CN104946975A

CN104946975A - 旋挖钻机钻杆用无缝钢管的原料钢及其冶炼方法

Info

Publication number: CN104946975A
Application number: CN201510408529.1A
Authority: CN
Inventors: 王婀娜; 尹人洁; 童宗圣; 鄢勇; 张涛
Original assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2015-09-30

Abstract

本发明属于无缝钢管领域，具体涉及一种旋挖钻机钻杆用无缝钢管的原料钢及其冶炼方法。本发明提供一种无缝钢管用原料钢，该钢的化学成份及其重量百分比为：C 0.12～0.16％、Si 0.20～0.40％、Mn 1.45～1.60％、V 0.03～0.06％、Al 0.02～0.05％、余量为Fe和不可避免的杂质。采用该钢加工得到的无缝钢管适用于生产旋挖钻机钻杆。

Description

旋挖钻机钻杆用无缝钢管的原料钢及其冶炼方法

技术领域

本发明属于无缝钢管领域，具体涉及一种旋挖钻机钻杆用无缝钢管的原料钢及其冶炼方法。

背景技术

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。旋挖钻机以其高效率、低污染等特性，日前己成为国内铁路及高速公路桥梁桩基础施工的主要施工设备，而随着国家基础建设投资的加人，旋挖钻机的需求量激增。

旋挖钻机钻杆是旋挖钻机的关键部件，旋挖钻机钻杆由数节钻杆组合而成，每节钻杆由无缝钢管及焊接在其上的内外驱动键组成。

旋挖钻机钻杆用无缝钢管，在钢种成分设计上一般都采用C、Mn钢，钻杆的强度低，不能很好的满足中国地质的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种原料钢，采用该钢加工得到的无缝钢管适用于生产旋挖钻机钻杆。

本发明的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种无缝钢管用原料钢，该钢的化学成份及其重量百分比为：C 0.12～0.16％、Si 0.20～0.40％、Mn 1.45～1.60％、V 0.03～0.06％、Al 0.02～0.05％、余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步，所述的不可避免的杂质包括Cu、Ni、Cr、Mo、Nb、Ti和B，其含量分别为：Cu≤0.20％、Ni≤0.50％、Cr≤0.20％、Mo≤0.10％、Nb≤0.05％、Ti≤0.025％、B≤0.0005％。

进一步，所述无缝钢管用原料钢中：Nb+V≤0.1％，Nb+V+Ti≤0.12％。

进一步，所述无缝钢管用原料钢中：钢的碳当量CEV≤0.44％，CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。

所述不可避免的杂质中P≤0.020、S≤0.015。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述无缝钢管用原料钢的冶炼方法，包括初练和精炼，其中，初炼工序中，钢水终点控制C≥0.06、P≤0.012，出钢温度1620～1660℃，出钢过程进行脱氧合金化处理；精炼工序中，采用钢包炉进行炉外精炼，出钢温度1595～1610℃。

该冶炼方法可精确控制钢水成分，提高产品的稳定性。

上述无缝钢管用原料钢在旋挖钻机钻杆用无缝钢管中的用途，即上述原料钢用来制备旋挖钻杆机钻杆用无缝钢管。

旋挖钻机钻杆，其采用权利要求上述旋挖钻机钻杆用无缝钢管制得。

旋挖钻机，其包括上述旋挖钻杆机钻杆。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种适合生产旋挖钻机钻杆的无缝钢管用钢，采用该钢加工得到的无缝钢管适用于生产旋挖钻机钻杆，该原料钢制得的无缝管用钢具有良好的经济性、优良的焊接性能、高的力学强度和高韧性，可满足旋挖钻机钻杆打孔的要求。

具体实施方式

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种旋挖钻机钻杆用无缝钢管的原料钢，该钢的化学成份及其重量百分比为：C 0.12～0.16％、Si 0.20～0.40％、Mn 1.45～1.60％、V 0.030～0.060％、Al 0.02～0.05％、余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明限定V 0.030～0.060％，主要原因在于：(1)通过加入少量的V热轧可有效地细化晶粒：氮化物将通过质点钉扎晶界的机制而明显阻止奥氏体晶界的迁移，阻止其晶粒长大，因而使之在热加工之前就具备了较小的奥氏体晶粒，为进一步细化铁素体晶粒提供了有利的条件；在奥氏体形变过程中，通过固溶的溶质原子拖曳和应变诱导沉淀析出的微合金碳、氮化物质点对晶界和亚晶界的钉扎作用，可显著阻止形变奥氏体的再结晶，从而通过由未再结晶奥氏体发生的相变而获得细小的相变组织；总之热扎时可细化晶粒。(2)在热成型过程中，V的碳、氮化合物从奥氏体中析出或在相变过程中在相界析出(相间沉淀)，或在最终冷却过程中从过饱和铁素体中析出，可达到沉淀强化的目的；沉淀析出强化的目的就是提高、稳定钻杆的力学性能(屈服、抗张)；如V含量过多，则会影响旋挖机钻杆的金相组织，近而影响钻杆到使物理性能中的冲击韧性变差、延伸率变小，当然如在生产过程中发现有此异常，可通过热处理手段进行挽救，这样势必会增加不必要的成本，因此本发明限定V在0.030～0.060％。

进一步，所述旋挖钻机钻杆用无缝钢管的原料钢中：Nb+V≤0.1％，Nb+V+Ti≤0.12％。不需要太多的微合金元素，微合金元素超过一定的量对钻杆的整体性能有害无益。

进一步，所述生产旋挖钻机钻杆的无缝钢管用钢中：钢的碳当量CEV≤0.44％，CEV＝C+(Mn/6)+[(Cr+Mo+V)/5]+[(Ni+Cu)/15]。影响焊接性能的主要因素是管体材料的化学成分。旋挖钻机钻杆用钢管的化学成分中含碳量对其焊接性的影响最为明显，通常把钢中合金元素含量对其焊接性的影响，按其作用换算成碳元素的相当含量，即用碳当量法评价金属材料的焊接性；碳当量越低焊接性能越好，碳当量越高焊接性能越差。在保证旋挖钻机钻杆用无缝钢管性能指标的前提下，尽可能降低碳当量，提高钻杆焊接性能。

本发明限定各元素在上述范围，从而实现旋挖钻机钻杆用无缝钢管高强度，高韧行，低碳当量相匹配，因此具有良好的经济性和优良的焊接性能，可满足旋挖钻机钻杆打孔的要求。冶炼方法可精确控制钢水成分，提高产品的稳定性，以满足高质量旋挖钻机钻杆用无缝钢管用钢对钢水质量的要求。

实施例1-4

1、冶炼操作

1.1初炼钢水控制

终点控制和出钢温度控制在：C≥0.06，P≤0.012，出钢温度1620-1660℃；脱氧合金化，BaSiAlCa加入量：按2.5～3.5kg/t，Al块加入量：按0.8～1.5kg/t；

1.2、钢包炉精炼

喂Al线，将成品Al控制在规定范围内，喂Ca-Si丝0.5～0.7kg/t。白渣保持时间25min，且每隔5分钟检查精炼渣的颜色；出钢温度：按1595～1605℃控制；。控制吹氩强度，保持钢液蠕动，严禁钢液裸露，净吹时间15min。

2、冶炼成分：冶炼成分如表1所示：

表1

实施例	C	Si	Mn	P	S	Cr	V	Mo	Ni	Cu	Al	Ti	Nb	B	W	CEV
																	1	0.13	0.26	1.51	0.009	0.009	0.08	0.047	0.04	0.03	0.06	0.047	0.015	0.033	0.0002	0.007	0.42
2	0.14	0.26	1.5	0.01	0.007	0.07	0.05	0.04	0.03	0.06	0.026	0.01	0.033	0.0003	0.01	0.43
																	3	0.14	0.26	1.48	0.009	0.007	0.07	0.05	0.03	0.03	0.06	0.027	0.01	0.031	0.0003	0.01	0.42
4	0.14	0.26	1.49	0.009	0.007	0.07	0.05	0.03	0.03	0.06	0.025	0.01	0.032	0.0003	0.01	0.42

Claims

1.无缝钢管用原料钢，其特征在于，该钢的化学成份及其重量百分比为：C 0.12～0.16％、Si 0.20～0.40％、Mn 1.45～1.60％、V 0.03～0.06％、Al 0.02～0.05％、余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的无缝钢管用原料钢，其特征在于，所述的不可避免的杂质包括Cu、Ni、Cr、Mo、Nb、Ti和B，其含量分别为：Cu≤0.20％、Ni≤0.50％、Cr≤0.20％、Mo≤0.10％、Nb≤0.05％、Ti≤0.025％、B≤0.0005％。

3.根据权利要求2所述的无缝钢管用原料钢，其特征在于，所述旋挖钻机钻杆用无缝钢管的原料钢中：Nb+V≤0.1％，Nb+V+Ti≤0.12％。

4.根据权利要求2或3所述的无缝钢管用原料钢，其特征在于，所述旋挖钻机钻杆用无缝钢管的原料钢中：钢的碳当量CEV≤0.44％，CEV＝C+Mn/6+[(Cr+Mo+V)/5]+[(Ni+Cu)/15]。

5.根据权利要求1～4任一项所述的无缝钢管用原料钢，其特征在于，所述不可避免的杂质包括P和S，其中，P≤0.020、S≤0.015。

6.利要求1～5任一项所述的无缝钢管用原料钢的冶炼方法，包括初练和精炼，其特征在于，初炼工序中，钢水终点控制C≥0.06、P≤0.012，出钢温度1620～1660℃；精炼工序中，出钢温度1595～1610℃。

7.无缝钢管用原料钢在旋挖钻机钻杆用无缝钢管中的用途，所述无缝钢管用原料钢为利要求1～5任一项所述的原料钢，或者采用权利要求6所述的方法制得。

8.旋挖钻机钻杆，其采用权利要求7所述的旋挖钻机钻杆用无缝钢管制得。

9.旋挖钻机，其包括权利要求8所述的钻杆。