在轧件变形之前,要对不锈钢管坯进行加热,其目的在提高钢的塑性、降低变形抗力及改善金属内部组织和性能,以便于轧制加工。这就是说,一般要将不锈钢加热到奥氏体单相固溶体组织的温度范围内,并使有较高的温度和足够的时间以均匀组织及溶解碳化物,从而得到塑性高、变形抗力低、加工性能好的组织。实验表明,管坯不加热或加热不当是无法正常实现斜轧穿孔过程的。因为这样无法避免斜轧穿孔时管坯中心在顶头前预先形成孔腔,以及无法建立斜轧穿孔时为实现管坯咬入所需的变形区内轴向力平衡条件。一般为了更好地降低变形抗力和提高塑性,加工温度应尽量高一些好。但是高温及不正确的加热制度可能引起钢的强烈氧化、脱碳、过热、过烧等缺陷,降低不锈钢的质量,导致废品。因此,不锈钢管的加热温度主要应根据各种钢的特性和压力加工工艺要求,从保证钢管质量和产量出发进行确定。


对不锈管坯加热有三个基本要求:


1. 温度准确,保证穿孔过程在该管坯钢的可穿性最好的温度范围内进行;


 2. 加热均匀,不锈管坯沿纵向和横向温差小,内外温差应不大于30℃;


 3. 烧损少,不锈管坯在加热过程中不产生有害的组织和化学成分变化(如过热、过烧、脱碳、增碳等),以确保生产过程正常进行和钢管成品的性能合格。


 上述要求是保证不锈钢管质量和穿孔及斜轧扩径过程正常所必需的,对于高合金钢和重要用途的钢管用管,这种要求尤为重要,也更为严格。但是,并不是所用的钢种都采用同一加热制度,因此在热轧不锈钢管生产中,对管坯加热质量的三个基本要求必须给予充分重视。


  不锈钢管工业生产中采用过的管坯加热炉有:斜底式加热炉、分段快速加热炉、环形转底式加热炉和步进梁式加热炉。斜底式加热炉由于是人工翻拨料,炉门常打开,炉子负压操作,因而劳动强度大、烧损严重、燃料消耗大,故属被淘汰的炉型。分段快速加热炉的燃料消耗大、维修保养费用高、炉子在车间的布置也难以处理,因而並未获得广泛应用。目前圆管坯加热以环形转底式加热炉应用最广,步进式圆管坯加热炉国内外个别厂家也有使用的。


至今为止,我国钢管生产大多采用环形加热炉加热圆管坯,这是因为与其他炉型相比,环形炉具有下列优点:


  1. 环形炉最适合于加热圆形管坯,并能适应多种不同直径和长度的复杂坯料,易于按管坯规格变化调整加热制度;


  2. 不锈钢管坯在炉底上间隔放置,管坯能三面受热,加热时间短,温度较均匀,加热质量好;


  3. 不锈钢管坯在加热过程中随炉底一起转动,与炉底之间无相对运动和摩擦,氧化铁皮不易脱落,炉子除装、出料炉门外无其他开口,炉子严密性好,冷空气吸入少,因而氧化烧损较少;


  4. 炉内管坯可以出空也可以留出不装料的空底段,便于更换管坯规格,操作调度灵活;


  5. 装料、出料和炉内运送都能自动进行,管坯从入炉至出炉的全过程可采用计算机程序控制,操作的机械化和自动化程度高。


 环形加热炉的缺点是:炉子占用车间面积较大;管坯在炉底上呈辐射状间隔布料,炉底面积的利用较差,表现为单位炉底面积的产量较低;炉子结构复杂,维修困难,造价高。


  根据不锈钢钢的化学成分以及有关性能,对被加热的不锈钢管坯在加热炉内所规定的一整套加热工艺参数的总称,称为管坯的加热制度。管坯加热制度是指对管坯加热的基本工艺参数规范,它所包括的基本工艺参数包括:加热温度、加热时间、加热速度、断面允许温差、炉膛压力等。金属加热制度的选择,应综合考虑炉型、炉子生产率、金属的性质、坏料的尺寸与形状、坏料在炉内的步料方式、工艺过程的要求等。


  通常,不锈钢管坯加热温度是指管坯出炉时的表面温度,对于不同的金属性质、热加工方式、坯料尺寸等,通常要求不同的金属的加热温度。最合适的金属的加热温度,应使金属获得最好的塑性和最小的变形抗力。一般来讲,对碳钢和低合金钢可以参照铁碳平衡相图确定加热温度,考虑到过热、过烧、氧化铁皮熔化等原因,通常加热温度上限比理论过烧温度(铁碳平衡相图中的固相线)要低100~150℃;对高合金钢是通过做专门实验来确定塑性与温度之间的关系,从而确定最合适的加热温度。轧件在穿孔、斜轧扩管时,温度会有所升高,所以管坯加热温度要适当低一些,否则已加热到接近过热的温度管坯,在穿孔、斜轧扩径时就会造成破裂。加热温度也要考虑坯料尺寸的影响,坯料尺寸较大时,因咬入困难和终轧温度低,要提高加热温度的下限值;对较小尺寸的坯料,加热温度可以稍低一些。


  加热速度是指金属表面的升温速度(℃/h)或者指将单位厚度的金属加热到工艺要求的温度所需的时间(min/cm).在加热初期,适当限制加热速度以减小温度应力,加热速度越快,表面与中心的温度差越大,温度应力越大,这种应力可能超过金属的强度极限,造成金属破裂;对于低碳钢等塑性好的金属温度在500~600℃以上时,可以不考虑温度应力的影响;对尺寸较大的高碳钢和合金钢的加热速度不宜过快。在加热末期,需要保温均热,以减小坯料内外温差,限制加热末期的加热速度,合理的加热速度控制方案是在比较快的速度加热后,再降低加热速度或执行均热,以求得内外温度均匀。另外,要通过限制炉温将速度加热限制在一定范围内,因为炉温过高,会导致金属表面温度波动较大以及在待轧时会造成严重的氧化、脱碳、过热、过烧缺陷。


 金属的加热时间是指金属在炉内加热至轧制工艺所要求的温度时所必需的最少时间。由于它受许多因素影响,要精确地确定加热时间是比较困难的。影响金属的加热时间的因素有以下几个方面:


  1. 金属性质对影响金属加热时间的影响,对于导热性能差、塑性差的高碳钢和合金钢(如硅钢)要求加热时间要长,对于导热性能好、塑性好的低碳钢所需的加热时间就短得多;


  2. 坯料尺寸对加热时间的影响,不锈钢管的断面尺寸越大,加热时间越长,钢管的断面相同而长度不同时,加热时间随钢管长度不同而不同;


 3. 不锈钢管的加热方式不同,所需的加热时间也不一样,坯料间距增大,加热时间减少;


 4. 不锈钢管热装炉能减少加热时间;


 5. 炉子温度对加热时间的影响,炉子温度是最主要的影响加热时间的因素,由于传给坯料的热量与炉子和坯料之间的温度差关系密切,此温度差越大,传给坯料的热量就越多,加热速度就越快,加热时间就越短。


  在实际生产中,要注意协调好加热出料节奏与轧机轧制节奏的关系,两者要一致。钢的加热时间直接影响加热炉的产量和质量,加热时间过长就会造成过热、过烧、脱碳、过度氧化等加热缺陷;加热时间过短,则会使加热不均匀,导致变形抗力增大、塑性降低、轧机调整困难等,将直接影响产品的尺寸精度。