CN103741064A - 一种输送流体用无缝钢管材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输送流体用无缝钢管材料及其制备方法，其化学成分的质量百分比为：C0.08-0.16、Mn1.4-1.8、Si0.25-0.40、Cr0.1-0.2、V0.04-0.08、Nb0.03-0.06、Ti0.015-0.025、Ni0.02-0.04、Hf0.005-0.015、La0.02-0.03、Sc0.01-0.02、Pm0.005-0.01、P≤0.02、S≤0.015，余量为Fe。本发明制得的无缝钢管材料具有较高的强度、刚度和塑性，冲击韧性好，抗疲劳，耐介质腐蚀，且具有良好的焊接性和加工成型性，综合性能优异，使用寿命长，适用于各种流体的输送。本发明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

一种输送流体用无缝钢管材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种输送流体用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。目前，国内外用于远距离输送高压流体的管路多采用无缝钢管材料，然而现有的无缝钢管存在着综合性能较差，使用寿命较短、制造工艺较复杂，成本较高等缺点，无法得到很好的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种综合性能优异、使用寿命长、制造工艺简单、成本低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：
    一种输送流体用无缝钢管材料，其化学成分的质量百分比为：C 0.08-0.16、Mn 1.4-1.8、Si 0.25-0.40、Cr 0.1-0.2、V 0.04-0.08、Nb 0.03-0.06、Ti 0.015-0.025、Ni 0.02-0.04、Hf 0.005-0.015、La 0.02-0.03、Sc 0.01-0.02、Pm 0.005-0.01、P≤0.02、S≤0.015，余量为Fe。
    一种输送流体用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1540-1570℃，待炉料熔清80%以上，调整钢水温度至1580-1610℃，加入15-20kg/t钢的造渣剂，保温30-40min，扒渣，然后调整温度至1600-1640℃，加入适量的钛铁和锰硅脱氧20-25min，取样分析并调整成分，当钢水温度达到1620-1660℃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1520-1540℃，并连铸成圆坯，将制得的圆坯加热至1250-1280℃，利用穿孔机对钢管坯穿孔，将得到的钢管坯以180-220℃/h升温至360-420℃，保温4-7h，再以120-160℃/h升温至650-680℃，保温3-4h，然后以100-150℃/h降温至340-380℃，保温3-6h，再以150-200℃/h升温至720-750℃，保温2-3h，然后以80-120℃/h降温至450-500℃，保温2-5h，再以140-180℃/h升温至780-820℃，保温1-2h，然后以100-150℃/h降温至530-560℃,保温4-5h，再以80-120℃/h降温至280-320℃，保温5-8h，空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1110-1140℃，终轧温度为910-930℃，然后张力减径，张力减径的温度为920-940℃；
    （3）将上述制得的管材进行热处理：以100-150℃/h升温至240-280℃，保温4-8h，再以80-120℃/h升温至420-460℃，保温3-6h，再以100-150℃/h升温至660-720℃，保温2-3h，然后以150-200℃/h降温至320-360℃，保温4-6h，然后以160-220℃/h升温至760-800℃，保温1-2h，强风风冷至320-360℃，保温4-6h，然后放入0-5℃冰盐水中冷却至50℃以下，取出管材以80-90℃/h升温至160-180℃，保温2-3h，空冷至室温后以50-60℃/h升温至90-110℃，保温3-4h，再以40-50℃/h升温至190-210℃，保温1-2h，再以50-60℃/h降温至80-90℃，保温4-6h，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：
本发明制得的无缝钢管材料具有较高的强度、刚度和塑性，冲击韧性好，抗疲劳，耐介质腐蚀，且具有良好的焊接性和加工成型性，综合性能优异，使用寿命长，适用于各种流体的输送。本发明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 0.08-0.16、Mn 1.4-1.8、Si 0.25-0.40、Cr 0.1-0.2、V 0.04-0.08、Nb 0.03-0.06、Ti 0.015-0.025、Ni 0.02-0.04、Hf 0.005-0.015、La 0.02-0.03、Sc 0.01-0.02、Pm 0.005-0.01、P≤0.02、S≤0.015，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1550℃，待炉料熔清80%以上，调整钢水温度至1590℃，加入20kg/t钢的造渣剂，保温35min，扒渣，然后调整温度至1620℃，加入适量的钛铁和锰硅脱氧25min，取样分析并调整成分，当钢水温度达到1640℃即可出钢，在出炉3min前往钢水中插入1.5kg/t钢的铝饼进行终脱氧；
    （2）钢水在钢水包内镇静4min后浇注，浇注温度为1530℃，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200℃/h升温至410℃，保温6h，再以140℃/h升温至660℃，保温3h，然后以120℃/h降温至360℃，保温4h，再以180℃/h升温至740℃，保温2h，然后以100℃/h降温至480℃，保温3h，再以160℃/h升温至810℃，保温1h，然后以120℃/h降温至550℃,保温4h，再以100℃/h降温至300℃，保温6h，空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1125℃，终轧温度为915℃，然后张力减径，张力减径的温度为930℃；
    （3）将上述制得的管材进行热处理：以120℃/h升温至260℃，保温6h，再以100℃/h升温至440℃，保温4h，再以150℃/h升温至690℃，保温3h，然后以180℃/h降温至340℃，保温5h，然后以200℃/h升温至780℃，保温2h，强风风冷至340℃，保温5h，然后放入2℃冰盐水中冷却至50℃以下，取出管材以85℃/h升温至170℃，保温3h，空冷至室温后以50℃/h升温至105℃，保温3h，再以45℃/h升温至195℃，保温2h，再以50℃/h降温至85℃，保温5h，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18、白云石8、高岭土12、钾长石7、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，860℃煅烧35min，冷却至室温，再放入浓度为20%的盐酸溶液中浸泡1h，过滤，滤渣用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1230℃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 0.012%、Mn 1.66%、Si 0.34%、Cr 0.15%、V 0.058%、Nb 0.042%、Ti 0.021%、Ni 0.035%、Hf 0.0092%、La 0.024%、Sc 0.016%、Pm 0.0089%、P 0.012%、S 0.0094%，余量为Fe；力学性能为：抗拉强度526Mpa，屈服强度434Mpa，伸长率34.8%。

Claims (3)

1.一种输送流体用无缝钢管材料，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：C 0.08-0.16、Mn 1.4-1.8、Si 0.25-0.40、Cr 0.1-0.2、V 0.04-0.08、Nb 0.03-0.06、Ti 0.015-0.025、Ni 0.02-0.04、Hf 0.005-0.015、La 0.02-0.03、Sc 0.01-0.02、Pm 0.005-0.01、P≤0.02、S≤0.015，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的输送流体用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1540-1570℃，待炉料熔清80%以上，调整钢水温度至1580-1610℃，加入15-20kg/t钢的造渣剂，保温30-40min，扒渣，然后调整温度至1600-1640℃，加入适量的钛铁和锰硅脱氧20-25min，取样分析并调整成分，当钢水温度达到1620-1660℃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1520-1540℃，并连铸成圆坯，将制得的圆坯加热至1250-1280℃，利用穿孔机对钢管坯穿孔，将得到的钢管坯以180-220℃/h升温至360-420℃，保温4-7h，再以120-160℃/h升温至650-680℃，保温3-4h，然后以100-150℃/h降温至340-380℃，保温3-6h，再以150-200℃/h升温至720-750℃，保温2-3h，然后以80-120℃/h降温至450-500℃，保温2-5h，再以140-180℃/h升温至780-820℃，保温1-2h，然后以100-150℃/h降温至530-560℃,保温4-5h，再以80-120℃/h降温至280-320℃，保温5-8h，空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1110-1140℃，终轧温度为910-930℃，然后张力减径，张力减径的温度为920-940℃；
将上述制得的管材进行热处理：以100-150℃/h升温至240-280℃，保温4-8h，再以80-120℃/h升温至420-460℃，保温3-6h，再以100-150℃/h升温至660-720℃，保温2-3h，然后以150-200℃/h降温至320-360℃，保温4-6h，然后以160-220℃/h升温至760-800℃，保温1-2h，强风风冷至320-360℃，保温4-6h，然后放入0-5℃冰盐水中冷却至50℃以下，取出管材以80-90℃/h升温至160-180℃，保温2-3h，空冷至室温后以50-60℃/h升温至90-110℃，保温3-4h，再以40-50℃/h升温至190-210℃，保温1-2h，再以50-60℃/h降温至80-90℃，保温4-6h，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所述的输送流体用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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