CN107419197A - 一种耐热不锈钢无缝钢管及制造方法 - Google Patents

一种耐热不锈钢无缝钢管及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐热不锈钢无缝钢管及制造方法，它是由以下质量百分比的化学成分组成的：碳0.2～0.3％，锰1.2～1.4％，锗1～1.2％，铬0.8～1％，锆0.25～0.3％，钛0.1～0.2％，硼0.045～0.068％，磷0.032～0.041％，硫0.011～0.022％，铌0.02～0.07％，锑0.008～0.02％，钒0.08～0.1％，钌0.008～0.01％，余量为铁及不可避免的杂质。本发明的不锈钢无缝钢管是由特定配比的碳、锰、锗、铬、锆、钛、硼、磷、硫、铌、锑、钒、钌和铁组成的，具有较好的耐热性能，有效避免了裂纹产生，具有良好的韧性。经测试，本发明的不锈钢无缝钢管在室温和高温条件下均具有较好的力学性能，说明耐热性好。

Description

一种耐热不锈钢无缝钢管及制造方法
技术领域
本发明涉及一种无缝钢管，具体涉及一种耐热不锈钢无缝钢管及制造方法。属于无缝钢管技术领域。
背景技术
无缝钢管(Seamless Steel Tube)，是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。无缝钢管通常的制造方法是：用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管具有中空截面，被大范围作为输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。
随着工业需求的不断发展，对无缝钢管又有了更高的要求，比如耐热性。一开始的无缝钢管服役温度较低，一般不高于450℃，以前的无缝钢管强度要求也不高，一般采用一些低碳钢。但是随着动力工业的飞速发展，为了适应锅炉蒸汽参数提高的需要，低碳钢已不能满足要求，特别是一些恶劣的工作环境对耐热性要求更高，比如火电、核电，以及各种受热管道和高压容器等。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种耐热不锈钢无缝钢管。
本发明还提供了上述一种耐热不锈钢无缝钢管的制造方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种耐热不锈钢无缝钢管，是由以下质量百分比的化学成分组成的：碳0.2～0.3％，锰1.2～1.4％，锗1～1.2％，铬0.8～1％，锆0.25～0.3％，钛0.1～0.2％，硼0.045～0.068％，磷0.032～0.041％，硫0.011～0.022％，铌0.02～0.07％，锑0.008～0.02％，钒0.08～0.1％，钌0.008～0.01％，余量为铁及不可避免的杂质。
作为优选的技术方案之一，是由以下质量百分比的化学成分组成的：碳0.22～0.28％，锰1.25～1.35％，锗1.1～1.2％，铬0.85～0.95％，锆0.27～0.29％，钛0.13～0.18％，硼0.05～0.06％，磷0.035～0.04％，硫0.015～0.02％，铌0.03～0.06％，锑0.01～0.015％，钒0.08～0.09％，钌0.009～0.01％，余量为铁及不可避免的杂质。
作为进一步优选的技术方案之一，是由以下质量百分比的化学成分组成的：碳0.25％，锰1.3％，锗1.15％，铬0.9％，锆0.28％，钛0.15％，硼0.055％，磷0.038％，硫0.017％，铌0.04％，锑0.013％，钒0.085％，钌0.009％，余量为铁及不可避免的杂质。
上述一种耐热不锈钢无缝钢管的制造方法，具体步骤如下：
(1)冶炼圆形连铸坯：根据配方量的化学成分进行冶炼和精炼，然后上连铸平台进行连铸，制成圆形连铸坯；
(2)穿孔：将圆形连铸坯置于环形加热炉中加热，控制温度为1150～1200℃，进行穿孔，穿孔完成后在此温度范围内保温20～40分钟，得穿孔管坯；
(3)将穿孔管坯于处理浆液中浸渍处理2～3小时，所述处理浆液是由以下重量份的组分混合制成的：硅酸钠7～9份，硫酸锌4～6份，丙二醇甲醚醋酸酯2～3份，羧甲基纤维素钠0.1～0.2份，水50～80份；
(4)轧制：入炉温度900℃，以5℃/min升温至1000℃预热，接着以2℃/min升温至1200℃，最后以0.5℃/min升温至1250℃，终轧温度900℃；
(5)热处理：在炉温900～1000℃箱式炉中保温3～4小时，立即入淬火介质中淬火，淬火后放入400～430℃箱式炉中保温24小时回火，回火完成后自然冷却，即得。
作为优选的技术方案之一，步骤(1)的冶炼过程还包括真空脱气步骤，具体方法是：在真空炉中真空脱气10～20分钟。
作为优选的技术方案之一，步骤(1)中的连铸温度为1200～1300℃。
作为优选的技术方案之一，步骤(2)中的穿孔采用钼基合金顶头。
作为优选的技术方案之一，步骤(5)中的淬火介质是由以下质量百分数的各组分混合而得：聚乙烯醇6％，硬脂酰胺4％，苯甲酸钠2％，聚乙烯吡咯烷酮0.2％，三辛基甲基氯化铵1％，水86.8％。
本发明的有益效果：
本发明的不锈钢无缝钢管是由特定配比的碳、锰、锗、铬、锆、钛、硼、磷、硫、铌、锑、钒、钌和铁组成的，具有较好的耐热性能，有效避免了裂纹产生，具有良好的韧性。
本发明的穿孔管坯在轧制前利用硅酸钠、硫酸锌、丙二醇甲醚醋酸酯、羧甲基纤维素钠和水制成的处理浆液浸渍处理，充分浸入穿孔管坯的内部，经过轧制和热处理后得到的无缝钢管耐热性能得到进一步提高。经测试，本发明的不锈钢无缝钢管在室温和高温条件下均具有较好的力学性能，说明耐热性好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1：
一种耐热不锈钢无缝钢管，是由以下质量百分比的化学成分组成的：碳0.2％，锰1.2％，锗1％，铬0.8％，锆0.25％，钛0.1％，硼0.045％，磷0.032％，硫0.011％，铌0.02％，锑0.008％，钒0.08％，钌0.008％，余量为铁及不可避免的杂质。
上述一种耐热不锈钢无缝钢管的制造方法，具体步骤如下：
(1)冶炼圆形连铸坯：根据配方量的化学成分进行冶炼和精炼，然后上连铸平台进行连铸，制成圆形连铸坯；
(2)穿孔：将圆形连铸坯置于环形加热炉中加热，控制温度为1150℃，采用钼基合金顶头进行穿孔，穿孔完成后在此温度范围内保温20分钟，得穿孔管坯；
(3)将穿孔管坯于处理浆液中浸渍处理2小时，所述处理浆液是由以下重量份的组分混合制成的：硅酸钠7份，硫酸锌4份，丙二醇甲醚醋酸酯2份，羧甲基纤维素钠0.1份，水50份；
(4)轧制：入炉温度900℃，以5℃/min升温至1000℃预热，接着以2℃/min升温至1200℃，最后以0.5℃/min升温至1250℃，终轧温度900℃；
(5)热处理：在炉温900℃箱式炉中保温3小时，立即入淬火介质中淬火，淬火后放入400℃箱式炉中保温24小时回火，回火完成后自然冷却，即得。
其中，步骤(1)的冶炼过程还包括真空脱气步骤，具体方法是：在真空炉中真空脱气10分钟。连铸温度为1200℃。
步骤(5)中的淬火介质是由以下质量百分数的各组分混合而得：聚乙烯醇6％，硬脂酰胺4％，苯甲酸钠2％，聚乙烯吡咯烷酮0.2％，三辛基甲基氯化铵1％，水86.8％。
实施例2：
一种耐热不锈钢无缝钢管，是由以下质量百分比的化学成分组成的：碳0.3％，锰1.4％，锗1.2％，铬1％，锆0.3％，钛0.2％，硼0.068％，磷0.041％，硫0.022％，铌0.07％，锑0.02％，钒0.1％，钌0.01％，余量为铁及不可避免的杂质。
上述一种耐热不锈钢无缝钢管的制造方法，具体步骤如下：
(1)冶炼圆形连铸坯：根据配方量的化学成分进行冶炼和精炼，然后上连铸平台进行连铸，制成圆形连铸坯；
(2)穿孔：将圆形连铸坯置于环形加热炉中加热，控制温度为1200℃，采用钼基合金顶头进行穿孔，穿孔完成后在此温度范围内保温40分钟，得穿孔管坯；
(3)将穿孔管坯于处理浆液中浸渍处理3小时，所述处理浆液是由以下重量份的组分混合制成的：硅酸钠9份，硫酸锌6份，丙二醇甲醚醋酸酯3份，羧甲基纤维素钠0.2份，水80份；
(4)轧制：入炉温度900℃，以5℃/min升温至1000℃预热，接着以2℃/min升温至1200℃，最后以0.5℃/min升温至1250℃，终轧温度900℃；
(5)热处理：在炉温1000℃箱式炉中保温4小时，立即入淬火介质中淬火，淬火后放入430℃箱式炉中保温24小时回火，回火完成后自然冷却，即得。
其中，步骤(1)的冶炼过程还包括真空脱气步骤，具体方法是：在真空炉中真空脱气20分钟。连铸温度为1300℃。
步骤(5)中的淬火介质是由以下质量百分数的各组分混合而得：聚乙烯醇6％，硬脂酰胺4％，苯甲酸钠2％，聚乙烯吡咯烷酮0.2％，三辛基甲基氯化铵1％，水86.8％。
实施例3：
一种耐热不锈钢无缝钢管，是由以下质量百分比的化学成分组成的：碳0.22％，锰1.25％，锗1.1％，铬0.85％，锆0.27％，钛0.13％，硼0.05％，磷0.035％，硫0.015％，铌0.03％，锑0.01％，钒0.08％，钌0.009％，余量为铁及不可避免的杂质。
上述一种耐热不锈钢无缝钢管的制造方法，具体步骤如下：
(1)冶炼圆形连铸坯：根据配方量的化学成分进行冶炼和精炼，然后上连铸平台进行连铸，制成圆形连铸坯；
(2)穿孔：将圆形连铸坯置于环形加热炉中加热，控制温度为1150℃，采用钼基合金顶头进行穿孔，穿孔完成后在此温度范围内保温20分钟，得穿孔管坯；
(3)将穿孔管坯于处理浆液中浸渍处理2小时，所述处理浆液是由以下重量份的组分混合制成的：硅酸钠7份，硫酸锌4份，丙二醇甲醚醋酸酯2份，羧甲基纤维素钠0.1份，水50份；
(4)轧制：入炉温度900℃，以5℃/min升温至1000℃预热，接着以2℃/min升温至1200℃，最后以0.5℃/min升温至1250℃，终轧温度900℃；
(5)热处理：在炉温900℃箱式炉中保温3小时，立即入淬火介质中淬火，淬火后放入400℃箱式炉中保温24小时回火，回火完成后自然冷却，即得。
其中，步骤(1)的冶炼过程还包括真空脱气步骤，具体方法是：在真空炉中真空脱气10分钟。连铸温度为1200℃。
步骤(5)中的淬火介质是由以下质量百分数的各组分混合而得：聚乙烯醇6％，硬脂酰胺4％，苯甲酸钠2％，聚乙烯吡咯烷酮0.2％，三辛基甲基氯化铵1％，水86.8％。
实施例4：
一种耐热不锈钢无缝钢管，是由以下质量百分比的化学成分组成的：碳0.28％，锰1.35％，锗1.2％，铬0.95％，锆0.29％，钛0.18％，硼0.06％，磷0.04％，硫0.02％，铌0.06％，锑0.015％，钒0.09％，钌0.01％，余量为铁及不可避免的杂质。
上述一种耐热不锈钢无缝钢管的制造方法，具体步骤如下：
(1)冶炼圆形连铸坯：根据配方量的化学成分进行冶炼和精炼，然后上连铸平台进行连铸，制成圆形连铸坯；
(2)穿孔：将圆形连铸坯置于环形加热炉中加热，控制温度为1200℃，采用钼基合金顶头进行穿孔，穿孔完成后在此温度范围内保温40分钟，得穿孔管坯；
(3)将穿孔管坯于处理浆液中浸渍处理3小时，所述处理浆液是由以下重量份的组分混合制成的：硅酸钠9份，硫酸锌6份，丙二醇甲醚醋酸酯3份，羧甲基纤维素钠0.2份，水80份；
(4)轧制：入炉温度900℃，以5℃/min升温至1000℃预热，接着以2℃/min升温至1200℃，最后以0.5℃/min升温至1250℃，终轧温度900℃；
(5)热处理：在炉温1000℃箱式炉中保温4小时，立即入淬火介质中淬火，淬火后放入430℃箱式炉中保温24小时回火，回火完成后自然冷却，即得。
其中，步骤(1)的冶炼过程还包括真空脱气步骤，具体方法是：在真空炉中真空脱气20分钟。连铸温度为1300℃。
步骤(5)中的淬火介质是由以下质量百分数的各组分混合而得：聚乙烯醇6％，硬脂酰胺4％，苯甲酸钠2％，聚乙烯吡咯烷酮0.2％，三辛基甲基氯化铵1％，水86.8％。
实施例5：
一种耐热不锈钢无缝钢管，是由以下质量百分比的化学成分组成的：碳0.25％，锰1.3％，锗1.15％，铬0.9％，锆0.28％，钛0.15％，硼0.055％，磷0.038％，硫0.017％，铌0.04％，锑0.013％，钒0.085％，钌0.009％，余量为铁及不可避免的杂质。
上述一种耐热不锈钢无缝钢管的制造方法，具体步骤如下：
(1)冶炼圆形连铸坯：根据配方量的化学成分进行冶炼和精炼，然后上连铸平台进行连铸，制成圆形连铸坯；
(2)穿孔：将圆形连铸坯置于环形加热炉中加热，控制温度为1170℃，采用钼基合金顶头进行穿孔，穿孔完成后在此温度范围内保温30分钟，得穿孔管坯；
(3)将穿孔管坯于处理浆液中浸渍处理2.5小时，所述处理浆液是由以下重量份的组分混合制成的：硅酸钠8份，硫酸锌5份，丙二醇甲醚醋酸酯2.5份，羧甲基纤维素钠0.15份，水70份；
(4)轧制：入炉温度900℃，以5℃/min升温至1000℃预热，接着以2℃/min升温至1200℃，最后以0.5℃/min升温至1250℃，终轧温度900℃；
(5)热处理：在炉温950℃箱式炉中保温3.5小时，立即入淬火介质中淬火，淬火后放入420℃箱式炉中保温24小时回火，回火完成后自然冷却，即得。
其中，步骤(1)的冶炼过程还包括真空脱气步骤，具体方法是：在真空炉中真空脱气15分钟。连铸温度为1250℃。
步骤(5)中的淬火介质是由以下质量百分数的各组分混合而得：聚乙烯醇6％，硬脂酰胺4％，苯甲酸钠2％，聚乙烯吡咯烷酮0.2％，三辛基甲基氯化铵1％，水86.8％。
对比例1
一种不锈钢无缝钢管，制造方法中略去步骤(3)，其余同实施例5。
对比例2
一种不锈钢无缝钢管，步骤(5)中的淬火介质为水，其余同实施例5。
对比例3
一种不锈钢无缝钢管，略去钌，其余同实施例5。
对比例4
一种不锈钢无缝钢管，略去锗，其余同实施例5。
对比例5
一种不锈钢无缝钢管，略去锑，其余同实施例5。
试验例
对实施例1～5以及对比例1～5的不锈钢无缝钢管，进行25℃、600℃、650℃和700℃的高温力学性能测试，结果见表1。
表1.力学性能测试
由表1可以看出，本发明的不锈钢无缝钢管在室温和高温条件下均具有较好的力学性能，对比例1～5的0.2％非比例延伸强度(Rp0.2)和抗拉强度(Rm)明显逊于本发明，而且随着温度的升高，这两个参数的降低量明显。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种耐热不锈钢无缝钢管，其特征在于，是由以下质量百分比的化学成分组成的：碳0.2～0.3％，锰1.2～1.4％，锗1～1.2％，铬0.8～1％，锆0.25～0.3％，钛0.1～0.2％，硼0.045～0.068％，磷0.032～0.041％，硫0.011～0.022％，铌0.02～0.07％，锑0.008～0.02％，钒0.08～0.1％，钌0.008～0.01％，余量为铁及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种耐热不锈钢无缝钢管，其特征在于，是由以下质量百分比的化学成分组成的：碳0.22～0.28％，锰1.25～1.35％，锗1.1～1.2％，铬0.85～0.95％，锆0.27～0.29％，钛0.13～0.18％，硼0.05～0.06％，磷0.035～0.04％，硫0.015～0.02％，铌0.03～0.06％，锑0.01～0.015％，钒0.08～0.09％，钌0.009～0.01％，余量为铁及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种耐热不锈钢无缝钢管，其特征在于，是由以下质量百分比的化学成分组成的：碳0.25％，锰1.3％，锗1.15％，铬0.9％，锆0.28％，钛0.15％，硼0.055％，磷0.038％，硫0.017％，铌0.04％，锑0.013％，钒0.085％，钌0.009％，余量为铁及不可避免的杂质。
4.权利要求1～3中任一项所述一种耐热不锈钢无缝钢管的制造方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)冶炼圆形连铸坯：根据配方量的化学成分进行冶炼和精炼，然后上连铸平台进行连铸，制成圆形连铸坯；
(2)穿孔：将圆形连铸坯置于环形加热炉中加热，控制温度为1150～1200℃，进行穿孔，穿孔完成后在此温度范围内保温20～40分钟，得穿孔管坯；
(3)将穿孔管坯于处理浆液中浸渍处理2～3小时，所述处理浆液是由以下重量份的组分混合制成的：硅酸钠7～9份，硫酸锌4～6份，丙二醇甲醚醋酸酯2～3份，羧甲基纤维素钠0.1～0.2份，水50～80份；
(4)轧制：入炉温度900℃，以5℃/min升温至1000℃预热，接着以2℃/min升温至1200℃，最后以0.5℃/min升温至1250℃，终轧温度900℃；
(5)热处理：在炉温900～1000℃箱式炉中保温3～4小时，立即入淬火介质中淬火，淬火后放入400～430℃箱式炉中保温24小时回火，回火完成后自然冷却，即得。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，步骤(1)的冶炼过程还包括真空脱气步骤，具体方法是：在真空炉中真空脱气10～20分钟。
6.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，步骤(1)中的连铸温度为1200～1300℃。
7.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，步骤(2)中的穿孔采用钼基合金顶头。
8.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，步骤(5)中的淬火介质是由以下质量百分数的各组分混合而得：聚乙烯醇6％，硬脂酰胺4％，苯甲酸钠2％，聚乙烯吡咯烷酮0.2％，三辛基甲基氯化铵1％，水86.8％。
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