王純凱，劉 洋

（江蘇常寶普萊森鋼管有限公司，江蘇 常州 213200）

江蘇常寶普萊森鋼管有限公司在總結(jié)近年熱軋生產(chǎn)T22、13Cr系列以及冷軋生產(chǎn)T91無縫鋼管的經(jīng)驗上，進行了熱軋T91無縫鋼管的制管工藝研究，并通過CPE（斜軋穿孔和頂管延伸）頂管機組成功實現(xiàn)了熱軋穩(wěn)定生產(chǎn)。這里介紹熱軋生產(chǎn)T91無縫鋼管的過程，并分析可能出現(xiàn)的工藝問題。

1 T91化學成分和生產(chǎn)工藝流程

T91材質(zhì)主要化學成分見表1。CPE頂管機組生產(chǎn)T91無縫鋼管的工藝流程為：管坯檢驗→管坯鋸切→環(huán)形爐加熱→二輥錐形輥穿孔機穿孔→縮口→頂管→松棒→脫棒→熱鋸→再加熱爐加熱→除鱗→微張力定（減）徑→冷床冷卻→退火→矯直→探傷→表面檢驗→正火→回火→矯直→探傷→鋸切→尺寸檢驗→噴標→光譜分鋼→打包入庫［1-10］。

2 CPE熱軋生產(chǎn)

2.1 管坯準備

外修磨管坯入廠進行磁粉探傷后再檢查其表面，修磨干凈表面折疊裂紋等缺陷后進行鋸切，避免原始缺陷在加熱過程中由于內(nèi)、外表面溫差造成應(yīng)力不均引起缺陷擴大。

針對管坯是否需要進行頭部冷定心，以便于穿孔的咬入及壁厚均勻性的控制。結(jié)合在批量性生產(chǎn)前的5支定心管坯軋制試驗，以及多次生產(chǎn)13Cr系列的經(jīng)驗上總結(jié)分析，熱軋錐形穿孔生產(chǎn)T91無縫鋼管不宜進行冷定心作業(yè)。主要分析如下：

（1）錐形穿孔具備良好的設(shè)備精度和利用中心疏松自動找中的優(yōu)勢，穿孔精度較高，普通碳鋼及低合金可以保證±4%以內(nèi)的壁厚精度，即使高合金穿孔軋制，變形抗力大，只要保證設(shè)備中心線、頂桿剛性及管坯加熱質(zhì)量，穿孔壁厚精度可達到±5%以內(nèi)，這在多次的2Cr13及T91的穿孔軋制取樣中得到驗證。

表1 T91材質(zhì)主要化學成分（質(zhì)量分數(shù)）%

（2）創(chuàng)造有利的咬入條件。冷定心的確可以減少穿孔時頂頭阻力，對二次咬入具有一定意義；而實際生產(chǎn)時，在保證穿孔參數(shù)及輥面質(zhì)量的條件下，未定心管坯穿孔可實現(xiàn)順利咬入。

（3）冷定心的缺陷分析。頭部冷定心穿孔時由于定心孔很難做到完全與頂頭鼻部形狀一致，即使確保一致，在穿孔過程中受熱膨脹、設(shè)備精度等因素影響，穿孔鼻部與定心孔實現(xiàn)完全嚙合幾乎不可能，這就帶來了穿孔過程中金屬在定心界面的流速變化，張力減徑后在定心界面處出現(xiàn)內(nèi)折疊。定心界面處折疊缺陷如圖1所示。

圖1 定心界面處折疊缺陷

高合金的穿孔生產(chǎn)重在穿孔參數(shù)及工具質(zhì)量的把控，管坯定心帶來內(nèi)表面處理的附加工序，因此不建議采用頭部冷定心穿孔。

2.2 管坯裝爐及加熱

管坯直徑140 mm，采取850℃以下低溫慢速、控制高溫、到溫延長保溫時間的加熱方式。低溫慢速主要是避免低溫脆性區(qū)的應(yīng)力開裂；控制高溫，主要是為了避免由于管坯加熱溫度過高，產(chǎn)生晶界熔化造成變形抗力的降低，帶來內(nèi)表面缺陷；延長保溫時間的目的是充分利用管坯自身的熱傳導，降低管坯內(nèi)、外表面溫差，減少軋輥、導板的黏鋼及軋卡風險。根據(jù)T91高溫塑性，1 200～1 250℃為較合理的高溫變形溫度［11］，該條件下不會產(chǎn)生過燒或較大的氧化燒損，制定環(huán)形爐整體加熱時間185 min，保溫時間∧80 min的管坯加熱制度。

裝料方式為：采取碳鋼同規(guī)格管坯裝爐3支，間隔布料（進一支管坯空一個料位）；然后接著裝入5支T91管坯，也間隔布料；后續(xù)T91管坯正常布料。加料節(jié)奏按照65 s/支，保證加熱時間為185 min。碳鋼主要用于穿孔參數(shù)的調(diào)試、頂管區(qū)域工具的預(yù)熱，并根據(jù)頂管壁厚確定T91的頂管目標壁厚。間隔布料主要是為了進行毛管參數(shù)測量及穿孔參數(shù)的微調(diào)。

2.3 穿孔參數(shù)

（1）工藝參數(shù)。

軋輥直徑830 mm，錐角3°；軋輥速度180 r/min咬入，400 r/min穩(wěn)態(tài)軋制；軋輥間距125 mm，頂頭直徑102 mm，頂頭前伸量85 mm，計算總壓縮率及頂前壓縮率分別為10.7%和5.88%。

在該工藝條件下，管坯順利咬入，毛管尺寸符合設(shè)計要求，無頂頭黏鋼、偏心等不良狀況。

（2）穿孔工具。

頂頭為鉬頂頭，感應(yīng)加熱爐預(yù)熱至850℃保溫，并采用專用工具快速安裝。采用軋制200～300支碳鋼的均勻磨損導板，較直接使用新導板改善了導板黏鋼問題，外表面折疊缺陷明顯改善，此次批量性生產(chǎn)250支T91無縫鋼管，經(jīng)外修磨表面檢查10支出現(xiàn)外表面折疊，主要為導板黏鋼導致。

頂頭使用情況：頂頭磨損均勻，穿孔磨損頂頭如圖2所示，壽命主要為表面出現(xiàn)微小龜裂進行更換。單支頂頭軋制壽命130支。

圖2 穿孔頂頭磨損

（3）穿孔過程問題。

此次軋制T91無縫鋼管，經(jīng)過檢驗未出現(xiàn)內(nèi)折疊缺陷，證明該穿孔條件下的工藝參數(shù)是合理的。但發(fā)現(xiàn)外折管10支，是導板黏鋼所致。

在進行導板修磨時，由于處理時間較長，達3～4 min，爐門口管坯未進行料位的回退，管坯溫度下降，造成兩次穿孔前卡。通過總結(jié)，當修磨導板、頂頭等造成的生產(chǎn)中斷超過2 min時，采取管坯料位回退保溫的方式，可保證生產(chǎn)順行。

2.4 頂管軋制

頂管產(chǎn)品規(guī)格Φ109 mm×6.52 mm×8 900 mm。頂管軋制工藝孔型參數(shù)見表2。此外，芯棒預(yù)熱溫度580～650℃，頂管速度2.7 m/s，潤滑劑濃度25%～28%。

表2 頂管軋制工藝孔型參數(shù)

頂管軋制采取減少頂管減徑量及延伸率，重點控制頂管負荷，防止軋卡的發(fā)生，生產(chǎn)過程平穩(wěn)。

2.5 再加熱及定（減）徑

根據(jù)高合金的特性，再加熱采取偏低溫加熱、感應(yīng)補熱的加熱方式，空燃比控制在0.85±0.02，減少表面氧化。

荒管再加熱工藝見表3。經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)跟蹤，該類高合金鋼種在終軋820℃條件下熱收縮率1.006，據(jù)此制定微張力定（減）徑成品孔型尺寸。

表3 荒管再加熱工藝

3 實物質(zhì)量評定

（1）尺寸評價。Φ60 mm×7 mm規(guī)格T91軋態(tài)實物規(guī)格見表4。

表4 Φ60 mm×7 mm規(guī)格T91軋態(tài)實物規(guī)格

（2）經(jīng)濟指標。成品檢驗入庫時，終檢合格率99%，成材率86.2%，符合設(shè)計預(yù)期。

（3）熱軋生產(chǎn)T91無縫鋼管，管坯加熱制度及穿孔調(diào)整參數(shù)是確保鋼管內(nèi)、外表面質(zhì)量的關(guān)鍵，通過批量性軋制試驗，找出了合理的工藝參數(shù)。

（4）導板、頂頭的快速安裝及異?？焖偬幚?，異常時環(huán)形加熱爐內(nèi)管坯回退保溫，對降低高合金軋卡風險起到了積極作用。

4 結(jié) 語

（1）CPE頂管機組直接熱軋生產(chǎn)T91無縫鋼管產(chǎn)品，工藝穩(wěn)定可行。

（2）T91系列高合金產(chǎn)品采用錐形穿孔工藝，管坯定心易產(chǎn)生界面性折疊，采取合理的加熱制度與穿孔參數(shù)，可以實現(xiàn)穩(wěn)定穿軋，不建議使用管坯定心。

（3）環(huán)形爐加熱方式雖然存在熱爐底及陰陽面的不利因素，在合理控制加熱區(qū)段、溫度、時間的條件下，可以穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)。

（4）導板、頂頭的快速安裝及異常情況的快速處理，異常時環(huán)形加熱爐內(nèi)管坯回退保溫，對降低高合金管軋卡風險起到了積極作用。