理工藝評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容如下：

從冷拔拔制后的鋼管取小樣30支，分成3組進(jìn)行編號(hào)。

不同組別設(shè)計(jì)不同熱處理工藝制度，將編號(hào)后的鋼管試樣，進(jìn)行不同工藝下的熱處理過程。第1組采用組號(hào)1；第2組采用組號(hào)2；第3組采用組號(hào)3。

根據(jù)不同試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行熱處理工藝調(diào)整。

確定最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

熱處理工藝參數(shù)見表1。

表1 熱處理工藝參數(shù)

客戶的需求為包括：屈服強(qiáng)度≥280 MPa；抗拉強(qiáng)度460～560 MPa；伸長(zhǎng)率≥22%。該標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度的范圍較窄是正常值的70%，針對(duì)該情況我們對(duì)回火熱處理工藝從時(shí)間和溫度上進(jìn)行了3組試驗(yàn)爐試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)摸索。

3.2 試驗(yàn)過程及結(jié)果

對(duì)用表1中的三組工藝所試驗(yàn)的30支管子逐支進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，每支管子的力學(xué)性能指標(biāo)分別如表2所示。

表2 三組工藝試驗(yàn)管的力學(xué)性能指標(biāo)

3.3 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，2組的力學(xué)性能都能滿足要求，確定的最終熱處理工藝為：正火溫度為（920± 10）℃，保溫時(shí)間：（23±2）min，回火溫度：740～760℃，保溫時(shí)間：（70±5）min。該工藝是科學(xué)合理的，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中我們采用該工藝。

4 規(guī)模化生產(chǎn)

在拔制工藝上從?63×3．8→?52×3的變形系數(shù)為1．52，是屬于拔制過程的超臨界變形[3]，因此規(guī)模生產(chǎn)時(shí)我們改變了以下拔制工藝及熱處理工藝：

（1）降低拔制速度，拔制速度由常規(guī)產(chǎn)品的10 m/min降為8 m/min。

（2）由工藝監(jiān)督工對(duì)芯棒的監(jiān)測(cè)，當(dāng)彎曲度大于每米1．5 mm時(shí)進(jìn)行更換，以避免由于拔制過程中的失穩(wěn)引起變形不均，造成變形開裂傾向。

（3）內(nèi)外模的公差保證控制在≤0．5 mm的范圍內(nèi)。

（4）鋼管在拔制后及時(shí)進(jìn)行熱處理，避免了產(chǎn)生縱裂。改變了常規(guī)品種的集中熱處理的模式，工藝設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了1．52變形系數(shù)能夠保證拔制的順利進(jìn)行，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。這一大膽嘗試對(duì)高合金材質(zhì)工藝設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了新的突破，積累了經(jīng)驗(yàn)。

在現(xiàn)場(chǎng)熱處理工藝控制過程中，通過已確定熱處理工藝，在實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)中，我們充分考慮試驗(yàn)爐與現(xiàn)場(chǎng)熱處理爐之間的差別，試驗(yàn)爐預(yù)熱時(shí)間短，鑒于熱處理爐的有效長(zhǎng)度，及爐內(nèi)供熱點(diǎn)的分配，我們采取了鋼管進(jìn)爐后在預(yù)熱加熱段運(yùn)行20 min，達(dá)到740～760℃后在保溫區(qū)運(yùn)行70 min，根據(jù)時(shí)間爐長(zhǎng)逆推出電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)用于現(xiàn)場(chǎng)，確定電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為100轉(zhuǎn)。

5 生產(chǎn)結(jié)果

從整體生產(chǎn)后取樣結(jié)果如表3所示。

在規(guī)模生產(chǎn)過程中，所取試樣均滿足顧客的特殊要求。

表3 生產(chǎn)取樣結(jié)果力學(xué)性能

6 結(jié)論

我廠首批生產(chǎn)該產(chǎn)品300 t，新拔制工藝、熱處理工藝的開發(fā)對(duì)于高合金含量材質(zhì)減少了道次，提高了生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量；由于減少了1道次拔制，減少了1次中間熱處理，降低了火耗，正品成材率提高了2個(gè)百分點(diǎn)；不僅拓寬了品種的銷售渠道，而且為企業(yè)增規(guī)模、降成本發(fā)揮了積極作用。

[1]冷軋（拔）無縫鋼管生產(chǎn)[M]．北京：冶金工業(yè)部，1986：129-148．

[2]金屬材料與熱處理[M]．北京：冶金工業(yè)部，1985：58-78．

[3]趙乃勤．合金固態(tài)變相[M]．長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2008：125-129．

（編輯 崔建華）

Process Innovation and Practice on the Production of 12Cr2Mo1?19×3 mm Heat Exchanger Pipe

ZHANG Ling,HE Jing,WANG De-mo,ZHAO Xu,GUO Shuang-shuang and ZHANG Rui-min
(Tianjin Seamless Steel Pipe Factory,Tianjin 300220,China)

In order to lower production cost and improve product competitiveness,12Cr2Mo1?19×3 mm small diameter cold drawn heat exchanger pipe was produced by designing reasonable drawing process and new heat treatment process,deeply excavating the production potential of cold drawing equipment and reducing process passes at cold drawing production．The research and development of the project expanded the product mix of small diameter cold drawn heat exchanger pipe containing high chromium and molybdenum,reduced production consumption,increased product rolling yield and improved market competitiveness．

drawing;pass;heat treatment;mechanical property

10．3969/j．issn．1006-110X．2014．01．007

2013-08-15

2013-09-10

張玲（1964—），女，天津人，高級(jí)工程師，主要從事無縫鋼管生產(chǎn)工藝及企業(yè)技術(shù)管理工作。