CN101706020B - 高合金钢无缝钢管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高合金钢无缝钢管的制造方法，旨在提供一种采用特定成分高合金钢，制造出具有高强度、高韧性、耐高温和腐蚀的性能，满足电力、石油化工等行业的需要的无缝钢管的制造方法。配料冶炼获得制造高合金钢无缝钢管的钢水成分按重量百分比为：C：0.08～0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：0.30～0.60％，Cr：5.0～7.5％，Mo：0.85～1.05％，Al：0.005～0.040％，Ni＜0.40％，Cu：0.05～0.20％，V：0.18～0.25％，Ti：0.10～0.15％，Nb：0.06～0.10％，N：0.03～0.07％，Ca＜0.0015％，P＜0.020％，S＜0.003％，其余为铁。连铸连轧后采用正火后再回火的热处理工艺，经定径和热矫直处理，最后探伤得到成品高合金钢无缝钢管。
Description
技术领域
本发明涉及一种高合金钢无缝钢管的制造方法。
背景技术
高合金钢无缝钢管主要应用于各种大型电站锅炉及燃气轮机锅炉和过热器、石油裂化装置、大型煤液化装置等承受高温高压的设备部件，随着超临界电站锅炉、核电机组、石油裂化装置、大型煤液化装置等的建设，无缝钢管所承受的温度和压力及腐蚀环境不断恶化，其所承受的蒸汽温度为580℃～650℃、蒸汽压力为10MPa以上，使用的力学和环境条件也随之发生了相应变化，加剧了无缝钢管的损伤失效，而无缝钢管的损伤失效又极易导致设备发生故障或事故，使企业的安全生产受到严重威胁，甚至导致重大伤亡事故。因此，企业对无缝钢管的性能提出了更高的要求，要求无缝钢管具有高可靠性、高强度、高韧性、耐高温及耐腐蚀，能够在恶劣环境和高温条件下使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高性能的高合金钢无缝钢管的制造方法，采用特定成分高合金钢，通过冶炼、轧制和热处理及精整工艺，制造出具有高强度、高韧性、耐高温和腐蚀的优质无缝钢管，满足电力、石油、化工等行业的需要。
本发明通过下述技术方案实现：
一种高合金钢无缝钢管的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)配料冶炼：采用高炉铁水做炼钢原料，用电弧炉熔化成钢水，进行钢包精炼，在钢包精炼中按照每吨钢水加入CaO精炼渣10～12kg，调整钢水碱度为2.5～3.5、粘度为0.25～0.45Pa·s、熔点为1500～1600℃；之后使用大型环流管底部吹氩气搅拌，底部吹氩气的压力为0.3MPa，氩气的流量为100～500NL/min，进行真空循环脱气处理，获得制造高合金钢无缝钢管的钢水成分按重量百分比为：C：0.08～0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：0.30～0.60％，Cr：5.0～7.5％，Mo：0.85～1.05％，Al：0.005～0.040％，Ni＜0.40％，Cu：0.05～0.20％，V：0.18～0.25％，Ti：0.10～0.15％，Nb：0.06～0.10％，N：0.03～0.07％，Ca＜0.0015％，P＜0.020％，S＜0.003％，其余为铁。
下面分别介绍主要合金元素的作用：
C：0.08～0.12％，碳为碳化物形成元素，可以提高钢的强度，太低时效果不明显，过高时会大大降低钢的韧性。
Si：0.20～0.50％，硅能提高钢的强度、耐磨性及抗氧化能力，但钢的韧性和塑性随其含量增加而降低。
Mn：0.30～0.60％，锰为奥氏体形成元素，可以提高钢的淬透性和强度，增加钢中的残余奥氏体量，影响热轧组织的均匀性，降低钢的耐锈蚀性能。
Cr：5.0～7.5％，铬可提高钢的机械性能、抗腐蚀性以及提高淬透性，但增加钢的回火脆性。
Mo：0.85～1.05％，钼主要是通过碳化物和固溶强化形式来提高钢的强度和淬透性，含量过高会降低钢的韧性，使合金钼钢发生石墨化的倾向。
Al：0.005～0.040％，铝具有细化晶粒和提高钢的抗氧化性能，含量较高会较低钢的高温强度和韧性，应严格控制。
Ni＜0.40％，镍主要提高钢的强韧性，改善钢的抗腐蚀能力和加工性能，降低钢的脆性转变温度。
Cu：0.05～0.20％，铜在合金钢中可以提高钢的强度和耐大气腐蚀性，加入量过多，会使钢变脆，一般不宜超过0.2％。
V：0.18～0.25％，钒能够细化晶粒，形成碳化物，提高钢的强度和韧性。但含量达到一定量时，其效果增加便不明显了，同时因为价格很高，所以要限制使用量。
Ti：0.10～0.15％，钛能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度，增强钢在高温高压下对氢的稳定性。
Nb：0.06～0.10％，铌主要是细化晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，显著改善钢的热强性和韧性。
N：0.03～0.07％，氮与钛、铌和钒等元素有很强的亲和力，可以形成极其稳定的间隙相，产生弥散强化效果，提高钢的强度和韧性。但氮会造成钢的时效，发生钢的各种脆断。
Ca＜0.0015％，钙作为添加剂加入钢包中，能有效地脱除合金钢中的氧、磷、硫等杂质，改善钢的微观结构，提高钢的质量。
P＜0.020％，磷显著提高钢的强度及硬度，但使塑性及韧性下降，尤其是提高钢的脆性转变温度和冷脆性。
S＜0.003％，硫是钢中为有害之杂质，增加钢的热脆性，降低钢的强度和韧性脆性，在钢中的含量越少越好。
(2)连铸连轧
采用连铸工艺，缩短工艺流程，将上述高纯净钢水连铸成圆坯，冷却到常温的连铸坯经过检验和修磨后，送入环形加热炉内加热，加热炉温为1300～1290℃，管坯出炉温度为1270～1280℃，管坯出炉之后，进行热定心、热穿孔、连轧、定减径、冷却、锯切。其中，热定心温度为1280～1270℃，热穿孔温度为1270～1260℃，连轧温度为1160～1070℃，定减径温度为930～900℃，定减径轧制之后，采用吹风冷却方式快速冷却到350℃后锯切。
连铸：
高合金钢含有较多的活泼元素和易氧化元素，在浇注过程中极易氧化，影响钢的纯洁度、成分均匀性、气体含量、夹杂物形态等，而且合金元素的加入会使钢的热物理性能差别变，连铸的管坯极易产生裂纹、外折、内折等缺陷。
用4机4流圆坯连铸机生产圆坯。在连铸圆坯时，用预熔型保护渣全程保护浇注；控制结晶器和二冷区的均匀冷却、过热度控制在15℃～30℃。用电磁搅拌方法控制铸坯组织结构，钢液内部的搅拌速度大于0.5m/s，钢液通过搅拌区域的搅拌时间为30～40s，减轻铸坯的中心疏松、中心偏析和中心缩孔；采用稍低的连铸坯拉速，控制连铸坯拉速为1.70～0.77m/min。
连铸机生产的圆形铸坯通过空气冷却到室温实现晶粒细化，进行质检和必要的修磨处理，然后将合格的铸坯送到轧管工序。
环形加热炉：
在环形加热炉作业时，管坯由装料机送入炉底上，随炉底一起转动过程中，被安装在炉子壁上的烧嘴和炉顶的烧嘴加热，管坯随炉底转动一圈后由出料机将被加热好的管坯取出。环形加热炉内的烟气按照与炉底转动相反的方向流动，加热管坯后废气经由装料端内环侧墙上的排烟口排除炉外。
环形加热炉依次分成预热段、加热段、均热段，各段再分为若干控制区，例如预热段一个控制区，加热段四个控制区，均热段一个控制区，最后一个出料区，各控制区按不同的温度进行控制。例如，预热段的加热温度为20～1000℃、加热时间为63min、管坯温度基本不做修正；加热段的加热温度为1000～1250℃、加热时间为40.2min、管坯的实测温度与预先设定的温度出现10℃以上偏差时，各段增加或减少加热的强度以精确控制温度。均热段的加热温度为1250～1300℃、加热时间为74.4min、控制管坯温度与预测温度在5℃以内；实现对管坯的合理加热，达到要求的加热质量，以提高温度控制精度。
加热炉能对管坯进行充分加热和均热，使其达到可在下一道工序用穿孔轧机进行穿孔轧制的温度。最佳的加热温度根据材质的不同而不同，它通过考虑要进行穿孔轧制的材料的高温延展性、高温强度等特性进行确定，本发明的材料管坯的加热温度为：1280～1290℃，允许温差：±5℃。
穿孔工艺：
在无缝钢管热轧穿孔工序中常见内裂纹缺陷，特别是对连铸高合金钢坯料来说，由于连铸坯料先天性缺陷的存在，穿孔时的内裂纹缺陷更易产生。这种裂纹一是由材料内部应力引起的，二是材料本身带有的微裂纹、中心缩孔缩松、夹杂物等在拉应力的作用下扩展引起的，穿孔过程中的温度不均匀性和附加的不均匀变形引起的这些缺陷发生内裂纹。为此，控制管坯的加热温度和温度均匀性、穿孔变形不均匀性、材料的临界压缩率。
在本发明中，用穿孔机对处于连铸状态的管坯进行穿孔轧制，制造空心管坯。由于穿孔轧制是极为严酷的加工，所以在管坯穿孔过程中易产生缺陷。本发明是通过细化管坯的金相组织及控制穿孔温度，并在将应变速度限制在1/300秒～1/100秒之间和扩径率在35％以下的条件下穿孔来抑制缺陷发生的。在这里，应变速度的定义为：
式中：
S0为管坯加工前的断面面积；
S1为管坯加工后的断面面积；
t为加工所需时间，时间单位：秒。
应变速度超过1/100秒时，金属变形过快导致金属内部缺陷和穿孔机负荷过大。但是，当应变速度不到1/300秒时，穿孔机的芯棒和导块等工具的寿命显著变短，所以最好设在1/100秒～1/300秒之间。
穿孔温度：1270～1260℃，管坯的温度差在±2.5℃以内。
连轧工艺：
连轧机是由多个机架组成的连续延伸轧机，连轧工艺的目的在于将穿孔工序移送来的毛管进行延伸、缩小直径和减小壁厚，同时改善毛管的内外表面质量，提高壁厚均匀性。但由于空心管坯连轧过程的温度降低，所以连轧延伸加工与穿孔轧制工序相比在较低的温度下加工。
毛管在连轧加工时，轧辊孔型顶部的金属，受轧辊和芯棒的压力作用而延伸，并在轴向延伸的同时产生圆周方向的宽展；而轧辊侧壁缝隙处的金属受孔型顶部金属延伸的拉伸作用而延伸，并相应在轴向产生拉伸和延轧辊缝外凸。此时，由于轧辊孔型顶部金属的宽展和孔型侧壁金属拉缩比例的不匹配，将会出现内棱、轧折、折迭、外结疤、拉凹等缺陷。为此，采用三辊式轧管机，使轧机孔型顶部与孔型侧壁的线速度差比相同孔型尺寸的二辊式结构要小，减小了金属的不均匀变形，有利于提高钢管表面质量，使拉凹等轧制缺陷现象得到有效控制。
同时，控制连轧的各道工序的轧制压下率和应变速度，防止出现裂纹等缺陷，要求各道工序的轧制压下率在12％以下，平均应变速度设在1/300秒～1/200秒之间；使毛管的有效横截面积与管坯的有效横截面积之比在2.0～4.5之间，以保证高合金钢无缝钢管的纵横向冲击功趋于一致。
连轧温度：1160-1070℃。
定减径工艺：
定减径过程是一个无芯棒的连轧过程，除了起定径轧制的作用外，还要求有较大的减径率，轧制过程非常复杂，工作机架数为24架。定减径轧制的主要缺陷有轧折、结疤、开裂、麻面、尺寸超差等，主要原因是高压水除鳞装置压力低、轧辊孔型设计不合理、加热温度不均、张力匹配不合适等。
首先将荒管在再加热炉加热至950℃～980℃后出炉，在出炉辊道出口进行表面测温后，用20MPa的高压水除鳞装置去除将来自连轧机组的荒管在轧制过程产生的氧化铁皮，然后在930～900℃温度进行定减径轧制，要求各道工序的轧制压下率控制在5％以下。
(3)管加工：
采用正火后再回火的热处理工艺，正火温度为1050℃±10℃，正火介质为惰性气体，回火温度在780℃±10℃，采用空冷。热处理后，需经行定径和热矫直处理，定径轧制温度在600～550℃之间，热矫直温度在540℃～500℃之间，最后探伤得到高合金钢无缝钢管。
正火工艺：
将荒管加热至1060℃～1040℃，保温30分钟，充分形成奥氏体，用正火提高钢的强度和硬度。正火介质为惰性气体，正火的加热和冷却都处于惰性气体的保护下防止高合金钢无缝钢管被氧化。
回火工艺：
回火温度在790℃～770℃，保温1.5小时，采用空冷。细化晶粒，使组织均匀化，消除内应力，提高钢的韧性。
定径工艺：
选择合理的定径参数，减小定径轧制所产生的残余应力，提高合金钢无缝钢管的尺寸和圆度精度，改善高合金钢无缝钢管的力学性能。
本发明的方法，定径温度在600～550℃之间，钢管的定径轧制的变形量控制在0.5～2.5％之间。
热矫直工艺：
选择最佳的矫直压下系数，减小矫直加工所产生的残余应力，提高合金钢无缝钢管的圆度和直线度，改善高合金钢无缝钢管的性能。
本发明的方法中，热矫直温度在540℃～500℃之间。
高合金钢无缝钢管的几何尺寸：
直径范围：245.00mm～246.90mm，不圆度：≤1.1mm，壁厚误差为±壁厚尺寸的8％，管端的直线度误差为1.5mm/m，管体的直线度误差为1.5‰。
通过上述方法，高合金钢无缝钢管的力学性能达到的指标如下：
屈服强度：705～720Mpa
抗拉强度：975～995Mpa
断后伸长率：13.5～18.5％
冲击功：纵向冲击功367～393J
横向冲击功293～321J
残余应力：≤150Mpa
本发明具有下述技术效果：
1.本发明采用9Cr-1Mo合金系的钢种，以获得超细马氏体基体上弥散分布一定数量的奥氏体韧性相，提高钢的强韧性。
2.本发明的方法用高纯净钢冶炼技术，严格控制钢中的气体含量，提高合金钢的耐腐蚀性能。
3.本发明的方法通过合理制定穿孔和轧制等工艺，最大限度地细化合金钢的晶粒，避免组织缺陷。
4.本发明的方法通过合理选择热处理工艺，形成沉淀和位错钉扎强化，减少固溶强化效应，确保具有优异的抗热疲劳特点。
5.本发明的方法通过合理制定热矫直工艺，最大限度地降低了钢管的残余应力。
6.本发明的方法通过制订严格的几何精度控制范围，在成本合理的情况下，提高合金钢无缝钢管的性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
生产尺寸为244.48×15.11mm的高合金钢无缝钢管
(1)配料冶炼：采用高炉铁水做炼钢原料，用电弧炉(EFA)熔化成钢水。在钢包精炼中，按照每吨钢水加入CaO精炼渣11.5kg，调整钢水碱度为2.6、粘度为0.35Pa·s、熔点为1560℃。之后使用大型环流管吹氩气强搅拌，底部吹氩气的压力为0.3MPa，流量为100～500NL/min，进行真空循环脱气处理，获得制造高合金钢无缝钢管的钢水成分按重量百分比为：C：0.11％，Si：0.40％，Mn：0.45％，Cr：6.5％，Mo：0.95％，Al：0.020％，Ni＜0.30％，Cu：0.15％，V：0.20％，Ti：0.11％，Nb：0.07％，N：0.04％，Ca＜0.0010％，P＜0.015％，S＜0.003％，其余为铁。
(2)连铸连轧：将上述高纯净钢水用4机4流圆坯连铸机连铸成圆坯。在连铸工艺中，控制结晶器和二冷区的过热度控制在25℃，电磁搅拌速度0.6m/s，搅拌时间为35s，连铸坯拉速为1.2m/min。连铸机生产的圆形铸坯通过空气冷却到室温实现晶粒细化，进行质检和必要的修磨处理，然后将合格的铸坯送到轧管工序。
将冷却后的连铸坯送入环形加热炉内加热，管坯加热炉温为1290～1300℃，管坯出炉温度为1275℃，管坯出炉之后，进行热定心、热穿孔、连轧、定减径、冷却、锯切。其中，热定心温度为1270℃，热穿孔温度为1265℃，连轧温度为1160～1070℃，定减径温度为930～920℃，穿孔应变速度控制在1/200秒，穿孔扩径率控制在30％，连轧各道工序的轧制压下率控制在10％以下，连轧平均应变速度在1/250秒，毛管的有效横截面积与管坯的有效横截面积之比为3.4，定减径各道工序的轧制压下率控制在4.5％以下。定减径轧制之后采用吹风冷却方式快速冷却到350℃。
(3)热处理：将上述步骤(2)得到的荒管采用正火后再回火的热处理工艺，正火温度为1050℃±10℃，保温30分钟，正火介质为惰性气体。回火温度为780℃±10℃，保温1.5小时，采用空冷。热处理后的荒管在580～570℃热定径，定径轧制的变形量控制在2.0％，在540℃～530℃热矫直。最后探伤得到成品高合金钢无缝钢管。
高合金钢无缝钢管的几何尺寸：
直径范围为245.00mm～246.90mm，不圆度：≤1.1mm，壁厚误差为壁厚尺寸的-7.2％～7.1％，管端的直线度误差为1.4mm/m，管体的直线度误差为1.1‰。
所得到的高合金钢无缝钢管的力学性能达到的指标如下：
屈服强度：720Mpa，抗拉强度：995Mpa，断后伸长率：18.0％，纵向冲击功367J，横向冲击功296J，残余应力：≤124Mpa。
实施例2
生产尺寸为244.48×15.11mm的高合金钢无缝钢管
(1)配料冶炼：采用高炉铁水做炼钢原料，用电弧炉(EFA)熔化成钢水。在钢包精炼中，按照每吨钢水加入CaO精炼渣11.0kg，调整钢水碱度为2.5、粘度为0.32Pa·s、熔点为1560℃。之后使用大型环流管吹氩气进行强搅拌，底部吹氩气的压力为0.3MPa，流量为100～500NL/min，进行真空循环脱气处理，获得制造高合金钢无缝钢管的钢水成分按重量百分比为：C：0.09％、Si：0.35％、Mn：0.45％、Cr：5.2％、Mo：0.95％、Al：0.025％、Ni＜0.30％、Cu：0.17％、V：0.23％、Ti：0.12％、Nb：0.081％、N：0.05％、Ca＜0.0011％、P＜0.020％、S＜0.003％，其余为铁。
(2)连铸连轧：将上述高纯净钢水用4机4流圆坯连铸机连铸成圆坯。在连铸工艺中，控制结晶器和二冷区的过热度控制在30℃，电磁搅拌速度0.64m/s，搅拌时间为35s，连铸坯拉速为1.7m/min。连铸机生产的圆形铸坯通过空气冷却到室温实现晶粒细化，进行质检和必要的修磨处理，然后将合格的铸坯送到轧管工序。
将冷却后的连铸坯送入环形加热炉内加热，管坯加热炉温为1290～1300℃，管坯出炉温度为1280℃，管坯出炉后，进行热定心、热穿孔、连轧、定减径、冷却、锯切。其中热定心为1275℃，热穿孔为1265℃，连轧温度为1160～1070℃，定减径为930～920℃。穿孔应变速度控制在1/160秒，穿孔扩径率控制在30％，连轧各道工序的轧制压下率控制在9％以下，连轧平均应变速度在1/230秒，毛管的有效横截面积与管坯的有效横截面积之比为3.2，定减径各道工序的轧制压下率控制在4.5％以下。定减径轧制之后采用吹风快速冷却到350℃。
(3)热处理：将上述步骤(2)得到的荒管采用正火后再回火的热处理工艺，正火温度为1050℃±10℃，保温30分钟，正火介质为惰性气体。回火温度为780℃±10℃，保温1.5小时，采用空冷。热处理后的荒管在580～570℃热定径，定径轧制的变形量控制在2.0％，在540℃～530℃热矫直，最后探伤得到成品高合金钢无缝钢管。
高合金钢无缝钢管的几何尺寸：
直径范围为245.20mm～246.51mm，不圆度：≤0.8mm，壁厚误差为壁厚尺寸的-6.7％～7.2％，管端的直线度误差为1.1mm/m，管体的直线度误差为1.4‰。
所得到的高合金钢无缝钢管的力学性能达到的指标如下：
屈服强度：705Mpa，抗拉强度：975Mpa，断后伸长率：13.5％，纵向冲击功393J，横向冲击功311J，残余应力：≤110Mpa。
实施例3
生产尺寸为244.48×15.11mm的高合金钢无缝钢管
(1)配料冶炼：采用高炉铁水做炼钢原料，用电弧炉(EFA)熔化成钢水。在钢包精炼中，吨钢加入CaO精炼渣11.3kg，调整钢水碱度为2.5、粘度0.33Pa·s、熔点为1560℃。之后使用大型环流管吹氩气进行强搅拌，底部吹氩气的压力为0.3MPa，流量为100～500NL/min，进行真空循环脱气处理，获得制造高合金钢无缝钢管的钢水成分按重量百分比为：C：0.10％、Si：0.35％、Mn：0.45％、Cr：7.4％、Mo：0.95％、Al：0.025％、Ni＜0.25％、Cu：0.11％、V：0.21％、Ti：0.12％、Nb：0.078％、N：0.05％、Ca＜0.0012％、P＜0.020％、S＜0.003％，其余为铁。
(2)连铸连轧：将上述高纯净钢水用4机4流圆坯连铸机连铸成圆坯。在连铸工艺中，控制结晶器和二冷区的过热度控制在28℃，电磁搅拌速度0.62m/s，搅拌时间为35s，连铸坯拉速为1.5m/min。连铸机生产的圆形铸坯通过空气冷却到室温实现晶粒细化，进行质检和必要的修磨处理，然后将合格的铸坯送到轧管工序。
将冷却后的连铸坯送入环形加热炉内加热，管坯加热炉温为1290～1300℃，管坯出炉温度为1280℃，管坯出炉后，进行热定心、热穿孔、连轧、定减径、冷却、锯切。其中热定心为1275℃，热穿孔为1265℃，连轧温度为1160～1080℃，定减径为930～920℃。穿孔应变速度控制在1/180秒，穿孔扩径率控制在30％，连轧各道工序的轧制压下率控制在9.5％以下，连轧平均应变速度在1/240秒，毛管的有效横截面积与管坯的有效横截面积之比为3.0，定减径各道工序的轧制压下率控制在4.5％以下。定减径轧制之后采用吹风快速冷却到350℃。
(3)热处理：将上述步骤(2)得到的荒管采用正火后再回火的热处理工艺，正火温度为1050℃±10℃，保温30分钟，正火介质为惰性气体；回火温度为780℃±10℃，保温1.5小时，采用空冷。热处理后的荒管在580～570℃热定径，定径轧制的变形量控制在2.0％，在540℃～530℃热矫直，最后探伤得到成品高合金钢无缝钢管。
高合金钢无缝钢管的几何尺寸：
直径范围为245.90mm～246.10mm，不圆度：≤0.8mm，壁厚误差为壁厚尺寸的-6.9％～6.2％，管端的直线度误差为1.3mm/m，管体的直线度误差为1.2‰。
所得到的高合金钢无缝钢管的力学性能达到的指标如下：
屈服强度：723Mpa，抗拉强度：998Mpa，断后伸长率：17.5％，纵向冲击功379J，横向冲击功307J，残余应力：≤120Mpa。
实施例4
生产尺寸为244.48×15.11mm的高合金钢无缝钢管
(1)配料冶炼：采用高炉铁水做炼钢原料，用电弧炉(EFA)熔化成钢水。在钢包精炼中，按照每吨钢加入CaO精炼渣12.0kg，调整钢水碱度为2.8、粘度为0.38Pa·s、熔点为1560℃。之后使用大型环流管吹氩气进行强搅拌，底部吹氩气的压力为0.3MPa，流量为100～500NL/min，进行真空循环脱气处理，获得制造高合金钢无缝钢管的钢水成分按重量百分比为：C：0.11％、Si：0.34％、Mn：0.44％、Cr：6.2％、Mo：0.97％、Al：0.027％、Ni＜0.21％、Cu：0.18％、V：0.22％、Ti：0.13％、Nb：0.081％、N：0.049％、Ca＜0.0013％、P＜0.020％、S＜0.003％，其余为铁。
(2)连铸连轧：将上述高纯净钢水用4机4流圆坯连铸机连铸成圆坯。在连铸工艺中，控制结晶器和二冷区的过热度控制在22℃，电磁搅拌速度0.58m/s，搅拌时间为35s，连铸坯拉速为1.1m/min。连铸机生产的圆形铸坯通过空气冷却到室温实现晶粒细化，进行质检和必要的修磨处理，然后将合格的铸坯送到轧管工序。
将冷却后的连铸坯送入环形加热炉内加热，管坯加热炉温为1290～1300℃，管坯出炉温度为1280℃，管坯出炉后，进行热定心、热穿孔、连轧、定减径、冷却、锯切。其中，热定心为1275℃，热穿孔为1265℃、连轧温度为1160～1070℃、定减径为930～920℃。穿孔应变速度控制在1/260秒，穿孔扩径率控制在30％，连轧各道工序的轧制压下率控制在11％以下，连轧平均应变速度在1/280秒，毛管的有效横截面积与管坯的有效横截面积之比为4.0，定减径各道工序的轧制压下率控制在4.5％以下。定减径轧制之后采用吹风快速冷却到350℃。
(3)热处理：将上述步骤(2)得到的荒管采用正火后再回火的热处理工艺，正火温度为1050℃±10℃，保温30分钟，正火介质为惰性气体；回火温度为780℃±10℃，保温1.5小时，采用空冷。热处理后的荒管在580～570℃热定径，定径轧制的变形量控制在2.0％，在540℃～530℃热矫直，最后探伤得到成品高合金钢无缝钢管。
高合金钢无缝钢管的几何尺寸：
直径范围为246.10mm～246.80mm，不圆度：≤0.8mm，壁厚误差为壁厚尺寸的-6.8％～7.4％，管端的直线度误差为1.4mm/m，管体的直线度误差为1.2‰。
所得到的高合金钢无缝钢管的力学性能达到的指标如下：
屈服强度：715Mpa，抗拉强度：990Mpa，断后伸长率：16.5％，纵向冲击功390J，横向冲击功311J，残余应力：≤125Mpa。
实施例5
生产尺寸为244.48×15.11mm的高合金钢无缝钢管
(1)配料冶炼：采用高炉铁水做炼钢原料，用电弧炉(EFA)熔化成钢水。在钢包精炼中，按照每吨钢加入CaO精炼渣11.8kg，调整钢水碱度为2.7、粘度为0.35Pa·s、熔点为1560℃；之后使用大型环流管吹氩气进行强搅拌，底部吹氩气的压力为0.3MPa，流量为100～500NL/min，进行真空循环脱气处理，获得制造高合金钢无缝钢管的钢水成分按重量百分比为：C：0.11％、Si：0.34％、Mn：0.46％、Cr：6.75％、Mo：0.95％、Al：0.026％、Ni＜0.26％、Cu：0.16％、V：0.21％、Ti：0.14％、Nb：0.08％、N：0.05％、Ca＜0.0012％、P＜0.020％、S＜0.003％，其余为铁。
(2)连铸连轧：将上述高纯净钢水用4机4流圆坯连铸机连铸成圆坯。在连铸工艺中，控制结晶器和二冷区的过热度控制在18℃，电磁搅拌速度0.54m/s，搅拌时间为35s，连铸坯拉速为0.9m/min。连铸机生产的圆形铸坯通过空气冷却到室温实现晶粒细化，进行质检和必要的修磨处理，然后将合格的铸坯送到轧管工序。
将冷却后的连铸坯送入环形加热炉内加热，管坯加热炉温为1290～1295℃，管坯出炉温度为1280℃，管坯出炉之后，进行热定心、热穿孔、连轧、定减径、冷却、锯切。其中，热定心为1275℃，热穿孔为1265℃、连轧温度为1160～1070℃、定减径为930～920℃。穿孔应变速度控制在1/240秒，穿孔扩径率控制在30％，连轧各道工序的轧制压下率控制在10.7％以下，连轧平均应变速度在1/270秒，毛管的有效横截面积与管坯的有效横截面积之比为3.8，定减径各道工序的轧制压下率控制在4.5％以下。定减径轧制之后采用吹风快速冷却到350℃。
(3)热处理：将上述步骤(2)得到的荒管采用正火后再回火的热处理工艺，正火温度为1050℃±10℃，保温30分钟，正火介质为惰性气体；回火温度为780℃±10℃，保温1.5小时，采用空冷。热处理后的荒管在580～570℃热定径，定径轧制的变形量控制在2.0％，在540℃～530℃热矫直，最后探伤得到成品高合金钢无缝钢管。
高合金钢无缝钢管的几何尺寸：
直径范围为246.20mm～246.80mm，不圆度：≤0.8mm，壁厚误差为壁厚尺寸的-7.4％～7.8％，管端的直线度误差为1.3mm/m，管体的直线度误差为1.4‰。
所得到的高合金钢无缝钢管的力学性能达到的指标如下：
屈服强度：719Mpa，抗拉强度：1012Mpa，断后伸长率：17.1％，纵向冲击功380J，横向冲击功308J，残余应力：≤118Mpa。
实施例6
生产尺寸为244.48×15.11mm的高合金钢无缝钢管
(1)配料冶炼：采用高炉铁水做炼钢原料，用电弧炉(EFA)熔化成钢水。在钢包精炼中，按照每吨钢加入CaO精炼渣11.6kg，调整钢水碱度为2.6、粘度为0.36Pa·s、熔点为1560℃；之后使用大型环流管吹氩气进行强搅拌，底部吹氩气的压力为0.3MPa，流量为100～500NL/min，进行真空循环脱气处理，获得制造高合金钢无缝钢管的钢水成分按重量百分比为：C：0.11％、Si：0.36％、Mn：0.46％、Cr：6.7％、Mo：1.02％、Al：0.031％、Ni＜0.21％、Cu：0.12％、V：0.21％、Ti：0.12％、Nb：0.08％、N：0.04％、Ca＜0.0011％、P＜0.020％、S＜0.003％，其余为铁。
(2)连铸连轧：将上述高纯净钢水用4机4流圆坯连铸机连铸成圆坯。在连铸工艺中，控制结晶器和二冷区的过热度控制在16℃，电磁搅拌速度0.5m/s，搅拌时间为35s，连铸坯拉速为0.78m/min。连铸机生产的圆形铸坯通过空气冷却到室温实现晶粒细化，进行质检和必要的修磨处理，然后将合格的铸坯送到轧管工序。
将冷却后的连铸坯送入环形加热炉内加热，管坯加热炉温为1290～1300℃，管坯出炉温度为1275℃，管坯出炉之后，进行热定心、热穿孔、连轧、定减径、冷却、锯切。其中，热定心为1270℃，热穿孔为1265℃、连轧温度为1160～1070℃、定减径为930～920℃。穿孔应变速度控制在1/220秒，穿孔扩径率控制在30％，连轧各道工序的轧制压下率控制在10.4％以下，连轧平均应变速度在1/260秒，毛管的有效横截面积与管坯的有效横截面积之比为3.6，定减径各道工序的轧制压下率控制在4.5％以下。定减径轧制之后采用吹风快速冷却到350℃。
(3)热处理：将上述步骤(2)得到的荒管采用正火后再回火的热处理工艺，正火温度为1050℃±10℃，保温30分钟，正火介质为惰性气体；回火温度为780℃±10℃，保温1.5小时，采用空冷。热处理后的荒管在580～570℃热定径，定径轧制的变形量控制在2.0％，在540℃～530℃热矫直，最后探伤得到成品高合金钢无缝钢管。
高合金钢无缝钢管的几何尺寸：
直径范围为245.20mm～246.50mm，不圆度：≤0.8mm，壁厚误差为壁厚尺寸的-6.9％～7.8％，管端的直线度误差为1.2mm/m，管体的直线度误差为1.4‰。
所得到的高合金钢无缝钢管的力学性能达到的指标如下：
屈服强度：738Mpa，抗拉强度：989Mpa，断后伸长率：18.5％，纵向冲击功386J，横向冲击功309J，残余应力：≤120Mpa。
Claims (7)
1.一种高合金钢无缝钢管的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)配料冶炼：采用高炉铁水做炼钢原料，用电弧炉熔化成钢水，进行钢包精炼，在钢包精炼中按照每吨钢水加入CaO精炼渣10～12kg，调整钢水碱度为2.5～3.5、粘度为0.25～0.45Pa·s、熔点为1500～1600℃；之后使用大型环流管吹氩气搅拌进行真空循环脱气处理，获得制造高合金钢无缝钢管的钢水成分按重量百分比为：C：0.08～0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：0.30～0.60％，Cr：5.0～7.5％，Mo：0.85～1.05％，Al：0.005～0.040％，Ni＜0.40％，Cu：0.05～0.20％，V：0.18～0.25％，Ti：0.10～0.15％，Nb：0.06～0.10％，N：0.03～0.07％，Ca＜0.0015％，P＜0.020％，S＜0.003％，其余为铁；
(2)连铸连轧：将步骤(1)中得到的高纯净钢水连铸成圆坯，将冷却后的管坯送入环形加热炉内加热，管坯加热炉温为1290～1300℃，管坯出炉温度为1270～1280℃，管坯出炉之后，进行热定心、热穿孔、连轧、定减径、冷却、锯切；其中，热定心温度为1280～1270℃，热穿孔温度为1270～1260℃，连轧温度为1160-1070℃，定减径温度为930～900℃；定减径轧制之后采用吹风冷却方式快速冷却到350℃；
(3)热处理：将上述步骤(2)得到的荒管采用正火后再回火的热处理工艺，正火温度为1050℃±10℃，保温30分钟，正火介质为惰性气体；回火温度为780℃±10℃，保温1.5小时，采用空冷；热处理后的荒管经定径和热矫直处理，最后探伤得到成品高合金钢无缝钢管。
2.根据权利要求1所述的高合金钢无缝钢管的制造方法，其特征在于，步骤(3)中定径温度为600～550℃，热矫直温度为540℃～500℃。
3.根据权利要求1所述的高合金钢无缝钢管的制造方法，其特征在于，在步骤(2)的穿孔工艺中，应变速度控制在1/300秒～1/100秒，扩径率控制在35％以下穿孔；在步骤(2)的连轧工艺中，控制连轧各道工序的轧制压下率在12％以下，平均应变速度在1/300秒～1/200秒，毛管的有效横截面积与管坯的有效横截面积之比为2.0～4.5；在步骤(2)的定减径工艺中，定减径各道工序的轧制压下率控制在5％以下。
4.根据权利要求1所述的高合金钢无缝钢管的制造方法，其特征在于，在步骤(3)的定径工艺中，定径轧制的变形量控制在0.5～2.5％之间。
5.根据权利要求1所述的高合金钢无缝钢管的制造方法，其特征在于，高合金钢无缝钢管的几何尺寸精度满足如下要求：不圆度≤1.1mm，壁厚误差为±壁厚尺寸的8％， 管端的直线度误差为1.5mm/m，管体的直线度误差为1.5‰。
6.根据权利要求1所述的高合金钢无缝钢管的制造方法，其特征在于，在连铸圆坯时，用预熔型保护渣全程保护浇注；控制结晶器和二冷区的均匀冷却，结晶器和二冷区的过热度控制在15℃～30℃；用电磁搅拌方法控制铸坯组织结构，钢液内部的搅拌速度大于0.5m/s，钢液通过搅拌区域的搅拌时间为30～40s，控制连铸坯拉速为1.70～0.77m/min。
7.根据权利要求1所述的高合金钢无缝钢管的制造方法，其特征在于，真空循环脱气处理过程中，底部吹氩气的压力为0.3MPa，氩气的流量为100～500NL/min。
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