CN105385828A - 无缝钢管的调质热处理方法 - Google Patents

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杨旭
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Abstract

本发明涉及无缝钢管的调质热处理方法，属于钢管热处理领域。本发明解决的技术问题是提供无缝钢管的调质热处理方法。该方法包括淬火和回火，其中，淬火采用如下方法：先将无缝钢管感应加热至淬火温度以下0～50℃，再将其放入淬火炉内，保证其温度为淬火温度，并保温，然后冷却；回火采用如下方法：将无缝钢管感应加热至回火温度以下0～50℃，再将其放入回火炉内，保证其温度为回火温度，并保温，然后空冷至室温。本发明方法单位时间热处理产量高，钢管的氧化烧损小。通过本发明的方法，能够保证热处理后的钢管的性能稳定，降低成产成本，提高生产效率。

Description

无缝钢管的调质热处理方法
技术领域
本发明涉及无缝钢管的调质热处理方法，属于钢管热处理领域。
背景技术
在无缝钢管的生产过程中，为了获得所需的性能，需要对其进行热处理，无缝钢管的热处理一般包括退火、正火、淬火和回火。淬火是将无缝钢管加热至相变温度以上的给定温度，保温一定时间，然后快速冷却的一种热处理工艺。淬火目的在于为了获得马氏体，以便在适当温度回火后，获得所需力学性能。回火是将无缝钢管加热到奥氏体向珠光体转变温度以下的某一温度，经适当保温后，冷到室温的热处理工艺。回火目的在于获得无缝钢管所需的组织和性能。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质热处理。
传统的调质热处理通常在连续式步进热处理生产线上进行，连续式步进热处理线通常包括步进式淬火炉和步进式回火炉。钢管通常先进淬火炉，在加热段升温到淬火温度，到保温段保温一段时间后出炉水冷，再进回火炉，在加热段升温到回火温度，到保温段保温一段时间后出炉空冷，完成调质处理。淬火炉及回火炉多采用燃气加热，其加热时间长，钢管在炉内的时间长，单位时间热处理产量低，钢管的氧化烧损大，使制造成本增加，制造效率降低。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供无缝钢管的调质热处理方法。
本发明无缝钢管的调质热处理方法，包括淬火和回火，其中，淬火采用如下方法：先将无缝钢管感应加热至淬火温度以下0～50℃，再将其放入淬火炉内，保证其温度为淬火温度，并保温，然后加速冷却；
回火采用如下方法：将无缝钢管感应加热至回火温度以下0～50℃，再将其放入回火炉内，保证其温度为回火温度，并保温，然后空冷至室温。
进一步的，淬火和回火时的感应加热均采用感应线圈来进行。
作为优选方案，感应线圈的电流频率为80～200Hz。
进一步的，淬火时，保温时间为10～30min，回火时，保温时间为30～60min。
其中，所述淬火炉和回火炉均为步进式燃气炉。
其中，所述加速冷却为水冷、气冷或水雾冷却。
本发明在传统的连续式步进热处理生产线的基础上进行了改进，采用感应圈和步进式燃气炉结合的热处理生产线，单位时间热处理产量高，钢管的氧化烧损小。通过本发明的方法，能够保证热处理后的钢管的性能稳定，降低成产成本，提高生产效率。
具体实施方式
本发明无缝钢管的调质热处理方法，包括淬火和回火，其中，淬火采用如下方法：先将无缝钢管感应加热至淬火温度以下0～50℃，再将其放入淬火炉内，保证其温度为淬火温度，并保温，然后加速冷却；
回火采用如下方法：将无缝钢管感应加热至回火温度以下0～50℃，再将其放入回火炉内，保证其温度为回火温度，并保温，然后空冷至室温。
淬火温度以下0～50℃是指低于淬火温度50℃到淬火温度这一温度范围，回火温度以下0～50℃是指低于回火温度50℃到回火温度这一温度范围。
其中，所述淬火温度和回火温度根据钢的成分、原始组织和性能要求来确定。其确定方法为现有技术，在生产实践中选择淬火温度和回火温度时，要考虑生产的无缝钢管的化学成分、技术要求、尺寸形状以及原始组织以及冷却介质等诸多因素，对加热温度和回火温度进行适当调整。例如，按API5CT标准L80-1钢级生产规格为244.48*11.05的套管，采用20CrMo，其淬火温度可选择900℃，回火温度可为650℃。
感应加热的速度快，加热时间短，可在数秒内即达到要求。淬火时，感应加热由于加热速度比炉体加热速度快得多，因此其马氏体组织更细小，相应的硬度也更高。但是，感应加热的无缝钢管会存在局部温度不均的问题，同时由于感应加热时间短，限制了碳化物的溶解时间，珠光体层间的碳化物仍残留在奥氏体中，并保留在随后转变的马氏体组织中。通过将其放入加热炉内，可起到均温和保温的作用，同时增加了碳化物的溶解时间，以保证所得钢管的性能稳定。
进一步的，无缝钢管在感应加热时，可采用环形感应线圈进行加热。无缝钢管放在交流环形感应线圈中，在交变磁场作用下被加热。所述感应线圈的电流频率为80～200Hz，优选感应线圈的电流频率为90～160Hz，钢管壁厚越厚，则频率越低，无缝钢管在感应线圈中的加热时间由钢管升温达到设定温度所需时间而定。
淬火时，保温时间根据钢管壁厚而定，回火时，保温时间也根据钢管壁厚而定。为了获得性能稳定的无缝钢管，淬火时，保温时间优选为10～30min，回火时，保温时间优选为30～60min。
本发明所述淬火炉和回火炉均为本领域常用的加热炉，优选为步进式燃气炉。
进一步的，淬火时，加速冷却优选为水冷、气冷或水雾冷却。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
按API5CT标准L80-1钢级生产规格为244.48*11.05的套管，钢种采用20CrMo，具体成分见表1，生产工艺流程：电炉炼钢→连铸280坯→340连轧机组热轧→调质热处理→探伤、水压、检查、包装。
表120CrMo钢的化学成分
C Si Mn P S Cr Mo Al Ti
0.15 0.22 0.65 0.016 0.004 1.03 0.39 0.025 0.01
20CrMo套管在感应加热+连续式步进炉生产线上进行调质热处理，套管在进淬火炉前经过感应加热圈加热到860～880℃，再进淬火炉进行保温后，冷却；套管在进回火炉前经过感应加热圈加热到610～630℃，再进回火炉进行保温后，空冷。具体工艺参数如下：感应线圈的电流频率为140Hz，淬火温度为900℃，淬火保温时间为15分钟，淬火冷却使用水淬，回火温度为650℃，回火保温时间为45分钟。热处理后所得套管的力学性能见表2，全部满足标准要求。
表220CrMo的力学性能
实施例2
按API5CT标准L80-1钢级生产规格为273.05*20.24的套管，钢种采用20CrMo，具体成分见表1，生产工艺流程：电炉炼钢→连铸280坯→340连轧机组热轧→调质热处理→探伤、水压、检查、包装。
20CrMo套管在感应加热+连续式步进炉生产线上进行调质热处理，套管在进淬火炉前经过感应加热圈加热到850～860℃，再进淬火炉加热到淬火温度进行保温后，冷却；套管在进回火炉前经过感应加热圈加热到620～640℃，再进回火炉加热到回火温度进行保温后，空冷。具体工艺参数如下：感应线圈的电流频率为90Hz，淬火温度为900℃，淬火保温时间为30分钟，淬火冷却使用水淬，回火温度为650℃，回火保温时间为60分钟。热处理后所得套管的力学性能见表3，全部满足标准要求。
表320CrMo的力学性能
实施例3
按API5CT标准L80-1钢级生产规格为177.8*9.19的套管，钢种采用20CrMo，具体成分见表1，生产工艺流程：电炉炼钢→连铸280坯→340连轧机组热轧→调质热处理→探伤、水压、检查、包装。
20CrMo套管在感应加热+连续式步进炉生产线上进行调质热处理，套管在进淬火炉前经过感应加热圈加热到865～875℃，再进淬火炉加热到淬火温度进行保温后，冷却；套管在进回火炉前经过感应加热圈加热到600～620℃，再进回火炉加热到回火温度进行保温后，空冷。具工艺参数如下：感应线圈的电流频率为160Hz，淬火温度为900℃，淬火保温时间为10分钟，淬火冷却使用水淬，回火温度为650℃，回火保温时间为30分钟。热处理后所得套管的力学性能见表4，全部满足标准要求。
表420CrMo的力学性能
续表4
31A 650 785 27 92.2 99.5 112 101
31B 635 770 29.5 111 98.3 108 106
31A1 640 780 28 110 105 107 107
31B1 620 740 26.5 106 102 95.7 101
32A 640 765 26 102 105 107 105
32B 640 770 28 107 97.1 115 106
32A1 620 740 29 107 113 106 109
32B1 590 710 29 111 94.8 105 104

Claims (6)

1.无缝钢管的调质热处理方法，包括淬火和回火，其特征在于：
淬火采用如下方法：先将无缝钢管感应加热至淬火温度以下0～50℃，再将其放入淬火炉内，保证其温度为淬火温度，并保温，然后加速冷却；
回火采用如下方法：将无缝钢管感应加热至回火温度以下0～50℃，再将其放入回火炉内，保证其温度为回火温度，并保温，然后空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的无缝钢管的调质热处理方法，其特征在于：淬火和回火时的感应加热均采用感应线圈来进行。
3.根据权利要求2所述的无缝钢管的调质热处理方法，其特征在于：感应线圈的电流频率为80～200Hz。
4.根据权利要求1～3任一项所述的无缝钢管的调质热处理方法，其特征在于：淬火时，保温时间为10～30min，回火时，保温时间为30～60min。
5.根据权利要求1～4任一项所述的无缝钢管的调质热处理方法，其特征在于：所述淬火炉和回火炉均为步进式燃气炉。
6.根据权利要求1～5任一项所述的无缝钢管的调质热处理方法，其特征在于：所述加速冷却为水冷、气冷或水雾冷却。
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