CN104073735A - 一种耐低温异型钢管及其制备方法 - Google Patents

一种耐低温异型钢管及其制备方法 Download PDF

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杨日升
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Abstract

本发明涉及异型钢管技术领域，尤其是一种耐低温异型钢管及其制备方法，其化学成分的质量百分比为：C0.06-0.18、Si0.2-0.4、Ni2.4-3.2、Cr1.6-2.2、Mn1.1-1.3、Al0.5-0.8、Mo0.3-0.6、Nb0.12-0.24、Ti0.06-0.14、Nd0.04-0.07、N0.005-0.007、Cu0.08-0.18、P0.008-0.012、S0.001-0.004、Ce0.0005-0.001、Pr0.01-0.02，余量为Fe。(1)本发明的异型钢管，具有良好的低温冲击韧性，能够在-198℃以下的极低温区长期使用；抗疲劳寿命长、耐磨，耐腐蚀，精度高，焊接性好，钢管整体直度较好，残余应力低；(2)本发明的制备方法，生产工艺简单，成本低，具有良好的经济效益，适合大规模工业化生产。

Description

一种耐低温异型钢管及其制备方法
技术领域
本发明涉及异型钢管技术领域，尤其是一种耐低温异型钢管及其制备方法。
背景技术
异型钢管是一种具有中空截面的长条钢材，广泛用于汽车、火车、飞机、轮船以及航天发射器等构造部件、机械零部件、石油化工、地质钻探、纺织机械、无线电通讯、医疗卫生、竣工等各个领域。采用异型钢管制造环形零件，可以提高材料利用率，简化制造工艺，节约材料和加工工时。
随着低温设备用钢需求量不断增加，低温用刚的生产及性能的控制成为人们关注的问题。众所周知，一般结构钢随温度的降低发生由韧性到脆性的转变。结果结构或容器在转折温度或脆性状态下，即使在较低的应力水平下，也难免不发生低应力脆性破坏。因此，世界各国对低温下使用的材料，除要求一定的强度外，还要求有足够的韧性。从国外有关低温铸钢标准上看，要达到铸钢的成分要求并不难，但是，仅在成分上符合要求并不难保证在-120℃下的低温冲击韧性达到标准要求。现有的钢管材料在低温下冲击韧性低，容易发生低应力脆性破坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中钢管在低温下冲击韧性低、容易发生低应力脆性破坏的技术不足，提供一种低温下冲击韧性高的耐低温异型钢管及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种耐低温异型钢管，其化学成分的质量百分比为：C0.06-0.18、Si0.2-0.4、Ni2.4-3.2、Cr1.6-2.2、Mn1.1-1.3、Al0.5-0.8、Mo0.3-0.6、Nb0.12-0.24、Ti0.06-0.14、Nd0.04-0.07、N0.005-0.007、Cu0.08-0.18、P0.008-0.012、S0.001-0.004、Ce0.0005-0.001、Pr0.01-0.02，余量为Fe。
制备一种耐低温异型钢管的方法，所述制备方法如下：
(1)钢坯准备：以优质废钢和铁为原料，采用电弧炉熔炼，熔炼温度为1580-1620℃，待炉料熔清85-90％时，调整钢水温度为1630-1660℃，加入钢的造渣剂16-18kg/t，保温45-60min，扒渣，然后调整温度为1660-1700℃，脱氧20-30min，取样分析并按化学成分要求调整成分，当钢水温度达到1680-1700℃时出钢，出钢前在钢水中加入1.2-1.4kg/t钢的铝饼进行最终脱氧；连铸时进行电磁搅拌和雾化冷却，钢坯直径为280±2mm；
(2)穿孔：将钢坯在环形炉中均匀加热，加热温度为1280-1300℃，然后在锥形穿孔机上穿孔，穿孔温度控制位1230-1250℃；
(3)轧管：空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1150-1180℃，终轧温度为900-950℃，然后张力减轻，张力减轻温度为930-970℃；
(4)热处理：先热淬火处理，后热回火处理；
(5)将上述热处理后的管材经矫直、探伤、喷标识、包装等工序后，得成品。
进一步的，所述步骤(1)中造渣剂的制备方法如下：取石灰石20-30份、高岭土15-20份、钾长石6-15份、菱镁石6-10份、铁矿渣10-15份混合均匀，湿法球磨18h。烘干，900-950℃煅烧30min，冷却至室温，在10-20％的盐酸溶液中浸泡1-2h，过滤，滤渣水洗至中性，烘干，1230-1250℃煅烧30min，水淬，湿法球磨18h，过200目筛，烘干得产品。
进一步的，所述步骤(4)中的热淬火处理为：先升温至700-850℃，保温20-25min，再升温至850-900℃，保温40-50min，再急速冷却至350℃以下，再自然冷却。
进一步的，其化学成分的质量百分比为：C0.12、Si0.3、Ni2.8、Cr1.8、Mn1.2、Al0.6、Mo0.4、Nb0.18、Ti0.1、Nd0.06、N0.006、Cu0.14、P0.01、S0.003、Ce0.0008、Pr0.015，其余为Fe。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
(1)经本发明的异型钢管，具有良好的低温冲击韧性，能够在-198℃以下的极低温区长期使用；抗疲劳寿命长、耐磨，耐腐蚀，精度高，焊接性好，钢管整体直度较好，残余应力低；
(2)本发明的制备方法，生产工艺简单，成本低，具有良好的经济效益，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种耐低温异型钢管，其化学成分的质量百分比为：C0.06、Si0.2、Ni2.4、、Cr1.6、Mn1.1、Al0.5、Mo0.3、Nb0.12、Ti0.06、Nd0.04、N0.005、Cu0.08、P0.008、S0.001、Ce0.0005、Pr0.01，余量为Fe。
制备上述一种耐低温异型钢管的方法：
(1)钢坯准备：以优质废钢和铁为原料，采用电弧炉熔炼，熔炼温度为1580-1600℃，待炉料熔清85-86％时，调整钢水温度为1630-1640℃，加入钢的造渣剂16kg/t，保温45-60min，扒渣，然后调整温度为1660-1680℃，脱氧20-30min，取样分析并按化学成分要求调整成分，当钢水温度达到1680-1700℃时出钢，出钢前在钢水中加入1.2kg/t钢的铝饼进行最终脱氧；连铸时进行电磁搅拌和雾化冷却，钢坯直径为280±2mm；
(2)穿孔：将钢坯在环形炉中均匀加热，加热温度为1280-1300℃，然后在锥形穿孔机上穿孔，穿孔温度控制位1230-1250℃；
(3)轧管：空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1150-1180℃，终轧温度为900-950℃，然后张力减轻，张力减轻温度为930-950℃；
(4)热处理：先热淬火处理，后热回火处理；
热淬火处理方法为：先升温至700-850℃，保温20-25min，再升温至850-900℃，保温40-50min，再急速冷却至350℃以下，再自然冷却；
热回火处理为：回火温度650℃，保温时间15-20min。
(5)将上述热处理后的管材经矫直、探伤、喷标识、包装等工序后，得成品。
其中，步骤(1)中造渣剂的制备方法如下：取石灰石20份、高岭土15份、钾长石6份、菱镁石6份、铁矿渣10份混合均匀，湿法球磨18h。烘干，900-930℃煅烧30min，冷却至室温，在10-20％的盐酸溶液中浸泡1-2h，过滤，滤渣水洗至中性，烘干，1230-1250℃煅烧30min，水淬，湿法球磨18h，过200目筛，烘干得产品。
实施例2
一种耐低温异型钢管，其化学成分的质量百分比为：C0.18、Si0.4、Ni3.2、Cr2.2、Mn1.3、Al0.8、Mo0.6、Nb0.24、Ti0.14、Nd0.07、N0.007、Cu0.18、P0.012、S0.004、Ce0.001、Pr0.02，余量为Fe。
制备上述一种耐低温异型钢管的方法：
(1)钢坯准备：以优质废钢和铁为原料，采用电弧炉熔炼，熔炼温度为1600-1620℃，待炉料熔清85-90％时，调整钢水温度为1640-1660℃，加入钢的造渣剂17kg/t，保温45-60min，扒渣，然后调整温度为1680-1700℃，脱氧20-30min，取样分析并按化学成分要求调整成分，当钢水温度达到1680-1700℃时出钢，出钢前在钢水中加入1.3kg/t钢的铝饼进行最终脱氧；连铸时进行电磁搅拌和雾化冷却，钢坯直径为280±2mm；
(2)穿孔：将钢坯在环形炉中均匀加热，加热温度为1280-1300℃，然后在锥形穿孔机上穿孔，穿孔温度控制位1230-1250℃；
(3)轧管：空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1150-1180℃，终轧温度为900-950℃，然后张力减轻，张力减轻温度为950-970℃；
(4)热处理：先热淬火处理，后热回火处理；
热淬火处理方法为：先升温至700-850℃，保温20-25min，再升温至850-900℃，保温40-50min，再急速冷却至350℃以下，再自然冷却；
热回火处理为：回火温度650℃，保温时间15-20min。
(5)将上述热处理后的管材经矫直、探伤、喷标识、包装等工序后，得成品。
其中，步骤(1)中造渣剂的制备方法如下：取石灰石30份、高岭土20份、钾长石15份、菱镁石10份、铁矿渣15份混合均匀，湿法球磨18h。烘干，900-950℃煅烧30min，冷却至室温，在10-20％的盐酸溶液中浸泡1-2h，过滤，滤渣水洗至中性，烘干，1230-1250℃煅烧30min，水淬，湿法球磨18h，过200目筛，烘干得产品。
实施例3
一种耐低温异型钢管，其化学成分的质量百分比为：C0.12、Si0.3、Ni2.8、Cr1.8、Mn1.2、Al0.6、Mo0.4、Nb0.18、Ti0.1、Nd0.06、N0.006、Cu0.14、P0.01、S0.003、Ce0.0008、Pr0.015，其余为Fe。
制备上述一种耐低温异型钢管的方法：
(1)钢坯准备：以优质废钢和铁为原料，采用电弧炉熔炼，熔炼温度为1580-1600℃，待炉料熔清85-86％时，调整钢水温度为1630-1640℃，加入钢的造渣剂18kg/t，保温45-60min，扒渣，然后调整温度为1660-1680℃，脱氧20-30min，取样分析并按化学成分要求调整成分，当钢水温度达到1680-1700℃时出钢，出钢前在钢水中加入1.4kg/t钢的铝饼进行最终脱氧；连铸时进行电磁搅拌和雾化冷却，钢坯直径为280±2mm；
(2)穿孔：将钢坯在环形炉中均匀加热，加热温度为1280-1300℃，然后在锥形穿孔机上穿孔，穿孔温度控制位1230-1250℃；
(3)轧管：空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1150-1180℃，终轧温度为900-950℃，然后张力减轻，张力减轻温度为930-950℃；
(4)热处理：先热淬火处理，后热回火处理；
热淬火处理方法为：先升温至700-850℃，保温20-25min，再升温至850-900℃，保温40-50min，再急速冷却至350℃以下，再自然冷却；
热回火处理为：回火温度650℃，保温时间15-20min。
(5)将上述热处理后的管材经矫直、探伤、喷标识、包装等工序后，得成品。
其中，步骤(1)中造渣剂的制备方法如下：取石灰石25份、高岭土18份、钾长石10份、菱镁石8份、铁矿渣12份混合均匀，湿法球磨18h。烘干，900-950℃煅烧30min，冷却至室温，在10-20％的盐酸溶液中浸泡1-2h，过滤，滤渣水洗至中性，烘干，1230-1250℃煅烧30min，水淬，湿法球磨18h，过200目筛，烘干得产品。
实施例3为最佳实施例。
尽管上述实施例已对本发明的技术方案进行了详细地描述，但是本发明的技术方案并不限于以上实施例，在不脱离本发明的思想和宗旨的情况下，对本发明的技术方案所做的任何改动都将落入本发明的权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种耐低温异型钢管，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：C0.06-0.18、Si0.2-0.4、Ni2.4-3.2、Cr1.6-2.2、Mn1.1-1.3、Al0.5-0.8、Mo0.3-0.6、Nb0.12-0.24、Ti0.06-0.14、Nd0.04-0.07、N0.005-0.007、Cu0.08-0.18、P0.008-0.012、S0.001-0.004、Ce0.0005-0.001、Pr0.01-0.02，余量为Fe。
2.制备如权利要求1所述的一种耐低温异型钢管的方法，其特征在于，所述制备方法如下：
(1)钢坯准备：以优质废钢和铁为原料，采用电弧炉熔炼，熔炼温度为1580-1620℃，待炉料熔清85-90％时，调整钢水温度为1630-1660℃，加入钢的造渣剂16-18kg/t，保温45-60min，扒渣，然后调整温度为1660-1700℃，脱氧20-30min，取样分析并按化学成分要求调整成分，当钢水温度达到1680-1700℃时出钢，出钢前在钢水中加入1.2-1.4kg/t钢的铝饼进行最终脱氧；连铸时进行电磁搅拌和雾化冷却，钢坯直径为280±2mm；
(2)穿孔：将钢坯在环形炉中均匀加热，加热温度为1280-1300℃，然后在锥形穿孔机上穿孔，穿孔温度控制位1230-1250℃；
(3)轧管：空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1150-1180℃，终轧温度为900-950℃，然后张力减轻，张力减轻温度为930-970℃；
(4)热处理：先热淬火处理，后热回火处理；
(5)将上述热处理后的管材经矫直、探伤、喷标识、包装等工序后，得成品。
3.根据权利要求2所述的制备如权利要求1所述的一种耐低温异型钢管的方法，其特征在于，所述步骤(1)中造渣剂的制备方法如下：取石灰石20-30份、高岭土15-20份、钾长石6-15份、菱镁石6-10份、铁矿渣10-15份混合均匀，湿法球磨18h。烘干，900-950℃煅烧30min，冷却至室温，在10-20％的盐酸溶液中浸泡1-2h，过滤，滤渣水洗至中性，烘干，1230-1250℃煅烧30min，水淬，湿法球磨18h，过200目筛，烘干得产品。
4.根据权利要求2所述的制备如权利要求1所述的一种耐低温异型钢管的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的热淬火处理为：先升温至700-850℃，保温20-25min，再升温至850-900℃，保温40-50min，再急速冷却至350℃以下，再自然冷却。
5.根据权利要求1所述的一种耐低温异型钢管，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：C0.12、Si0.3、Ni2.8、Cr1.8、Mn1.2、Al0.6、Mo0.4、Nb0.18、Ti0.1、Nd0.06、N0.006、Cu0.14、P0.01、S0.003、Ce0.0008、Pr0.015，其余为Fe。
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