CN103741046A - 一种高耐磨无缝钢管材料及其制备方法 - Google Patents

一种高耐磨无缝钢管材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐磨无缝钢管材料及其制备方法，其化学成分的质量百分比为：C0.25-0.35、Mn1.2-1.6、Si0.6-1.2、Cr1.8-2.4、Mo0.4-0.8、Cu0.2-0.5、W0.05-0.15、Ti0.04-0.08、B0.035-0.045、Y0.02-0.03、Tb0.01-0.02、P≤0.03、S≤0.03，余量为Fe。本发明钢管在较大的冲击载荷及单位压力磨料磨损条件下，能够显示出优异的耐磨性，满足目前耐磨钢管的使用条件，同时具有优良的力学性能、耐疲劳性、焊接性和加工成型性，且生产工艺简单易操作，成本低，经济效益好，适合大规模工业化生产。

Description

一种高耐磨无缝钢管材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高耐磨无缝钢管材料及其制备方法，属于冶金材料领域。
背景技术
无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形，方形，矩形钢材。无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件。其中耐磨钢管是广泛用于各种磨损工况的一类耐磨材料，广泛应用于冶金、矿山、建材等领域中。近年来，随着耐磨钢管的工作环境越来越恶劣，对钢管的耐磨性要求也越来越高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种耐磨性能优异的无缝钢管材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
    一种高耐磨无缝钢管材料，其化学成分的质量百分比为：C 0.25-0.35、Mn 1.2-1.6、Si 0.6-1.2、Cr 1.8-2.4、Mo 0.4-0.8、Cu 0.2-0.5、W 0.05-0.15、Ti 0.04-0.08、B 0.035-0.045、Y 0.02-0.03、Tb 0.01-0.02、P≤0.03、S≤0.03，余量为Fe。
    一种高耐磨无缝钢管材料的制备方法，包括以下步骤：
    （1）按化学成分要求将配好的炉料加入电弧炉中熔炼，熔炼温度为1520-1560℃，待炉料熔清80%以上，调整钢水温度至1550-1600℃，加入15-20kg/t钢的造渣剂，保温35-45min，扒渣，然后调整温度至1580-1620℃，加入适量的碳化硅和锰铁脱氧15-20min，取样分析并调整成分，当钢水温度达到1600-1650℃即可出钢，在出炉2-3min前往钢水中插入1-1.5kg/t钢的铝饼进行终脱氧；
    （2）钢水在钢水包内镇静3-5min后浇注，浇注温度为1500-1550℃，并连铸成圆坯，将制得的圆坯加热至1240-1280℃，利用穿孔机对钢管坯穿孔，将得到的钢管坯以150-200℃/h升温至340-380℃，保温5-8h，再以140-180℃/h升温至640-680℃，保温3-5h，然后以100-150℃/h降温至320-360℃，保温5-8h，再以50-80℃/h降温至210-240℃，保温6-12h，然后以150-200℃/h升温至600-650℃，保温3-5h，再以80-120℃/h升温至820-840℃，保温1-2h，然后以100-150℃/h降温至520-550℃,保温3-5h，再以50-80℃/h降温至440-460℃，保温4-6h，然后以140-180℃/h升温至760-790℃，保温2-3h，再以200-250℃/h降温至240-280℃，保温5-10h，空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1120-1150℃，终轧温度为910-940℃，然后张力减径，张力减径的温度为920-950℃；
    （3）将上述制得的管材进行热处理：以200-250℃/h升温至450-500℃，保温4-6h，再以100-150℃/h降温至180-220℃，保温5-10h，然后以150-200℃/h升温至550-580℃，保温3-5h，再以100-150℃/h升温至820-850℃，保温1-2h，强风风冷至300-350℃，保温4-8h，然后以80-120℃/h升温至510-540℃，保温3-6h，再以100-150℃/h升温至750-780℃，保温2-3h，然后以150-200℃/h降温至350-380℃，保温4-8h，再以70-90℃/h降温至180-220℃，保温5-10h，放入0-5℃冰盐水中冷却至50℃以下，取出管材以95-105℃/h升温至190-210℃，保温1-2h，再以40-50℃/h降温至90-110℃，保温3-5h，空冷至室温后以50-60℃/h升温至85-95℃，保温4-6h，再以30-40℃/h升温至170-190℃，保温2-3h，再以40-50℃/h降温至80-90℃，保温4-8h，空冷至室温；
    （4）将上述热处理后的管材经矫直、探伤、喷标识、包装等后序工艺，即得成品。
    所述的造渣剂的制备方法如下：a、取以下重量份的原料：石灰石15-20、白云石5-10、高岭土10-15、钾长石5-10、菱镁石4-8、铁矿渣8-12、莫来砂3-6；b、取菱镁石、硅灰石和铝矾土混合均匀，湿法球磨12-24h，烘干，850-880℃煅烧30-40min，冷却至室温，再放入浓度为15-20%的盐酸溶液中浸泡1-2h，过滤，滤渣用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1220-1240℃煅烧1-2h，水淬，湿法球磨12-24h，过100-150目筛，烘干即得。
    本发明的有益效果：
    本发明钢管在较大的冲击载荷及单位压力磨料磨损条件下，能够显示出优异的耐磨性，满足目前耐磨钢管的使用条件，同时具有优良的力学性能、耐疲劳性、焊接性和加工成型性，且生产工艺简单易操作，成本低，经济效益好，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
（1）按化学成分满足如下质量百分比为：C 0.25-0.35、Mn 1.2-1.6、Si 0.6-1.2、Cr 1.8-2.4、Mo 0.4-0.8、Cu 0.2-0.5、W 0.05-0.15、Ti 0.04-0.08、B 0.035-0.045、Y 0.02-0.03、Tb 0.01-0.02、P≤0.03、S≤0.03，余量为Fe。进行配料；将配好的炉料加入电弧炉中熔炼，熔炼温度为1540℃，待炉料熔清80%以上，调整钢水温度至1580℃，加入16kg/t钢的造渣剂，保温40min，扒渣，然后调整温度至1600℃，加入适量的碳化硅和锰铁脱氧18min，取样分析并调整成分，当钢水温度达到1620℃即可出钢，在出炉3min前往钢水中插入1kg/t钢的铝饼进行终脱氧；
（2）钢水在钢水包内镇静5min后浇注，浇注温度为1540℃，并连铸成圆坯，将制得的圆坯加热至1260℃，利用穿孔机对钢管坯穿孔，将得到的钢管坯以180℃/h升温至350℃，保温7h，再以150℃/h升温至640℃，保温5h，然后以120℃/h降温至330℃，保温6h，再以70℃/h降温至220℃，保温8h，然后以180℃/h升温至620℃，保温4h，再以100℃/h升温至830℃，保温1h，然后以150℃/h降温至520℃,保温4h，再以80℃/h降温至440℃，保温5h，然后以160℃/h升温至770℃，保温3h，再以220℃/h降温至260℃，保温8h，空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1140℃，终轧温度为920℃，然后张力减径，张力减径的温度为940℃；
    （3）将上述制得的管材进行热处理：以250℃/h升温至480℃，保温5h，再以120℃/h降温至200℃，保温8h，然后以180℃/h升温至560℃，保温4h，再以150℃/h升温至840℃，保温1h，强风风冷至320℃，保温6h，然后以100℃/h升温至520℃，保温4h，再以150℃/h升温至760℃，保温3h，然后以180℃/h降温至370℃，保温6h，再以80℃/h降温至190℃，保温8h，放入2℃冰盐水中冷却至50℃以下，取出管材以95℃/h升温至200℃，保温1h，再以50℃/h降温至105℃，保温4h，空冷至室温后以50℃/h升温至90℃，保温5h，再以35℃/h升温至180℃，保温3h，再以50℃/h降温至80℃，保温6h，空冷至室温；
    （4）将上述热处理后的管材经矫直、探伤、喷标识、包装等后序工艺，即得成品。
所述的造渣剂的制备方法如下：a、取以下重量（kg）的原料：石灰石20、白云石7、高岭土12、钾长石8、菱镁石6、铁矿渣10、莫来砂4；b、取菱镁石、硅灰石和铝矾土混合均匀，湿法球磨24h，烘干，880℃煅烧30min，冷却至室温，再放入浓度为15%的盐酸溶液中浸泡2h，过滤，滤渣用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1240℃煅烧1h，水淬，湿法球磨24h，过100目筛，烘干即得。
    经检验，成品化学成分为：C 0.29%、Mn 1.36%、Si 0.88%、Cr 2.12%、Mo 0.64%、Cu 0.35%、W 0.093%、Ti 0.057%、B 0.039%、Y 0.022%、Tb 0.016%、P  0.015%、S 0.022%，余量为Fe；力学性能为：抗拉强度564Mpa，屈服强度481Mpa，伸长率36.7%。

Claims (3)

1.一种高耐磨无缝钢管材料，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：C 0.25-0.35、Mn 1.2-1.6、Si 0.6-1.2、Cr 1.8-2.4、Mo 0.4-0.8、Cu 0.2-0.5、W 0.05-0.15、Ti 0.04-0.08、B 0.035-0.045、Y 0.02-0.03、Tb 0.01-0.02、P≤0.03、S≤0.03，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的高耐磨无缝钢管材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
按化学成分要求将配好的炉料加入电弧炉中熔炼，熔炼温度为1520-1560℃，待炉料熔清80%以上，调整钢水温度至1550-1600℃，加入15-20kg/t钢的造渣剂，保温35-45min，扒渣，然后调整温度至1580-1620℃，加入适量的碳化硅和锰铁脱氧15-20min，取样分析并调整成分，当钢水温度达到1600-1650℃即可出钢，在出炉2-3min前往钢水中插入1-1.5kg/t钢的铝饼进行终脱氧；
钢水在钢水包内镇静3-5min后浇注，浇注温度为1500-1550℃，并连铸成圆坯，将制得的圆坯加热至1240-1280℃，利用穿孔机对钢管坯穿孔，将得到的钢管坯以150-200℃/h升温至340-380℃，保温5-8h，再以140-180℃/h升温至640-680℃，保温3-5h，然后以100-150℃/h降温至320-360℃，保温5-8h，再以50-80℃/h降温至210-240℃，保温6-12h，然后以150-200℃/h升温至600-650℃，保温3-5h，再以80-120℃/h升温至820-840℃，保温1-2h，然后以100-150℃/h降温至520-550℃,保温3-5h，再以50-80℃/h降温至440-460℃，保温4-6h，然后以140-180℃/h升温至760-790℃，保温2-3h，再以200-250℃/h降温至240-280℃，保温5-10h，空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1120-1150℃，终轧温度为910-940℃，然后张力减径，张力减径的温度为920-950℃；
将上述制得的管材进行热处理：以200-250℃/h升温至450-500℃，保温4-6h，再以100-150℃/h降温至180-220℃，保温5-10h，然后以150-200℃/h升温至550-580℃，保温3-5h，再以100-150℃/h升温至820-850℃，保温1-2h，强风风冷至300-350℃，保温4-8h，然后以80-120℃/h升温至510-540℃，保温3-6h，再以100-150℃/h升温至750-780℃，保温2-3h，然后以150-200℃/h降温至350-380℃，保温4-8h，再以70-90℃/h降温至180-220℃，保温5-10h，放入0-5℃冰盐水中冷却至50℃以下，取出管材以95-105℃/h升温至190-210℃，保温1-2h，再以40-50℃/h降温至90-110℃，保温3-5h，空冷至室温后以50-60℃/h升温至85-95℃，保温4-6h，再以30-40℃/h升温至170-190℃，保温2-3h，再以40-50℃/h降温至80-90℃，保温4-8h，空冷至室温；
将上述热处理后的管材经矫直、探伤、喷标识、包装等后序工艺，即得成品。
3.根据权利要求1所述的高耐磨无缝钢管材料的制备方法，其特征在于，所述的造渣剂的制备方法如下：a、取以下重量份的原料：石灰石15-20、白云石5-10、高岭土10-15、钾长石5-10、菱镁石4-8、铁矿渣8-12、莫来砂3-6；b、取菱镁石、硅灰石和铝矾土混合均匀，湿法球磨12-24h，烘干，850-880℃煅烧30-40min，冷却至室温，再放入浓度为15-20%的盐酸溶液中浸泡1-2h，过滤，滤渣用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1220-1240℃煅烧1-2h，水淬，湿法球磨12-24h，过100-150目筛，烘干即得。
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