CN102747272B

CN102747272B - 一种b-p-t钢管及制备方法

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Publication number: CN102747272B
Application number: CN201210270792.5A
Authority: CN
Inventors: 刘文利; 谭谆礼; 史庆志; 高古辉
Original assignee: Flos Bombacis Malabarici Wear-Resistant Bainite Pipeline Co Ltd
Current assignee: Flos Bombacis Malabarici Wear-Resistant Bainite Pipeline Co Ltd
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2032-08-01
Also published as: CN102747272A

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

一种B-P-T钢管及制备方法

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

1.一种B-P-T钢管的制备方法，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；

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；

该钢管的硬度HRC20-70，冲击韧性V型缺口大于30J/cm²，抗拉强度500-2500MPa，屈服强度400-2000MPa。