浙江宏盛特钢有限公司叙述了挤压在高端不锈钢管行业的应用前景，包括高温合金管、超级奥氏体不锈钢管、双相不锈钢管和复合管等。并提出了其在中低端不锈钢管领域的竞争方式。提出了挤压工艺的各工步的优化工艺参数及要求，包括坯料准备、环形炉预热、感应炉加热、玻璃润滑、扩孔和挤压等。针对坯料外表面散热快及工模具水冷后容易产生裂纹的情况，提出了解决方法。

   热挤压作为一种先进的钢管成形方法早已在发达国家得到了广泛的应用，是绝大部分企业生产不锈钢管及高温合金管的必经工序。但在国内钢铁行业的应用直到近几年才逐渐多起来，然而与斜轧穿孔相比，其所占比例仍然太低，甚至不到十分之一。热挤压没有在国内钢管生产中得到普遍应用，主要是因为其一次投资大、工序成本高、金属利用率低等缺点。到目前为止，国内钢挤压生产基本上都处于亏损状态。虽然热挤压比斜轧穿孔的产品质量好得多，但目前国内钢挤压厂大部分产品都是附加值较低的普通不锈钢管和合金管，很少生产高附加值的双相不锈钢、超级奥氏体不锈钢、复合管和高温合金管等。

  然而随着前几年美国宣布进入镍基合金时代，以及美国墨西哥湾大漏油事故后，高温合金的应用得到了突飞猛进的发展。很多油田不再用13Cr和超级13Cr油井管和油套管，而是改用超级奥氏体不锈钢254SMO和高温耐蚀合金UNSN08028、G3等。宝钢生产的镍基合金套管已经于去年在川东北成功下井。燃煤电厂为了提高热效率、减少环境污染而发展的新一代超超临界发电设备，蒸气温度达750℃以上。目前的超超临界锅炉再热器和过热器用的SUPER304H和HR3C管已经不能满足要求，而需要用工作温度更高的高温合金，如Inconel740H等。此外，随着国内航空、核电、化工、化肥、造纸、海洋工程等行业的发展，超级奥氏体不锈钢管、复合管、双相不锈钢管等的应用都将得到快速的发展，国内钢挤压产品将由低附加值的不锈钢管和合金钢管为主的状态逐渐过渡到以高附加值的高温合金管、超级奥氏体不锈钢管、双相不锈钢管和复合管等为主的状态。也许正是看到了这个发展趋势，近几年国内在不断地新增钢挤压机。其实除了这些高附加值的、斜轧穿孔不好加工的产品外，有些普通不锈钢管和合金管用热挤压方法生产也可以比斜轧穿孔成本更低。因为热挤压方法有两个斜轧穿孔不具备的优点：热挤压产品可以作为成品管交货，而斜轧穿孔不能；材料延伸系数变化范围广，普通不锈钢挤压比范围为5～35，而斜轧穿孔延伸系数一般不超过4。对第一个优点，普通不锈钢管可以直接挤压出成品，而斜轧穿孔后至少要两道次的冷加工，因此采用挤压法总成本更低；对第二个优点，在生产一些规格特殊的钢管时，挤压后一般冷加工一个道次即可，而斜轧穿孔后要很多个冷加工道次，如生产外径51mm、壁厚11mm、材质TP347H的锅炉管时，挤压后只需冷轧一个道次，而斜轧穿孔后需要5个道次以上。因此，采用挤压法总成本低得多，质量也更好。

   综上所述，国内钢挤压市场前景是非常光明的。然而近期钢挤压机的快速扩张对技术储备将是一个不小的考验，即使有大量的高附加值的订单，如果不能用合理的工艺方式降低生产成本、提高产品质量，企业也必将被市场淘汰。不锈钢管及高温合金管热挤压工艺流程不锈钢管及高温合金管热挤压工艺流程见图。

1. 坯料准备

   管坯进厂后应机械加工成如图所示的坯料。内外表面及左端面表面粗糙度Ra应不大于1.6微米，外表面如有接刀纹等缺陷应人工磨去，缺陷处光滑过渡，内表面缺陷应通过镗孔方式去除。内外表面圆心偏差应小于0.3mm，右侧内孔倒角两端应以圆弧光滑过渡，倒角F应与扩孔锥匹配或稍大于扩孔锥锥角的1/2。倒角端面开口直径一般应稍大于扩孔锥工作直径，当然在扩孔容易进行且扩孔锥容易分离的情况下，为了节省金属并减少倒角工作量可适当减小开口直径。左端外圆倒角R根据不同规格坯料取15～30mm。钻孔直径需要根据扩孔直径及坯料外径确定，一般在不显著增加扩孔难度的情况下应选择更小的钻孔直径，以提高金属利用率。在生产小规格钢管时，如果直接钻孔至挤压机所需要的坯料内径而不会显著降低金属利用率时，可以直接钻孔至挤压机所需坯料内径，省去一次感应加热、一次玻璃润滑和扩孔等步骤。坯料加工质量对产品质量有很大影响，需要严格控制。

2. 环形炉预热

  为了降低能耗、降低设备一次投资、减少坯料高温下氧化程度、获得理想的加热效果，扩孔前的坯料加热一般分两步进行，包括环形炉预热和一次感应加热。环形炉预热温度一般为750～850℃，在这个温度下，不锈钢和高温合金还没有显著氧化。环形炉预热应有足够的保温时间，使坯料加热均匀，在一次感应炉快速加热时不容易产生裂纹。

3. 一次感应加热

   坯料经环形炉预热进入一次感应炉后应快速加热，减少坯料表面氧化，并提高感应炉利用效率。为了降低快速加热过程中产生的内应力，除了环形炉预热后坯料温度应该均匀外，还应采用较低的感应加热频率，使透热深度较深，坯料内部温度梯度较小。加热频率的选择一般应使透热深度达到坯料厚度的1/3～1/2。频率太高，将产生较大的温度梯度或延长加热时间，降低热效率；频率太低，会降低电效率。一次感应加热的温度视具体材质而定，一般为1050～1200℃。坯料加热到目标温度后应采用较短的保温时间，使坯料内部温度低于外部温度。因为如果坯料加热均匀，出一次感应炉至扩孔前其外部会快速散热，而内部散热很慢，再加上扩孔筒对坯料的吸热作用，扩孔时坯料外部温度将远远低于内部温度，坯料温度严重不均。由于温度差异造成内外层变形抗力相差很大，扩孔时内外层流动速度相差较大容易产生裂纹。为了弥补坯料外表面快速散热，一次感应加热一般采用较高加热温度，同时缩短保温时间，让坯料内部温度低于外部温度，使扩孔时坯料内外部温度基本一致。同理，为了弥补坯料端面快速散失的热量，图所示的坯料右端加热温度应该比基体温度更高，由于扩孔过程坯料会有温升，因此其左端温度不需比基体温度高。

4. 一次玻璃润滑

   钢挤压的发展一直受到润滑问题的限制，直到1941年，Sejournet和尤金电炉钢公司合作，采用玻璃作为润滑剂，才得到快速发展，足以证明玻璃润滑的重要性。其实玻璃除了润滑作用外，还有坯料保温、防氧化作用，并避免与坯料直接接触的工模具表面快速升温。一次玻璃润滑方式为：先让坯料在润滑台上旋转，玻璃粉枪伸入坯料内孔并将玻璃粉倾倒至坯料内孔，玻璃粉枪开口长度应不小于坯料长度，使坯料内孔整个长度范围均能洒上玻璃粉，然后通过坯料的旋转使玻璃粉涂满其内孔。内孔涂完后，再让坯料滚过铺上玻璃粉的润滑台，使外壁涂满玻璃粉。玻璃粉枪洒玻璃粉至坯料内孔只是坯料内孔润滑的一个辅助作用，因为将坯料立起放置于扩孔筒内时，玻璃润滑剂由于重力的作用将流失不少。因此，将坯料放入扩孔筒后，还应再次添加润滑剂，添加方式为：先用玻璃纤维棉团揉紧后堵住坯料内孔，再用人工方式将玻璃粉洒在坯料上端内孔倒角处，整个倒角面均应洒上玻璃粉。如果倒角端面开口直径小于扩孔锥，则坯料上端面扩孔锥直径范围内也应洒上玻璃粉。玻璃粉的种类选择也非常关键，玻璃粉的软化点一般应比加热温度低200～300℃。

5. 扩孔

   在扩孔工序，坯料预先钻的孔将扩大成挤压所需要的、内孔比挤压针直径大7～20mm的通孔。扩孔直径如果过小，坯料进入挤压机时将悬挂在挤压针上，或其内孔玻璃粉将被挤压针刮去，挤压时由于局部无润滑剂而被撕裂。过去常用的穿孔方式，由于穿孔后坯料同心度较差，穿孔质量不佳，因此不推荐使用。为了方便将扩孔后的坯料顶出，扩孔筒内孔应有一定锥度，上端内径一般比下端大2mm即可。装料时为了不刮去坯料外表面玻璃润滑剂，扩孔筒内孔上端应有倒角，倒角处以曲率半径不小于20mm的圆弧过渡。扩孔筒使用前应预热至380～430℃。扩孔锥的锥度应达到50度以上，并且在扩孔容易进行的范围内尽量加大锥度。因为加大锥度不仅能减小扩孔锥尺寸，降低其成本，而且可以降低坯料倒角加工量，减少金属消耗。目前国内在挤压一些大口径钢管时，坯料倒角所产生的金属消耗非常可观。扩孔针的直径比扩孔锥直径小5mm以上，因为扩孔时内孔金属流过扩孔锥后会有一定的回弹，如果扩孔针与扩孔锥间隙不够大，金属将与扩孔针接触，使扩孔针外表面粘钢。扩孔筒内部支撑坯料的剪切环支座应与图2所示坯料左侧匹配，使扩孔后坯料仍能保持原有的圆角。扩孔锥在使用前应该预热，为避免扩孔后扩孔锥温度不会超过其材质所允许的工作温度，一般预热至100℃左右即可。由于一般的模具钢在高温下立即用水冷却后容易产生裂纹，扩孔锥使用后应自然冷却。为了与工作周期匹配，可用多个扩孔锥循环使用。

6. 高压水喷射

 坯料扩孔后内外表面被熔融的玻璃所覆盖，为了不影响二次感应炉测温，应用高压水喷射方式将坯料外表面的玻璃除去。

7. 二次感应加热

  坯料扩孔并经高压水喷射后，温度已经低于挤压所需温度，因此还要用二次感应炉补温。二次感应加热时，由于坯料壁厚更薄、温度更高，可以用较高频率快速加热，加热温度应保证整个挤压过程坯料温度均在材料的塑性区，一般为1100～1250℃。加热后坯料温度分布应类似于一次加热，即外热内冷、与挤压模接触端温度更高。如能保证获得更高的温度，与挤压模接触端最好在二次感应炉底部，因为此端面平直度及垂直度更好，坯料可以很容易的立在二次感应炉中心位置，并与炉膛中心线保持较好的平行度。此外，即使通过上述处理，挤压时坯料外表面温度还是要显著低于内部，由于挤压延伸系数比扩孔大得多，挤压产品质量对坯料温度均匀性更加敏感。外表面温度低会影响钢管外表面质量。为了更进一步减小挤压时坯料内外温差，还应采取两个措施：缩短二次感应炉至挤压机之间的距离，提高辊道和二次润滑台工作速度；在二次感应炉至二次润滑台之间辊道上安装保温罩，减少坯料外部温降。

8. 二次玻璃润滑

   坯料内外表面的二次润滑与一次基本一样，只是不需要再用人工方式补充润滑，因为坯料二次润滑后不需要再立起。与一次润滑不同的是，坯料与挤压模之间还应放置一个玻璃垫，几乎整根坯料都要流过挤压模形成钢管，需要玻璃垫在整个挤压过程中持续地提供润滑剂。

9. 挤压

   挤压是整个工序最重要的步骤，他将扩孔后的管坯挤压成所需规格的钢管。坯料进入挤压筒时，外圆有圆角的端面应朝挤压模侧。跟扩孔筒一样，挤压筒内孔坯料进入端也应有倒角，倒角两端也以曲率半径不小于20mm的圆弧过渡。与坯料直接接触的工模具均应预热，包括挤压模、挤压针、挤压筒和挤压垫。预热温度分别应为100～250、200～300、350～450、200～300℃。除挤压针外，其余工模具均不宜水冷，挤压模和挤压垫可通过多件循环使用的方式达到降温的目的，挤压筒在挤压空歇期可自然冷却至适宜温度。挤压针应采用内冷，冷却水温度60～80℃。

   挤压速度不宜太低，除粉末高温合金外，一般应以200～400mm/s的速度挤压。因为坯料温度太高，如果挤压速度很低，挤压时间长，挤压模表面温度可能会超过工作温度，同时制品外表面也会因玻璃膜太厚而变得粗糙。当然对加工温度区间比较窄的材质，要注意挤压温升的控制。当产品规格确定时，在设备能力范围内，应尽量使用较大的挤压筒，因为挤压筒规格越大，挤压比就越大，产品组织和性能均匀性更佳，同时生产效率和成品率都能得到提高。

   不锈钢管是工业的血管，高端不锈钢管材更是许多高端工业技术发展的基础。中国要由工业大国变成工业强国，必须要有自己的高端管材生产技术，而高端管材的生产是离不开挤压技术的。从另一方面来说，高端管材挤压技术的发展，又将促进高端工业技术的实现，缩短由工业大国转变成工业强国的进程。