管坯，管坯是什么
(作者简介:寻梦华 钢铁研究总院 材料科学与工程专业 工学博士)
我们经常在生活中和媒体上会看到各种各样的金属管，大到石油裂解管道，发电厂蒸汽管道，核电站用金属管等，小到汽车零部件，航空航天精密仪器，心血管支架等。根据按管材外径尺寸还可分类为，大、中、小直径管。根据壁厚程度的不同还可分为特厚壁管，厚壁管，薄壁管，特薄壁管等。另外由于使用目的和场合不同，需要管材具有相应的力学性能。按材质分类可分为：普通碳素管、合金钢管、不锈钢管、轴承钢管、耐候钢管、耐腐蚀钢管以及各种有色金属管。在一些恶劣环境下，还有一些特种用途的金属复合管及涂层管等。在人体环境下还会用到一些纯净度要求特别高的金属管，比如心血管支架等。
了解了那么多金属管后，那你知道它们是怎么制备出来的吗？
其实呢那些小尺寸细径薄壁管都是通过管坯经过很多次轧制拉拔加工而成的，每次轧制和拉拔之前都需要进行热处理，也就是将这些需要加工的金属管加热到一定温度，这无疑增加了金属管的制备成本。而对于一些大直径固定尺寸的金属管是可以直接使用的，只需要机加工保证尺寸精确和表面粗糙度合格就可以，不用二次加工的。对于那些精密细管的成功制备，生产出性能良好的管坯是关键，而对于管坯的生产成本来说又是一个不得不考虑的问题，因为这直接影响了金属管的价格。
那么我们是怎么生产金属管坯的呢？
目前工厂和企业大批量生产金属管坯的方式主要有两种，第一种就是先生产金属棒料或者钢锭，然后采取传统的热穿孔工艺进行管坯的制备。所谓热穿孔，就是将金属棒料加热后打穿，这样就变成空心了。但是呢，对于某些加工塑性较差的合金，大部分生产厂家仍采取机加工打孔的方式进行管坯制备，导致无缝管产品的成材率只有20%左右，市场价格十分昂贵。第二种方法呢就是用离心铸造的方法制备管坯，这种方法是可以直接形成管状铸件的，它的原理就是将熔融金属液浇入旋转的模具中，金属液在离心力的作用下在模具内旋转充型，最终形成管状铸件。相比传统的热穿孔制备管坯的工艺，离心铸造技术因其金属利用率高，生产成本低，浇注时产生的氧化夹杂现象较轻等优点已被广泛应用于生产管材、缸套等回转体筒装空心零部件。
图1 离心铸造示意图 a立式离心铸造b卧式离心铸造
近年来，不少企业和单位对离心铸造进行升级改造，比如说钢研院，金属所等科研单位让离心铸造在真空条件下进行，真空条件也就是隔绝空气，有效避免了在浇铸过程的空气污染。这样就可以开展包括真空感应熔炼、气保护钢液运输、气保护离心铸造的纯净化制备管坯了，真空铸造技术一般可用于制备生产高质量铸件。真空铸造一方面可以避免熔体在熔炼铸造过程中的氧化，另一方面，真空铸造条件下熔体中的气体更容易在负压下从熔体中排出，从而可以更大限度地避免气孔的出现。从理论上来讲，离心铸造与真空铸造相结合是生产组织致密的合金铸坯的理想工艺原型，因此，真空离心铸造工艺可以作为改善无缝管的组织，提高性能和纯净度的一种有效手段。
那么这两种工艺生产金属管坯的成本到底谁更大呢？
据调研，对于一些难变形、性能和纯净度又要求特别高的管坯的制备工艺过程由传统工艺中的真空感应熔炼+电渣重熔+锻造开坯+热穿孔/机加工减少为一步法，极大的缩短了高温合金无缝管的制备工艺流程，提高成材率，且使高温合金无缝管的制备成本减少至传统工艺的50%-70%。因此可以说真空离心铸造是一种低成本短流程难变形无缝管的制备方法。
管坯(管坯是什么)
