CN107630165B - 一种nm600高强度耐磨管及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
一种NM600高强度耐磨管及其制作工艺，其特征在于，所述的NM600高强度耐磨管的化学成分重量百分比为：C 0.69‑0.75％、Si 0.20‑0.40％、Mn 1.00‑1.15％、P≤0.025％、S≤0.020％、Cr0.12‑0.20％、V0.030‑0.050％、Al≤0.010％；其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过提高C含量，添加适当V、Cr，控制硫磷含量，采用高温、高速轧制的方法，轧后进行淬火处理后，获得马氏体基体组织，通过低温回火处理消除淬火应力，降低脆性，使组织达到稳定状态，最终可满足NM600高强度耐磨管力学性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及砂浆水泥及无缝钢管领域，高强度耐磨管是砂浆水泥输送设备的关键部件，其使用条件要求无缝钢管不仅要具有高强度，还要具有高硬度，以保证钢管的耐磨性能。
背景技术
耐磨性良好的钢铁材料在工程机械制造中占有重要地位。超高强度耐磨钢板的使用将有效地减轻工程机械设备自重并提高材料利用效率。耐磨管广泛应用于采矿、建筑、石油化工等行业，要求同时具有高强度以及极高的耐磨性。目前45Mn2、55MnM、65Mn三种牌号的耐磨管广泛运用于砂浆水泥输送行业，由于此三种牌号的耐磨管的使用寿命均达不到用户的期望，希望开发一种低成本、高耐磨产品，以提升市场竞争力。当前高级耐磨管NM450、NM500等基本依赖进口。
为此我们需要开发一种更高级别的耐磨管NM600，要求材料具有良好的粹透性，热处理后布氏硬度达到600以上，具备良好的耐磨性，同时要求有一定的韧性。目前资料显示，传统NM500材料设计主要是在中碳钢中，加入Nb-Mo或V合金，来细化钢的经历，提高钢的淬透性。但成本较高，且基本依赖进口。
发明内容
本发明的目的是提出一种NM600高强度耐磨管及其制作工艺，通过改变无缝钢管的化学成分和制作工艺，研制出一种NM600耐磨无缝管，具有高强度和高硬度，以及良好耐磨性能。
为实现本发明目的，本发明技术方案从合金元素筛选与配比、工艺优化与参数选择、组织优化等几个方面进行了大量而系统的试验研究，最终确定了可满足本发明目的的合金元素配比及制造工艺。
一种NM600高强度耐磨管，所述的NM600高强度耐磨管的化学成分重量百分比为：C0.69-0.75％、Si 0.20-0.40％、Mn 1.00-1.15％、P≤0.025％、S≤0.020％、Cr0.12-0.20％、V0.030-0.050％、Al≤0.010％；其余为Fe和不可避免的杂质。
所述的化学成分及作用叙述如下：
C是碳化物形成元素，可以提高钢的强度，为保证必要强度和硬度下限定位0.69％，但碳含量的增加，使钢质很硬，但加大了生产过程中的难度。
Si是有效的脱氧元素，含量过低会缺乏脱氧效果，过高又会降低钢的韧性，因此，选择0.2-0.4％作为Si的合金含量范围。
Mn是奥氏体形成元素，用于提高钢的强度，可以弥补因碳含量降低而损失的屈服强度，Mn在提高强度的同时，还可以提高钢的韧性，降低韧脆转变温度。
Cr是扩大淬透性元素，也是碳化物形成元素，可提高钢的淬透性，在淬火+高温回火状态，可保证钢种在较高的强度下具有良好的综合机械性能。
V具有析出强化和细化晶粒的作用，形成碳化物，通过铁素体沉淀强化和细化铁素体晶粒来提高钢的强度。
Al在钢中与氧、氮有很大的亲和力，与氮结合形成的A1N能细化晶粒，抑制低碳钢的时效并提高钢在低温下的韧性。
P为杂质元素，其促进中心偏析，显著降低钢的低温冲击韧性，提高钢的韧脆转变温度，同时还会恶化钢的焊接性能，应尽量降低其含量，要求P含量不超过0.025％。
S为杂质元素，会在晶界处偏析，易形成硫化物，降低钢的韧性，要求S含量不超过0.020％。
一种NM600高强度耐磨管的制作工艺，采用PQF连续轧管方法，即经过转炉冶炼、炉外精炼(LF+VD)、连铸、连轧得到管坯，得到的管坯经过环形炉加热到1200℃～1300℃，穿孔后温度控制在1150℃～1200℃；采用PQF连轧，出脱管温度950℃～1050℃，定径温度控制在750℃～850℃；淬火温度750℃～850℃；回火温度150℃～200℃；穿孔机轧辊转数500-550rpm，连轧出口速度3000-3200mm/s。
由于NM600钢的碳含量高达0.69～0.75％，钢质很硬，与低碳钢相比会大幅度增加轧机的负荷，再加上温降速度快，加大了生产过程中的风险系数。NM600耐磨管在轧制过程中要克服碳含量高、温降快等钢质本身带来的困难，采取高温、高速轧制的生产措施。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过提高C含量，添加适当V、Cr，控制硫磷含量，采用高温、高速轧制的方法，轧后进行淬火处理后，获得马氏体基体组织，通过低温回火处理消除淬火应力，降低脆性，使组织达到稳定状态，最终可满足NM600高强度耐磨管力学性能要求。
(2)本发明的产品淬透性好、淬硬性高，并且具有强度与韧性的良好结合，具有更好的硬度和耐磨性。可以作为高端耐磨管钢种，取代进口耐磨管。
(3)本发明产品的制造工艺易于实现，产品性能的均匀性、稳定性好。
具体实施方式
下面通过具体实施方式本发明的技术方案作进一步详细描述。
一种NM600高强度耐磨管，所述的NM600高强度耐磨管的化学成分重量百分比为：C0.69-0.75％、Si 0.20-0.40％、Mn 1.00-1.15％、P≤0.025％、S≤0.020％、Cr0.12-0.20％、V0.030-0.050％、Al≤0.010％；其余为Fe和不可避免的杂质。
一种NM600高强度耐磨管的制作工艺，采用PQF连续轧管方法，即经过转炉冶炼、炉外精炼(LF+VD)、连铸、连轧得到管坯，得到的管坯经过环形炉加热到1200℃～1300℃，穿孔后温度控制在1150℃～1200℃；采用PQF连轧，出脱管温度950℃～1050℃，定径温度控制在750℃～850℃；淬火温度750℃～850℃；回火温度150℃～200℃；穿孔机轧辊转数500-550rpm，连轧出口速度3000-3200mm/s。
实施例：
本发明高强度耐磨管的化学成分见表1，生产方法见表2，力学性能见表3，可见本发明的钢种力学性能稳定。
表1化学成分 (wt％)
表2 PQF连轧方法及热处理制度
表3力学性能
Claims (1)
1.一种NM600高强度耐磨管，其特征在于，所述的NM600高强度耐磨管的化学成分重量百分比为：C 0.72-0.75％、Si 0.22-0.26％、Mn 1.05-1.15％、P ≤0.015％、S≤0.009％、Cr0.030％、V0.004％、Al≤0.003％；其余为Fe和不可避免的杂质；所述的NM600高强度耐磨管的制作工艺采用PQF连续轧管方法，经过转炉冶炼、炉外精炼采用LF+VD、连铸、连轧得到管坯，得到的管坯经过环形炉加热到1285℃～1290℃，穿孔后温度控制在1170℃～1175℃；采用PQF连轧，出脱管温度1030℃～1035℃，定径温度控制在820℃～825℃；淬火温度793℃～806℃；回火温度181℃～186℃；穿孔机轧辊转速500-550rpm，连轧出口速度3000-3200mm/s。
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