CN102747272A - 一种b-p-t钢管及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种B-P-T钢管及制备方法,该钢管的主要成分为C、Mn、Cr、Si、Al、S、P和Fe。其制备方法为将上述成分合金化,通过转炉、精炼、轧制成贝氏体钢管,经过P工艺和T工艺后得到本发明所述B-P-T钢管。在原来塑性的基础上可以提高50%以上,可以应用于输送的高性能和高耐磨钢管等领域,解决目前塑性低的技术问题,本发明工艺简单、成本低,且产品质量高。
Description
技术领域
本发明属于高性能和高耐磨钢管领域,具体涉及一种贝氏体钢管,以及该钢管的制备方法。
背景技术
高强钢管广泛应用到电力、冶金、矿山、煤炭、石油等行业,用以运输沙石、煤粉、灰渣、石油、水,气体等。其工作环境恶劣要求具有高硬度、高韧性和高塑性以便获得良好的组织性能。但是一般而言,韧性随着硬度的提高而发生恶化,因此目前一般采用X系列管线钢,钢管需要热处理工艺,复合耐磨管道和内壁硬化的方法来制造高强钢管,但是这种方法工艺复杂,成本较高,对塑性作用不大。
发明内容
鉴于此,本发明目的在于提供一种高硬度、高韧性和高塑性的贝氏体钢管,以及一种工艺简单、低成本的贝氏体钢管制备方法。
为解决以上技术问题,本发明提供的技术方案是,提供一种B-P-T钢管,其主要成分质量百分比为C:0. 1~0.50wt%,Mn:1.2~5.0wt%,Cr:0~1.8wt%,Si:0.1-3.0wt%,Al:0.001-2.0wt%,S:0.001-0.1wt%,P:0.001-0.1wt%,余量为Fe。
进一步地,其主要成分还包括Ni:0.1-1.0wt%。根据需要,在上述成分中,选择添加0.1wt%、0.5wt%或1.0wt%的Ni。
进一步地,其主要成分还包括V:0.01-1.0wt%。根据需要,在上述成分中,选择添加0.01wt%、0.1wt%或1.0wt%的V。
进一步地,其主要成分还包括Ti:0.01-1.0wt%。根据需要,在上述成分中,选择添加0.01wt%、0.1wt%或1.0wt%的Ti。
进一步地,其主要成分还包括Nb:0.001-0.1wt%。根据需要,在上述成分中,选择添加0.001wt%、0.01wt%或0.1wt%的Nb。
进一步地,其主要成分还包括N:0.001-0.1wt%。根据需要,在上述成分中,选择添加0.001wt%、0.01wt%或0.1wt%的N。
进一步地,其主要成分还包括B:0.001-0.1wt%。根据需要,在上述成分中,选择添加0.001wt%、0.01wt%或0.1wt%的B。
进一步地,其主要成分还包括Re:0.001-1.0wt%。根据需要,在上述成分中,选择添加0.001wt%、0.05wt%或1.0wt%的Re。
进一步地,其主要成分还包括Ca:0.001-0.1wt%。根据需要,在上述成分中,选择添加0.001wt%、0.05wt%或0.1wt%的Ca。
进一步地,其主要成分还包括Mo:0.1-1.0wt%。根据需要,在上述成分中,选择添加0.1wt%、0.5wt%或1.0wt%的Mo。
进一步地,其主要成分还包括Cu:0.01-0.5wt%。根据需要,在上述成分中,选择添加0.1wt%、0.25wt%或0.5wt%的Cu。
进一步地,所述钢管的硬度HRC20-70,冲击韧性V型缺口大于30J/cm2,抗拉强500-2500MPa,屈服强度400-2000MPa。
本发明还提供了上述B-P-T钢管的制造方法,该方法步骤依次如下:
1)B配方成分;主要成分将上述成分合金化,通过转炉、精炼、轧制成贝氏体钢管,钢管组织成分含10%以上的残余奥氏体;
2)P工艺:经冶炼、热轧后,将管件冷却到300-500℃保温一定时间,再进行自然冷却,或者经冶炼、热轧后,先将管件冷却到室温,然后再加热到300-500℃保温一定时间,再进行自然冷却。300-500℃加热,加热过程中碳重新分配,贝氏体中的碳向奥氏体分配扩散,加热后奥氏体含有更多的碳量。起到细化组织作用,让残余奥氏体起到为此钢的塑性和韧性配合,达到提高延伸率效果;
3)T工艺:管件经过P工艺降温到180-400℃保温后自然冷却或P工艺后降到常温再加热到180-400℃保温后自然冷却。回火温度的选择是根据性能需求决定的。根据不同的性能需求,我们选择不同温度的低温回火,这个温度的回火可以减小残余应力,提高综合性能。研究表明在180~400℃之间回火,有利于改善钢的冲击韧性。通过B-P-T工艺制备的贝氏体钢管延伸率提高到10A%以上,并具有良好的强韧性配合。
根据使用需要:
可制备得到硬度HRC20-30、延伸率30A%以上的贝氏体钢管,来代替淬火无缝管和X系管或油井管;
制备得到硬度HRC30-50、延伸率20A%以上超高强高合金无缝钢管,代替进口超强钢管;
制备得到硬度HRC50-60、延伸率10A%以上耐磨管道,代替国内复合管道。
本发明所使用的配方合金成本较低,碳当量(Cea%)较低。一般而言,碳含量增加,有利于提高钢管的强度,但对韧性不利,为保证钢管的强韧性配合,将碳含量控制在0. 1~0.50wt%之间;锰由于其溶质拖拽和类拖拽作用,成为提高淬透性最有效的元素之一,同时成本低廉,因此本发明专利将锰作为主要合金元素。锰和硅相互作用可以促进锰的拖拽和类拖拽效应,促进贝氏体和残余奥氏体的形成,但是其对焊接性能不利,所以控制硅在0.2~3.0wt%之间。因此C,Mn,Si是主要合金元素,在经过转炉-精炼-连铸-圆坯后,将圆坯在1200~1350℃保温均匀化后,在1250~1000℃穿孔连轧,在800~1000℃定径,生产出贝氏体钢管,在贝氏体钢管主要获取贝氏体和残余奥氏体主要组织。上述配方为贝氏体钢配方,简称B配方成分。
有益的是,本发明采用B钢生产配方再加上P工艺即碳分配工艺和T工艺即回火工艺,可以获得具有较高的硬度大于HRC20,V型缺口冲击值大于30J/cm2。在原来塑性的基础上可以提高50%以上,可以应用于输送的高性能和高耐磨钢管等领域,解决目前塑性低的技术问题,提出了一种B-P-T高强贝氏体钢管的制造方法及工艺。本发明工艺简单、成本低,且产品质量高,具有较强的市场竞争力。
具体实施方式
在制备的过程中,B配方成分组合配方、温度的控制不能达到完全精确,铸造工艺的温度、以及P工艺、T工艺的温度控制无法避免地出现一点误差,故B-P-T钢管的机械性能有一定的误差是客观存在的。
实施例1
本实施例中所描述的B-P-T钢管,其主要成分为C、Mn、Si、S、P和Fe。按质量百分比计:C:0.1wt%,Mn:1.2wt%,Si:0.1wt%,S:0.001wt%,P:0.001wt%,余量为Fe。需要说明的是,在生产过程中不可避免地会掺入一些杂质。该浆体输送用下贝氏体耐磨钢管性能硬度HRC22.5,冲击韧性V型缺口大于100J/cm2,抗拉强850MPa,屈服强度550MPa,延伸率20A%。
实施例2
本实施例中所描述的B-P-T钢管,其主要成分为C、Mn、Cr、Si、Al、S、P和Fe。按质量百分比计:C:0.20wt%,Mn:5.0wt%,Cr:1.8wt%,Si:3.0wt%,Al:2.0wt%,S:0.1wt%,P:0.1wt%,余量为Fe。需要说明的是,在生产过程中不可避免地会掺入一些杂质。该浆体输送用下贝氏体耐磨钢管性能硬度HRC30.5,冲击韧性V型缺口大于100J/cm2,抗拉强1200MPa,屈服强度800MPa,延伸率30A%。
实施例3
本实施例中所描述的B-P-T钢管,其主要成分为C、Mn、Cr、Si、Al、S、P和Fe。按质量百分比计:C:0.25wt%,Mn:3.1wt%,Cr:0.9wt%,Si:1.6wt%,Al:1.0wt%,S:0.05wt%,P:0.05wt%,余量为Fe。需要说明的是,在生产过程中不可避免地会掺入一些杂质。该浆体输送用下贝氏体耐磨钢管性能硬度HRC35.5,冲击韧性V型缺口大于100J/cm2,抗拉强1300MPa,屈服强度900MPa,延伸率35A%。
实施例4
本实施例中所描述的B-P-T钢管,其主要成分为C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、V和Fe。按质量百分比计:C:0.22wt%,Mn:4.0wt%,Cr:1.5wt%,Si:2.0wt%,Al:2.0wt%,S:0.1wt%,P:0.001wt%,V:0.01wt%,余量为Fe。需要说明的是,在生产过程中不可避免地会掺入一些杂质。该浆体输送用下贝氏体耐磨钢管性能硬度HRC32.5,冲击韧性V型缺口大于100J/cm2,抗拉强1220MPa,屈服强度880MPa,延伸率32A%。
实施例5
本实施例中所描述的B-P-T钢管,其主要成分为C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、B和Fe。按质量百分比 计:C:0.3wt%,Mn:3.0wt%,Cr:0.8wt%,Si:2.5wt%,Al:1.5wt%,S:0.05wt%,P:0.05wt%,B:0.001wt%,余量为Fe。需要说明的是,在生产过程中不可避免地会掺入一些杂质。该浆体输送用下贝氏体耐磨钢管性能硬度HRC40.5,冲击韧性V型缺口大于50J/cm2,抗拉强1600MPa,屈服强度1200MPa,延伸率20A%。
实施例6
本实施例中所描述的B-P-T钢管,其主要成分为C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Re和Fe。按质量百分比计:C:0.4wt%,Mn:2.0wt%,Cr:0.4wt%,Si:1.0wt%,Al:0.5wt%,S:0.03wt%,P:0.05wt%,Re:0.001wt%,余量为Fe。需要说明的是,在生产过程中不可避免地会掺入一些杂质。该浆体输送用下贝氏体耐磨钢管性能硬度HRC50.5,冲击韧性V型缺口大于30J/cm2,抗拉强1800MPa,屈服强度1600MPa,延伸率15A%。
实施例7
本实施例中所描述的B-P-T钢管,其主要成分为C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Ca和Fe。按质量百分比计:C:0.2wt%,Mn:2.5wt%,Cr:0.9wt%,Si:1.5wt%,Al:0.001wt%,S:0.06wt%,P:0.001wt%,Ca:0.001wt%,余量为Fe。需要说明的是,在生产过程中不可避免地会掺入一些杂质。该浆体输送用下贝氏体耐磨钢管性能硬度HRC22.5,冲击韧性V型缺口大于100J/cm2,抗拉强850MPa,屈服强度550MPa,延伸率10A%。
实施例8
本实施例中所描述的B-P-T钢管,其主要成分为C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Mo和Fe。按质量百分比计:C:0.2wt%,Mn:1.5wt%,Cr:1.0wt%,Si:2.0wt%,Al:0.02wt%,S:0.002wt%,P:0.004wt%,Mo:0.1wt%,余量为Fe。需要说明的是,在生产过程中不可避免地会掺入一些杂质。该浆体输送用下贝氏体耐磨钢管性能硬度HRC30.5,冲击韧性V型缺口大于100J/cm2,抗拉强1200MPa,屈服强度800MPa,延伸率30A%。
实施例9
本实施例中所描述的B-P-T钢管,其主要成分为C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Nb、N、B、Re和Fe。按质量百分比计:C:0.50wt%,Mn:5.0wt%,Cr:1.8wt%,Si:0.1wt%,Al:2.0wt%,S:0.001wt%,P:0.001wt%,Nb:0.1wt%,N:0.1wt%,B:0.1wt%,Re:1.0wt%,余量为Fe。需要说明的是,在生产过程中不可避免地会掺入一些杂质。该浆体输送用下贝氏体耐磨钢管性能硬度HRC60,冲击韧性V型缺口大于20J/cm2,抗拉强2500MPa,屈服强度1800MPa,延伸率15A%。
实施例10
本实施例中所描述的B-P-T钢管,其主要成分为C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Ti和Fe。按质量百分比计:C:0.50wt%,Mn:5.0wt%,Cr:1.8wt%,Si:0.1wt%,Al:2.0wt%,S:0.001wt%,P:0.001wt%,Ti:0.5wt%,余量为Fe。需要说明的是,在生产过程中不可避免地会掺入一些杂质。该浆体输送用下贝氏体耐磨钢管性能硬度HRC60,冲击韧性V型缺口大于20J/cm2,抗拉强2500MPa,屈服强度1800MPa,延伸率15A%。
实施例11
本实施例中所描述的B-P-T钢管,其主要成分为C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Cu和Fe。按质量百分比计:C:0.50wt%,Mn:5.0wt%,Cr:1.8wt%,Si:0.1wt%,Al:2.0wt%,S:0.001wt%,P:0.001wt%,Cu:0.25wt%,余量为Fe。需要说明的是,在生产过程中不可避免地会掺入一些杂质。该浆体输送用下贝氏体耐磨钢管性能硬度HRC60,冲击韧性V型缺口大于20J/cm2,抗拉强2500MPa,屈服强度1800MPa,延伸率15A%。
实施例12
本实施例中所描述的B-P-T钢管,其主要成分为C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Ni和Fe。按质量百分比计:C:0.50wt%,Mn:5.0wt%,Cr:1.8wt%,Si:0.1wt%,Al:2.0wt%,S:0.001wt%,P:0.001wt%,Ni:0.5wt%,余量为Fe。需要说明的是,在生产过程中不可避免地会掺入一些杂质。该浆体输送用下贝氏体耐磨钢管性能硬度HRC60,冲击韧性V型缺口大于20J/cm2,抗拉强2500MPa,屈服强度1800MPa,延伸率15A%。
实施例13
B-P-T钢管的制备方法的步骤依次如下:
1)将上述B钢生产配方成分合金化,经过转炉-精炼-连铸-圆坯后,将圆坯在1200℃保温均匀化后,在1250℃穿孔连轧,在850℃定径,钢管组织成分含10%以上的残余奥氏体;
2)P工艺:经冶炼、热轧后,将管件冷却到450℃保温一定时间,再进行自然冷却;
3)T工艺:管件经过P工艺降温到300℃以下保温后自然冷却。
实施例14
B-P-T钢管的制备方法的步骤依次如下:
1)将上述B钢生产配方成分合金化,经过转炉-精炼-连铸-圆坯后,将圆坯在1350℃保温均匀化后,在1200℃穿孔连轧,在950℃定径;
2)P工艺:经冶炼、热轧后,将管件冷却到300℃保温一定时间,再进行自然冷却;
3)T工艺:管件经过P工艺降温到180℃保温后自然冷却。
实施例15
B-P-T钢管的制备方法的步骤依次如下:
1)将上述B钢生产配方成分合金化,经过转炉-精炼-连铸-圆坯后,将圆坯在1250℃保温均匀化后,在1150℃穿孔连轧,在900℃定径;
2)P工艺:经冶炼、热轧后,先将管件冷却到室温,然后再加热到500℃保温一定时间,再进行自然冷却;
3)T工艺:管件经过P工艺后降到常温后,再加热到400℃保温后自然冷却。
实施例16
B-P-T钢管的制备方法的步骤依次如下:
1)将上述B钢生产配方成分合金化,经过转炉-精炼-连铸-圆坯后,将圆坯在1350℃保温均匀化后,在1250℃穿孔连轧,在1000℃定径;
2)P工艺:经冶炼、热轧后,先将管件冷却到室温,然后再加热到350℃保温一定时间,再进行自然冷却;
3)T工艺:管件经过P工艺后降到常温后,再加热到250℃保温后自然冷却。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种B-P-T钢管,其特征在于,其主要成分质量百分比为C:0.1~0.50wt%,Mn:1.2~5.0wt%,Cr:0~1.8wt%,Si:0.1-3.0wt%,Al:0.001-2.0wt%,S:0.001-0.1wt%,P:0.001-0.1wt%,余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的B-P-T钢管,其特征在于,其主要成分还包括Ni:0.1-1.0wt%,V:0.01-1.0wt%或/和Ti:0.01-1.0wt%。
3.根据权利要求1所述的B-P-T钢管,其特征在于,其主要成分还包括Nb:0.001-0.1wt%,N:0.001-0.1wt%,B:0.001-0.1wt%或/和Re:0.001-1.0wt%。
4.根据权利要求1所述的B-P-T钢管,其特征在于,其主要成分还包括Ca:0.001-0.1wt%,Mo:0.1-1.0wt%或/和Cu:0.01-0.5wt%。
5.根据以上任一权利要求所述的B-P-T钢管,其特征在于,所述钢管的硬度HRC20-70,冲击韧性V型缺口大于30J/cm2,抗拉强500-2500MPa,屈服强度400-2000MPa。
6.一种权利要求5所述的B-P-T钢管的制备方法,其特征在于,该方法步骤依次如下:
1)B配方成分;将上述成分合金化,通过转炉、精炼、轧制成贝氏体钢管,钢管组织成分含10%以上的残余奥氏体;
2)P工艺:经冶炼、热轧后,将管件冷却到300-500℃保温一定时间,再进行自然冷却,或者经冶炼、热轧后,先将管件冷却到室温,然后再加热到300-500℃保温一定时间,再进行自然冷却;
3)T工艺:管件经过P工艺降温到180-400℃保温后自然冷却或P工艺后降到常温再加热到180-400℃保温后自然冷却。
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