CN103436786B - 耐磨用热轧无缝钢管的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨用热轧无缝钢管的生产方法，包括：炼钢生产、无缝钢管的轧制和轧态无缝钢管热处理；所述无缝钢管的轧制包括：连铸坯加热、穿孔、连轧、张力减径、冷床冷却、矫直和探伤，所述连铸坯加热在环形加热炉内加热，所述环形加热炉的炉温为1240～1290℃，开轧温度为1200℃，终轧温度为900～960℃，张力减径的温度为950℃；所述轧态无缝钢管热处理采用低温回火工艺，加热至200℃并在200℃保温1h。本发明通过合理的成分设计得到37CrMnSi材料钢种，用该钢种生产的轧制无缝钢管满足了常用耐磨管的使用条件，降低了此类产品的成本，提高了该钢管产品的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明属于冶金行业无缝钢管的生产领域，特别是耐磨用热轧无缝钢管的生产方法。
背景技术
耐磨钢是广泛用于各种磨损工况的一类耐磨材料，100多年来，新的耐磨钢钢种层出不穷，其冶炼、铸造、热处理和机加工工艺不断改进，耐磨钢的综合力学性能、耐磨性能和使用寿命逐步提高。耐磨钢广泛应用于冶金、矿山、建材、电力、铁路和军事等各个领域中。
用于制造耐磨零件的金属耐磨材料包括钢、复合钢材和铸铁等。高锰钢是历史悠久的耐磨材料，在恶劣工况条件下，不容易产生塑性失稳，而具有相当好的耐磨性；但它只有在冲击载荷及单位压力较大的磨料磨损条件下，产生加工硬化效应，才显示出较其他材料具有更优良的耐磨性。对于冲击载荷不太大的易磨损零部件，目前较广泛选用成本较低的非合金钢(碳素钢)或中高碳合金钢，并采取一定的工艺措施以提高其耐磨性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐磨用热轧无缝钢管的生产方法，使生产的无缝钢管具有较好的耐磨性。
本发明的另一技术方案如下：
一种耐磨用热轧无缝钢管的生产方法，包括：炼钢生产、无缝钢管的轧制和轧态无缝钢管热处理；所述无缝钢管的轧制包括：连铸坯加热、穿孔、连轧、张力减径、冷床冷却、矫直和探伤，所述连铸坯加热在环形加热炉内加热，所述环形加热炉的炉温为1240～1290℃，开轧温度为1200℃，终轧温度为900～960℃，张力减径的温度为950℃；所述轧态无缝钢管热处理采用低温回火工艺，加热至200℃并在200℃保温1h；生产得到的所述耐磨用热轧无缝钢管的化学成分的质量百分含量包括：C 0.33～0.43％、Si 0.5～1.0％、Mn 1.2～1.4％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr 0.7～1.0％，其余为铁和杂质元素。
进一步，所述炼钢生产包括：转炉冶炼、LF炉精炼、VD真空脱气和圆坯连铸；所述转炉冶炼采用废钢和脱硫铁水，所述废钢和所述脱硫铁水的质量比为1:9，转炉冶炼终点C的质量百分含量≥0.06％，P的质量百分含量≤0.010％，终渣碱度控制在3.0，终脱氧采用有铝脱氧；所述LF精炼为根据转炉冶炼出钢后钢水的化学成分和温度，在LF炉中精炼，加入合金进行造渣脱硫、成分调整及升温操作，所述LF精炼全程底吹氩气；所述VD真空脱气的真空度≤0.010Kpa，深真空时间≥13min，所述VD真空脱气全程底吹氩气，每吨VD真空脱气后的钢水喂入硅钙线200米，喂丝后，软吹时间≥10min；所述圆坯连铸的连铸坯规格为Φ210mm。
进一步，生产得到的所述耐磨用热轧无缝钢管的化学成分的质量百分含量包括：C 0.33％、Si 0.5％、Mn 1.4％、P 0.024％、S 0.018％、Cr 1.0％；或者，C 0.40％、Si 0.7％、Mn 1.2％、P 0.007％、S 0.010％、Cr 0.8％；或者，C 0.37％、Si 0.9％、Mn 1.3％、P 0.011％、S 0.003％、Cr 0.9％；或者，C 0.43％、Si 1.0％、Mn 1.2％、P 0.030％、S 0.030％、Cr 0.7％。
本发明的技术效果如下：
1、本发明通过合理的成分设计和生产方法得到耐磨用热轧无缝钢管材料为37CrMnSi材料钢种，用该钢种生产的轧制无缝钢管满足了常用耐磨管的使用条件。
2、本发明开发使用了该37CrMnSi材料钢种，降低了此类产品的成本，提高了该钢管产品的市场竞争力。
附图说明
图1为本发明的实施例2的无缝钢管在金相显微镜放大500倍下观察到的金相组织图。
具体实施方式
本发明生产耐磨用热轧无缝钢管的方法包括：炼钢生产、无缝钢管的轧制和轧态无缝钢管热处理。具体工艺如下：120吨转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空脱气→圆坯连铸→连铸坯加热→穿孔→连轧→张力减径→冷床冷却→矫直→探伤→低温回火→矫直→测长、测重、喷标、通径、打包。通过本方法生产的耐磨用热轧无缝钢管，能够控制钢管成分、尺寸、表面质量和产品性能。
该耐磨用热轧无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.33～0.43％、Si 0.5～1.0％、Mn 1.2～1.4％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr 0.7～1.0％，其余为铁和杂质元素。该材料配比具有低成本，易实施的优点。
炼钢生产包括转炉冶炼、LF炉精炼、VD真空脱气和圆坯连铸。
转炉冶炼使铁水脱碳升温得到合格钢水。杂质元素含量低的优质废钢和脱硫处理后的铁水按照质量比为1:9的关系兑入转炉中，采用顶吹氧气和底吹氩气的复合吹炼技术进行转炉冶炼。将转炉终点控制目标为：C的质量百分含量≥0.06％；P的质量百分含量≤0.010％，终渣碱度控制在3.0，出钢时进行脱氧合金化操作，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程中进行挡渣。
根据转炉冶炼出钢后钢水的化学成分和温度，在LF(Ladle Furnace)炉中精炼，加入合金进行造渣脱硫、成分调整及升温操作，底吹氩气搅拌贯穿于整个精炼过程，均匀成分得到合格可连铸的钢水。
VD(Vacuum Degassing)真空脱气降低钢水气体含量。将钢包移至VD炉，在真空度≤0.010Kpa，深真空时间≥13min，VD真空脱气全程底吹氩气搅拌的条件下，达到脱气、去夹杂、均匀成分和温度的目的。每吨VD脱气后钢水喂入硅钙线200米，喂丝后，软吹时间≥10min，以保证夹杂物变性并能够充分的上浮。
圆坯连铸采用连铸机使流动的优质钢水凝固成钢坯，得到37CrMnSi连铸坯，连铸坯规格为Φ210mm。
本发明炼钢生产过程无需增添其他工艺控制，容易实施。
经过炼钢生产得到的各实施例的连铸坯的化学成分如表1所示。
表1各实施例的连铸坯的化学成分(质量百分数/％)
炼钢生产得到的连铸坯进行轧制得到轧态无缝钢管。检验圆坯连铸后得到的连铸坯。检验合格后的定尺坯在环形加热炉内加热，环形加热炉的炉温控制为1240～1290℃，再经过穿孔、连轧和张力减径，开轧温度为1200℃，终轧温度为900～960℃，张力减径的温度为950℃。在冷床缓慢冷却后，经矫直后，通过无损探伤检验。矫直的温度为室温。
轧态无缝钢管热处理采用低温回火工艺。将轧态无缝钢管加热至200℃并在200℃保温1h后，空冷至室温，以消除钢管轧制后产生的材料残余应力，均匀组织，改善材料的综合力学性能，防止应力过大造成钢管产生缺陷。
轧制和热处理工艺对该材料化学成分影响不太明显，因此经上述过程生产的耐磨用热轧无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量为：C 0.33～0.43％、Si 0.5～1.0％、Mn 1.2～1.4％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr 0.7～1.0％，其余为铁和杂质元素，质量分数共计100％。
检测经过低温回火处理的无缝钢管的性能，如表2所示。从表2可以看出实施例1～4的无缝钢管的抗拉强度均≥1098MPa，硬度均≥38HRC。
表2各实施例的无缝钢管的抗拉强度和硬度
| 实施例 | 抗拉强度/MPa | 硬度/HRC |
| 1 | 1098 | 38 |
| 2 | 1163 | 41 |
| 3 | 1140 | 40 |
| 4 | 1106 | 38 |
如图1所示，为本发明的实施例2的无缝钢管在金相显微镜放大500倍下观察到的金相组织图。从该图可以看出，本发明的无缝钢管的杂物细小、分布均匀，组织结构适宜，晶粒细小。
Claims (3)
1.一种耐磨用热轧无缝钢管的生产方法，其特征在于，包括：炼钢生产、无缝钢管的轧制和轧态无缝钢管热处理；所述无缝钢管的轧制包括：连铸坯加热、穿孔、连轧、张力减径、冷床冷却、矫直和探伤，所述连铸坯加热在环形加热炉内加热，所述环形加热炉的炉温为1240～1290℃，开轧温度为1200℃，终轧温度为900～960℃，张力减径的温度为950℃；所述轧态无缝钢管热处理采用低温回火工艺，加热至200℃并在200℃保温1h；生产得到的所述耐磨用热轧无缝钢管的化学成分的质量百分含量包括：C 0.33～0.43％、Si 0.5～1.0％、Mn 1.2～1.4％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr 0.7～1.0％，其余为铁和杂质元素。
2.如权利要求1所述的耐磨用热轧无缝钢管的生产方法，其特征在于，所述炼钢生产包括：转炉冶炼、LF炉精炼、VD真空脱气和圆坯连铸；所述转炉冶炼采用废钢和脱硫铁水，所述废钢和所述脱硫铁水的质量比为1:9，所述转炉冶炼终点C的质量百分含量≥0.06％，P的质量百分含量≤0.010％，终渣碱度控制在3.0，终脱氧采用有铝脱氧；所述LF精炼为根据转炉冶炼出钢后钢水的化学成分和温度，在LF炉中精炼，加入合金进行造渣脱硫、成分调整及升温操作，所述LF精炼全程底吹氩气；所述VD真空脱气的真空度≤0.010Kpa，深真空时间≥13min，所述VD真空脱气全程底吹氩气，每吨VD真空脱气后的钢水喂入硅钙线200米，喂丝后，软吹时间≥10min；所述圆坯连铸的连铸坯规格为Φ210mm。
3.如权利要求1或者2任一项所述的耐磨用热轧无缝钢管的生产方法，其特征在于，生产得到的所述耐磨用热轧无缝钢管的化学成分的质量百分含量包括：C 0.33％、Si 0.5％、Mn 1.4％、P 0.024％、S 0.018％、Cr 1.0％；或者，C 0.40％、Si 0.7％、Mn 1.2％、P 0.007％、S 0.010％、Cr 0.8％；或者，C 0.37％、Si 0.9％、Mn 1.3％、P 0.011％、S 0.003％、Cr 0.9％；或者，C 0.43％、Si 1.0％、Mn 1.2％、P 0.030％、S 0.030％、Cr 0.7％。
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