CN103789613A - 一种易加工无缝钢管材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种易加工无缝钢管材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:C0.05-0.08、Si0.7-0.8、In0.02-0.04、Mn0.8-1.05、Pd0.02-0.04、Bi0.04-0.07、Sn0.008-0.010、Nb0.3-0.6、P≤0.02、S≤0.006、余量为Fe及不可避免的杂质。本发明钢管材料具有较高的强度和良好的韧性,综合性能优良,冷轧、热轧、弯折、切削、拉拔、焊接等加工性能好,易于加工成型;通过合理控制热处理温度,提高了钢管材料的综合力学性能,提高了安全系数;该钢管适用于建筑、供气、供水等场所,成本低。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料领域,尤其涉及一种易加工无缝钢管材料及其制备方法。
背景技术
钢管不仅用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器,它还是一种经济钢材。从人们的日常用具、家具、供排水、供气、通风和采暖设施到各种农机用具的制造、地下资源的开发、国防和航天所用枪炮、子弹、导弹、火箭等都离不开钢管。
随着生产技术不断进步,人民生活水平的提高,对钢管的质量要求越来越高,不但要求有更高的强度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性、耐高温、弹性好、抗弯曲、耐冲击、好的韧性、不易发生裂纹,提高安全性能,而且还需要有良好的加工性,降低经济成本,提高产品的竞争力,还需要进一步提高钢管的质量,尤其是针对不同用途研发不同性能的钢管材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易加工无缝钢管材料及其制备方法,该钢管材料具有较高的强度和良好的韧性,综合性能优良,冷轧、热轧、弯折、切削、拉拔、焊接等加工性能好,。
本发明的技术方案如下:
一种易加工无缝钢管材料,其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:C 0.05-0.08、Si0.7-0.8、In0.02-0.04、Mn0.8-1.05、Pd0.02-0.04、Bi0.04-0.07、Sn0.008-0.010、Nb0.3-0.6、P ≤ 0.02、S ≤ 0.006、余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的易加工无缝钢管材料的生产方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将生铁送入炉中加精炼剂进行一次精炼、添加合金成分、加精炼剂进行二次精炼、测并调整化学元素成分含量至合格,真空脱气、连铸圆管坯,再进行退火处理,制得坯料;
(2)合金化过程中首先将合金与生铁铸成合金块,再分批投放;合金块的成分和投放顺序为(1)Si、Sn、Fe;(2)Bi、In、Nb、Fe;(4)其他合金元素和Fe;投放间隔的时间为25-28分钟,投放后吹氩搅拌均匀;
(3)加热穿孔,将所述坯料加热至1150-1160℃下穿孔,得到管坯,并且控制穿孔偏心率小于7%;
(4)热处理。
所述的热处理是:将管坯以23-25℃/s速度加热到800-820℃,保温10-20分钟,再以23-25℃/s速度加热到1010-1020℃,保温6-8分钟,再以240-250℃/小时速度降温到60-80℃;再以21-23℃/s速度加热到600-620℃,保温10-15分钟,再以21-23℃/s速度加热到910-920℃,保温2-3小时,再以220-240℃/s速度喷淋降温到320-330℃,再以180-190℃/s速度喷淋降温到60-80℃;再以20-22℃/s速度加热到570-580℃,保温1.5-2小时,取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:废铁粉末20-24、纳米二氧化钛0.5-1、纳米云母粉0.5-1、独居石3-5、氧化钡2-4、氧化钙6-8、三氧化二铬2-4、膨胀石墨4-6;制备方法是将独居石粉碎,与废铁粉末加热至熔融状态,加入独居石、氧化钡、氧化钙、三氧化二铬、膨胀石墨搅拌均匀,在真空中脱气;将所得粉末在0.7-1Kpa下压制成坯,然后,在1210-1240℃下煅烧1-2小时,冷却后,再粉碎成100-200目粉末,与其他剩余成分混合均匀,即得。
本发明的有益效果
本发明钢管材料具有较高的强度和良好的韧性,综合性能优良,冷轧、热轧、弯折、切削、拉拔、焊接等加工性能好,易于加工成型;通过合理控制热处理温度,提高了钢管材料的综合力学性能,提高了安全系数;该钢管适用于建筑、供气、供水等场所,成本低;本发明精炼剂能与钢液进行充分物化反应,达到脱氧、脱硫、脱磷、改善夹杂物形态目的,提高钢的纯净度,金属收得率和钢管成材率得到提高。
具体实施方式
一种易加工无缝钢管材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:C 0.05-0.08、Si0.7-0.8、In0.02-0.04、Mn0.8-1.05、Pd0.02-0.04、Bi0.04-0.07、Sn0.008-0.010、Nb0.3-0.6、P ≤ 0.02、S ≤ 0.006、余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的易加工无缝钢管材料的生产方法,包括以下步骤:
(1)将生铁送入炉中加精炼剂进行一次精炼、添加合金成分、加精炼剂进行二次精炼、测并调整化学元素成分含量至合格,真空脱气、连铸圆管坯,再进行退火处理,制得坯料;
(2)合金化过程中首先将合金与生铁铸成合金块,再分批投放;合金块的成分和投放顺序为(1)Si、Sn、Fe;(2)Bi、In、Nb、Fe;(4)其他合金元素和Fe;投放间隔的时间为27分钟,投放后吹氩搅拌均匀;
(3)加热穿孔,将所述坯料加热至1155℃下穿孔,得到管坯,并且控制穿孔偏心率小于7%;
(4)热处理。
所述的热处理是:将管坯以24℃/s速度加热到810℃,保温15分钟,再以24℃/s速度加热到1015℃,保温7分钟,再以245℃/小时速度降温到70℃;再以22℃/s速度加热到610℃,保温13分钟,再以22℃/s速度加热到915℃,保温2.5小时,再以230℃/s速度喷淋降温到325℃,再以185℃/s速度喷淋降温到70℃;再以21℃/s速度加热到575℃,保温1.7小时,取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:废铁粉末22、纳米二氧化钛0.7、纳米云母粉0.8、独居石4、氧化钡3、氧化钙7、三氧化二铬3、膨胀石墨5;制备方法是将独居石粉碎,与废铁粉末加热至熔融状态,加入独居石、氧化钡、氧化钙、三氧化二铬、膨胀石墨搅拌均匀,在真空中脱气;将所得粉末在0.8Kpa下压制成坯,然后,在1230℃下煅烧1.5小时,冷却后,再粉碎成150目粉末,与其他剩余成分混合均匀,即得。
采用本实施例的易加工无缝钢管材料制成壁厚为4.2mm的钢管,可以承受18Mpa 以上的压力而不爆管,屈服强度790MPa,抗拉强度在850MPa,硬度(HV)224,冲击吸收功55J,冲击韧性66J/cm2,延伸率17%。
Claims (4)
1.一种易加工无缝钢管材料,其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:C 0.05-0.08、Si0.7-0.8、In0.02-0.04、Mn0.8-1.05、Pd0.02-0.04、Bi0.04-0.07、Sn0.008-0.010、Nb0.3-0.6、P ≤ 0.02、S ≤ 0.006、余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的易加工无缝钢管材料的生产方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将生铁送入炉中加精炼剂进行一次精炼、添加合金成分、加精炼剂进行二次精炼、测并调整化学元素成分含量至合格,真空脱气、连铸圆管坯,再进行退火处理,制得坯料;
(2)合金化过程中首先将合金与生铁铸成合金块,再分批投放;合金块的成分和投放顺序为(1)Si、Sn、Fe;(2)Bi、In、Nb、Fe;(4)其他合金元素和Fe;投放间隔的时间为25-28分钟,投放后吹氩搅拌均匀;
(3)加热穿孔,将所述坯料加热至1150-1160℃下穿孔,得到管坯,并且控制穿孔偏心率小于7%;
(4)热处理。
3.根据权利要求2所述的易加工无缝钢管材料的生产方法,其特征在于:所述的热处理是:将管坯以23-25℃/s速度加热到800-820℃,保温10-20分钟,再以23-25℃/s速度加热到1010-1020℃,保温6-8分钟,再以240-250℃/小时速度降温到60-80℃;再以21-23℃/s速度加热到600-620℃,保温10-15分钟,再以21-23℃/s速度加热到910-920℃,保温2-3小时,再以220-240℃/s速度喷淋降温到320-330℃,再以180-190℃/s速度喷淋降温到60-80℃;再以20-22℃/s速度加热到570-580℃,保温1.5-2小时,取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的易加工无缝钢管材料的生产方法,其特征在于:所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:废铁粉末20-24、纳米二氧化钛0.5-1、纳米云母粉0.5-1、独居石3-5、氧化钡2-4、氧化钙6-8、三氧化二铬2-4、膨胀石墨4-6;制备方法是将独居石粉碎,与废铁粉末加热至熔融状态,加入独居石、氧化钡、氧化钙、三氧化二铬、膨胀石墨搅拌均匀,在真空中脱气;将所得粉末在0.7-1Kpa下压制成坯,然后,在1210-1240℃下煅烧1-2小时,冷却后,再粉碎成100-200目粉末,与其他剩余成分混合均匀,即得。
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