CN104962830A - 一种无缝钢管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无缝钢管的制造方法，包括以下步骤：炼钢：将钢水在钢包内化开渣后喂入SiCaBa合金芯线并将渣膨成泡沫渣；根据渣况调整渣量、渣的碱度及流动性，加入SiC粉、硅钙(钡)、硅铁、电石将精炼渣还原处理至白渣；添加合金元素,其中：碳：0.13-0.20％，硅：0.25-0.50％，锰：0.9-1.3％，磷：≤0.030％，硫：≤0.030％，钒：0.03-0.10％，铝：0.015-0.040％，铬≤0.20％，镍≤0.10％，钼≤0.10％，钛≤0.10％，铜≤0.20％；倒出部分精炼渣，保留钢水表层小于或等于100mm的渣层厚度；在真空下进行搅拌；在破真空后，喂入直径为12mm的铝线；喂纯钙线做夹杂物变性处理；用氩气吹使钢水均匀；连铸；轧制；热处理；矫直；探伤。实现无缝钢管具有高强度和高韧性，低碳当量，具有良好的焊接性能，提高了使用可靠性和安全性。

Description

一种无缝钢管的制造方法

技术领域

本发明属于无缝钢管技术领域，尤其涉及一种无缝钢管的制造方法。

背景技术

现阶段，汽车前置顶用液压油缸使用的无缝钢管一般为：27SiMn无缝钢管和45号钢无缝钢管，其制造工艺均为钢管热轧后直接加工使用或冷拔后使用，采用这种制造方法加工成的液压油缸强度低、韧性差、缸体内应力大、焊接性能不良。从而液压油缸在使用过程中，经常在焊接处理处发生断裂、频繁爆缸等恶性事故，进而造成重大的伤亡事故以及财产损失。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种无缝钢管的制造方法，旨在解决现有技术制造的无缝钢管用于液压油缸时，由于强度低、韧性差，导致发生断裂、爆缸等恶性事故，造成重大的伤亡事故以及财产损失的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种无缝钢管的制造方法，包括以下步骤：

(1)炼钢：

a、将钢水在钢包内化开渣后，且温度在1560℃-1590℃时喂入5m/t的SiCaBa合金芯线，在所述钢水强脱氧的同时，将精炼渣形成泡沫渣；

b、根据渣况调整渣量、渣的碱度及流动性，加入SiC粉、硅钙(钡)、硅铁、电石将精炼渣还原处理成为白渣；

c、在温度1580℃-1620℃时，添加合金元素进行成份配比；除所述钢水外，所述合金元素的组成及所占的质量百分比分别为：碳：0.13-0.20％，硅：0.25-0.50％，锰：0.9-1.3％，磷：≤0.030％，硫：≤0.030％，钒：0.03-0.10％，铝：0.015-0.040％，铬≤0.20％，镍≤0.10％，钼≤0.10％，钛≤0.10％，铜≤0.20％；

d、倒出部分精炼渣，所述钢水表层保留小于或等于100mm的渣层厚度；

e、在真空度67Pa以下，按照氩气80-160L/min量进行搅拌15-18分钟；

f、在破真空后，喂入直径为12mm的铝线进行终脱氧；之后，每吨钢水喂入纯钙线1.5-2m做夹杂物变性处理；

g、用氩气软吹至少8min，使所述钢水继续净化；

h、连铸形成实心圆柱体；

(2)轧制：

将所述实心圆柱体加热至1080℃-1240℃时进行轴向穿内孔，使之成为空心管体；

降温至1080℃-1240℃时进行荒管轧制；

降温至780℃-880℃时进行张力减径，形成光管；

(3)热处理：

将所述空心管体加热至880℃-960℃，并根据所述空心管体的壁厚保温15-45分钟；

在所述空心管体的外表面淋水、内表面喷水淬火冷却至常温；

再次将所述空心管体加热至500℃-650℃，并根据所述空心管体的壁厚保温30-90分钟；

(4)矫直；

(5)探伤。

作为一种改进，在步骤(1)中的c工序之后，根据检测的结果，加入钒铁进行调整所述合金元素在所述钢水内的含量并实现精调配比。

作为进一步的改进，步骤(2)中，所述实心圆柱体在环形炉内进行加热，所述环形炉的加热温度为1240℃-1320℃。

作为再进一步的改进，在步骤(3)中，所述空心管体在转动中进行淋水和喷水。

作为更进一步的改进，步骤(4)中，所述矫直在400℃-500℃时进行，所述矫直步骤后进行自然冷却。

由于采用了上述技术方案，本发明实施例所提供的一种无缝钢管的制造方法的有益效果是：

通过上述步骤加工的无缝钢管，其性能指标达到：屈服强度≥655MPa，抗拉强度≥750MPa，伸长率≥16％，纵向全尺寸夏比冲击功-20℃≥40J，同时实现了该无缝钢管具有高强度和高韧性(包括冲击韧性)的同时，与27SiMn无缝钢管和45号钢无缝钢管相比，大大降低了碳当量，达到了具有良好焊接性能的目的，进而当应用在液压油缸时，大大提高了使用可靠性和安全性，能有效解决频繁发生断裂、爆缸等恶性事故，造成重大的伤亡事故以及财产损失的问题。

由于加入钒铁进行调整合金元素在钢水内的含量并实现精调配比，从而保证了钢水与合金元素混合的均匀性，进而保证了铸造成型的实心圆柱体的质量，为保证无缝钢管的质量及具有良好的焊接性能提供了有效保障。

由于实心圆柱体在环形炉内进行加热，从而保证实心圆柱体整体加热的均匀性，为下一工序的加工奠定良好的基础。

由于空心管体在转动中进行淋水和喷水，从而保证空心管体的整体冷却均匀，进而保证了空心管体的质量和结构强度。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种无缝钢管的制造方法，包括以下步骤：

(1)炼钢：

a、将钢水在钢包内化开渣后，且温度在1560℃-1590℃时喂入5m/t的SiCaBa合金芯线进行强脱氧，在钢水强脱氧的同时，将精炼渣形成(膨成)泡沫渣，进而通过泡沫渣提高了吸附夹杂能力，使钢水含氧量达到洁净钢的工艺要求范围；

b、根据渣况调整渣量、渣的碱度及流动性，加入SiC粉、硅钙(钡)、硅铁、电石将渣还原处理至白渣；

c、为保证后续工作的正常进行，在温度1580℃-1620℃时，添加合金元素进行成份粗调配比；除钢水外，该合金元素的组成及所占的质量百分比分别为：碳(提高钢的强度和淬透性能)：0.13-0.20％，硅(用作脱氧剂和还原剂，能够提高钢的强度，增加钢的淬透性和抗回火性)：0.25-0.50％，锰(提高钢的韧性及强度，提高钢的淬透性)：0.9-1.3％，磷：≤0.030％，硫：≤0.030％，钒(细化钢的晶粒，提高钢的强度、屈强比和韧性，改善钢的焊接性能)：0.03-0.10％，铝(细化钢的晶粒，提高钢的低温韧性)：0.015-0.040％，铬≤0.20％，镍≤0.10％，钼≤0.10％，钛≤0.10％，铜≤0.20％；

之后，根据检测的结果，加入钒铁进行调整合金元素在钢水内的含量、成份，使之达到工艺要求并实现精调配比；

d、倒出部分精炼渣，使钢水表层的渣层厚度小于或等于100mm，不仅可以用于脱硫脱磷，还可以提高真空脱气效果；同时，渣层厚度小了，下一工序中的搅拌程度也会小，减少了对设备的冲刷，为下一工序奠定基础；

e、在真空度67Pa以下，按照氩气80-160L/min量进行搅拌15-16分钟，从而实现在确保真空度和保证脱气时间的前提下，根据渣层的厚度控制钢水搅拌状态；

f、在破真空后(即：非真空状态)，喂入直径为12mm的铝线进行终脱氧(铝线单重0.3kg/m，按100％回收喂到0.02％)，不仅保证了铝含量，而且保证了脱氧效果；之后，每吨钢水喂入纯钙线1.5-2m做夹杂物变性处理；

g、用氩气软吹至少8min，使钢水继续净化；

h、连铸形成实心圆柱体；

(2)轧制：

将实心圆柱体在环形炉内进行加热，环形炉的加热温度为1240℃-1320℃，该实心圆柱体加热至1080℃-1240℃时进行轴向穿内孔，使之成为空心管体；

降温至1080℃-1240℃时进行荒管轧制(即：粗轧制)；

降温至780℃-880℃时进行张力减径，形成光管(即：精轧制)；

(3)热处理：

将空心管体加热至880℃-960℃，使空心管体的金相组织(奥氏体)均匀，并根据空心管体的壁厚保温15-45分钟，从而保证空心管体加热充分，且温度均匀，防止加热时间过长而造成组织粗大，影响性能；

将空心管体置于转动装置上并带动空心管体转动，然后在空心管体的外表面淋水、内表面喷水淬火冷却至常温；

再次将空心管体加热至500℃-650℃，使空心管体的金相组织(回火索氏体)均匀，为保证钢管具有足够的强度和韧性，并根据空心管体的壁厚保温30-90分钟；

(4)矫直：降温至400℃-500℃时进行；

(5)自然冷却(空冷)；

(6)探伤。

为了证明本发明实施例所提供的一种无缝钢管的制造方法的效果，下述给出了优选的三种实施方案，

实施例一：

本实施例的步骤与上述所述的步骤相同，合金元素的配比为：

碳：0.19％；硅：0.30％；锰：1.21％；磷：0.009％；硫：0.01％；铬：0.021％；镍：0.027％；钼：0.001％；钛：0.004％；钒：0.046％；铜：0.039％；铝：0.025％；碳当量：0.41％；其余为钢水。

实施例二：

本实施例与实施例一相同，其区别在于合金元素的配比，本实施例合金元素的配比为：

碳：0.17％；硅：0.28％；锰：1.07％；磷：0.009％；硫：0.011％；铬：0.022％；镍：0.028％；钼：0.001％；钛：0.004％；钒：0.041％；铜：0.038％；铝：0.015％；碳当量：0.37％；其余为钢水。

实施例三：

本实施例与实施例一相同，其区别在于合金元素的配比，本实施例合金元素的配比为：

碳：0.15％；硅：0.27％；锰：0.98％；磷：0.009％；硫：0.011％；铬：0.022％；镍：0.028％；钼：0.001％；钛：0.004％；钒：0.041％；铜：0.038％；铝：0.015％；碳当量：0.33％；其余为钢水。

三个实施例所达到的性能指标详见表一：

表一

由表一的性能指标可知：

其中，实施例一所制造的无缝钢管的拉伸性能最高，实施例三所制造的无缝钢管的拉伸性能处于设计要求下限，实施例二所制造的无缝钢管的拉伸性能居于实施例一和实施例三之间。

同时，对三者进行综合分析，实施例一：适合应用于力学性能要求非常高而焊接性能要求较高的环境中；实施例二：适合应用于力学性能和焊接性能均要求非常高的环境中；实施例三：适合用于力学性能要求较高而焊接性能要求非常高的环境中。

综上所述，通过上述步骤加工的无缝钢管，其性能指标达到：屈服强度≥655MPa，抗拉强度≥750MPa，伸长率≥16％，纵向全尺寸夏比冲击功-20℃≥40J，同时实现了该无缝钢管具有高强度和高韧性(包括冲击韧性)的同时，与27SiMn无缝钢管和45号钢无缝钢管相比，大大降低了碳当量，达到了具有良好焊接性能的目的，进而当应用在液压油缸时，大大提高了使用可靠性和安全性，能有效解决频繁发生断裂、爆缸等恶性事故，造成重大的伤亡事故以及财产损失的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无缝钢管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)炼钢：

a、将钢水在钢包内化开渣后，且温度在1560℃-1590℃时喂入5m/t的SiCaBa合金芯线，在所述钢水强脱氧的同时，将精炼渣形成泡沫渣；

b、根据渣况调整渣量、渣的碱度及流动性，加入SiC粉、硅钙(钡)、硅铁、电石将精炼渣还原处理成为白渣；

c、在温度1580℃-1620℃时，添加合金元素进行成份配比；除所述钢水外，所述合金元素的组成及所占的质量百分比分别为：碳：0.13-0.20％，硅：0.25-0.50％，锰：0.9-1.3％，磷：≤0.030％，硫：≤0.030％，钒：0.03-0.10％，铝：0.015-0.040％，铬≤0.20％，镍≤0.10％，钼≤0.10％，钛≤0.10％，铜≤0.20％；

d、倒出部分精炼渣，所述钢水表层保留小于或等于100mm的渣层厚度；

e、在真空度67Pa以下，按照氩气80-160L/min量进行搅拌15-18分钟；

f、在破真空后，喂入直径为12mm的铝线进行终脱氧；之后，每吨钢水喂入纯钙线1.5-2m做夹杂物变性处理；

g、用氩气软吹至少8min，使所述钢水继续净化；

h、连铸形成实心圆柱体；

(2)轧制：

将所述实心圆柱体加热至1080℃-1240℃时进行轴向穿内孔，使之成为空心管体；

降温至1080℃-1240℃时进行荒管轧制；

降温至780℃-880℃时进行张力减径，形成光管；

(3)热处理：

将所述空心管体加热至880℃-960℃，并根据所述空心管体的壁厚保温15-45分钟；

在所述空心管体的外表面淋水、内表面喷水淬火冷却至常温；

再次将所述空心管体加热至500℃-650℃，并根据所述空心管体的壁厚保温30-90分钟；

(4)矫直；

(5)探伤。

2.根据权利要求1所述的一种无缝钢管的制造方法，其特征在于，在步骤(1)中的c工序之后，根据检测的结果，加入钒铁进行调整所述合金元素在所述钢水内的含量并实现精调配比。

3.根据权利要求1或2所述的一种无缝钢管的制造方法，其特征在于，步骤(2)中，所述实心圆柱体在环形炉内进行加热，所述环形炉的加热温度为1240℃-1320℃。

4.根据权利要求3所述的一种无缝钢管的制造方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述空心管体在转动中进行淋水和喷水。

5.根据权利要求4所述的一种无缝钢管的制造方法，其特征在于，步骤(4)中，所述矫直在400℃-500℃时进行，所述矫直步骤后进行自然冷却。