CN109097707A - 一种130ksi强度低温用臂架用无缝钢管以及制备工艺 - Google Patents

一种130ksi强度低温用臂架用无缝钢管以及制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管以及制备工艺，旨在提供一种低温下使用的无缝钢管，其技术方案要点是，其特征在于：包括Fe、C、Mn、S、Nb、Cr、Mo、Ni、V、W，按照相对于Fe的摩尔百分比：C：0.15%～0.18%、Mn：1.40%～1.80%、S≤0.003%、Nb：0.02%～0.06%、Cr：0.50%～1.10%、Ni：0.10%～0.60%、Mo：0.20%～0.90%、V：0.03%～0.12%、W：0.20%～1.10%。

Description

一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管以及制备工艺
技术领域
本发明涉及钢管生产工艺领域，特别涉及一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管的制备工艺。
背景技术
由整块金属制成的，表面上没有接缝的钢管，称为无缝钢管。根据生产方法，无缝管分热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管、顶管等。按照断面形状，无缝钢管分圆形和异形两种，异形管有方形、椭圆形、三角形、六角形、瓜子形、星形、带翅管多种复杂形状。最大直径达650mm，最小直径为0.3mm。根据用途不同，有厚壁管和薄壁管。无缝钢管主要用做石油地质钻探管、石油化工用的裂化管、锅炉管、轴承管以及汽车、拖拉机、航空用高精度结构钢管。
目前，公开号为CN106391715B的中国专利公开了一种马氏体无缝钢管的制备工艺，它包括以下步骤：1)马氏体钢管管坯打中心孔，然后进行穿孔；2) 对穿孔后的管坯进行退火处理；3)对退火后的管坯用酸洗液进行酸洗，然后依次进行磷化、皂化和润滑处理；所述皂化处理所用的皂化液包括石油磺酸钠、三乙醇胺、油酸、十二烯基丁二酸、苯骈三氮唑、机械油；4)将润滑处理后的管坯进行热轧，得到马氏体钢管成品，所述时效处理的处理步骤为a.钢管管坯放入炉内，温度升至45-60℃，保温0.2-0.5h；b.将炉内温度升至150-180℃，处理 0.5-1h；c.将炉内温度降至110-120℃，保温1-1.5h。
这种马氏体无缝钢管的制备工艺虽然制造出的钢管外表光洁无凹坑麻点，质量好，提升产品成材率，降低生产成本，但是针对低温冲击韧性来说，往往这种钢管无法适应，其在低温环境下，韧性、强度均无法达到使用要求。
发明内容
本发明的一目的是提供一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管，其具有解决在-40℃以下环境履带式起重机需求的130KSI强度无缝钢管制备的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管，包括Fe、C、Mn、S、Nb、Cr、Mo、 Ni、V、W，按照相对于Fe的摩尔百分比：C：0.15％～0.18％、Mn：1.40％～ 1.80％、S≤0.003％、Nb：0.02％～0.06％、Cr：0.50％～1.10％、Ni：0.10％～0.60％、 Mo：0.20％～0.90％、V：0.03％～0.12％、W：0.20％～1.10％。
通过采用上述技术方案，履带式起重机臂架用无缝钢管需求高强度、-40 ℃以下良好的冲击韧性、并具有良好的可焊性，目前130KSI以上的臂架管市场大部分还需要依赖进口，国内生产的同类产品性能不稳定，尤其是低温冲击韧性，通过本申请中的成分配方可以有效的制得在低温环境下使用得钢材，钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能，钒是钢的优良脱氧剂，可细化组织晶粒，提高强度和韧性，钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力，钨在金属元素中属高熔点，能提高材料的红硬性，增加材料耐磨性，因此通过合适的配比可以制造出在低温环境下强度较好，同时韧性较好得钢材，由于往往在低温环境下，钢材本身将会变得易脆，因此较好的韧性可以使得钢材在低温环境中得到较好的使用，在实现高强度的同时，并能达到良好的冲击韧性、以及良好的可焊性。
本发明的另一目的是提供一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管的制备工艺，其具有可以有效的根据上述配方制成的钢来制作钢管的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管的制备工艺，包括如下步骤：烧结-炼铁 -转炉炼钢-精炼-脱气-连铸-轧制圆坯-酸洗修磨-环形炉加热-锥形穿孔-ASSE轧管 -张力减径-调质热处理-温矫直-涡流探伤-超声探伤-成品。
通过采用上述技术方案，采用一系列的操作，对使用上述配方制成的管坯进行有效的加工、钻孔，从而制作出所需要强度的低温用臂架用无缝钢管。
进一步设置:所述转炉炼钢的过程中添加钙线用于对钢内部的夹杂物变性处理。
通过采用上述技术方案，钙及其合金是常用的夹杂物变性处理剂，钙线在钢液中熔化后，钙与钢液中的氧、硫夹杂物接触起反应，待温度达到一定高度时钙气化成钙气泡，钙气泡中的Ca溶解于钢液成为溶解[Ca]，并与钢液中的氧及Al2O3夹杂物反应；由于铝脱氧钢中溶解的氧并不很高，因此钙与钢中大量分散的Al2O3发生反应并使Al2O3夹杂表面的CaO含量的升高，出现液态 nCaO·mAl2O3层，此液态层不断增加，最终改变了Al2O3夹杂的组成，成为 12CaO·7Al2O3，或3CaO·Al2O3夹杂物。这两种夹杂物在浇注温度下由于熔点低都是液态的，它们在凝固时按最小界面能原理成为球状。此球形夹杂物在钢加工过程中不变形也不破碎仍为球状，也即把钢中链状或串状，多边形带棱角的 Al2O3夹杂物改变为球状或接近球状的钙铝酸盐夹杂，使钢材性能得到了改善。
进一步设置:所述轧制圆坯中圆坯轧制的压缩比大于5。
通过采用上述技术方案，由于钢管使用的环境较为苛刻，而大压缩比的圆坯在制造钢管的过程中，器低倍组织较好，非金属夹杂物聚集程度较小，不易产生过热。
进一步设置：所述调质热处理温度在600℃～700℃
通过采用上述技术方案，合适的调质热处理温度调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。
进一步设置：所述温矫直步骤中，矫直温度大于350℃。
通过采用上述技术方案，轧材在轧制过程或在以后的冷却和运输过程中经常会产生种种形状缺陷，诸如棒材、型材和管材的弯曲，板带材的弯曲、波浪、瓢曲等，通过合适温度的温矫直工序可使弯曲等缺陷在外力作用下得以消除，使产品达到合格的状态。
综上所述，本发明具有以下有益效果：可以有效的制造解决在-40℃以下环境履带式起重机需求的130KSI强度无缝钢管的制备工艺。
附图说明
图1是130KSI强度低温用臂架用无缝钢管制造工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管，包括Fe、C、Mn、 S、Nb、Cr、Mo、Ni、V、W，按照相对于Fe的摩尔百分比：C：0.15％、Mn：1.40％、S：0.003％、Nb：0.02％、Cr：0.50％、Ni：0.10％、Mo：0.20％、V：0.03％、 W：0.20％。
实施例2：一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管，包括Fe、C、Mn、S、Nb、Cr、Mo、Ni、V、W，按照相对于Fe的摩尔百分比：C：0.15％、Mn： 1.40％、S：0.003％、Nb：0.02％、Cr：0.50％、Ni：0.10％、Mo：0.20％、V：0.12％、 W：0.20％。
实施例3：一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管，包括Fe、C、Mn、 S、Nb、Cr、Mo、Ni、V、W，按照相对于Fe的摩尔百分比：C：0.15％、Mn： 1.40％、S：0.003％、Nb：0.02％、Cr：0.50％、Ni：0.10％、Mo：0.20％、V：0.03％、 W：1.10％。
实施例4：一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管，包括Fe、C、Mn、 S、Nb、Cr、Mo、Ni、V、W，按照相对于Fe的摩尔百分比：C：0.18％、Mn： 1.80％、S：0.003％、Nb：0.06％、Cr：1.10％、Ni：0.60％、Mo：0.90％、V： 0.12％、W：1.10％。
实施例5：一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管，其特征在于：包括 Fe、C、Mn、S、Nb、Cr、Mo、Ni、V、W，按照相对于Fe的摩尔百分比：C： 0.16％、Mn：1.6％、S：0.002％、Nb：0.04％、Cr：0.8％、Ni：0.3％、Mo：0.5％、 V：0.06％、W：0.08％。
对比例1：一种不锈钢钢管，包括Fe、C、Mn、P、S、Si、Cr、Mo、Ni， Nd以及La，其中按照相对于Fe的摩尔百分比：C：0.020％、Mn：1.00％、P： 0.030％、S：0.020％、Si：0.80％、Cr：23.0％、Mo：3.5％、Ni：6.50％。
通过使用上述配方制成的管坯进行加工生产，从而制得相应得不锈钢管，将实施例1到4以及对比例1进行相应的实验测试如下表：
由上表可以发现，通过上述配方制得的钢管具有较好的力学性能，同时在低温环境下的冲击强度也较好。
其主要生产方法如下，如图1所示，配置好上述配方的材料进行烧结，在高温下，用还原剂将铁矿石还原得到生铁从而完成炼铁，以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成转炉炼钢，转炉炼钢的过程中添加钙线用于对钢内部的夹杂物变性处理，完成后对钢进行精炼并完成脱气的工序，钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料，轧制圆坯，轧制圆坯中圆坯轧制的压缩比大于5，将圆坯进行酸洗修磨，进入到环形炉加热后，进行锥形穿孔，并通过ASSE轧管，完成后对钢管进行张力减径，并进行调质热处理，调质热处理温度在600℃～700℃调质热处理温度在 600℃～700℃，最后对钢管进行温矫直，矫直温度大于350℃，完成后对钢管进行涡流探伤以及超声探伤，最终完成成品。
上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管，其特征在于：包括Fe、C、Mn、S、Nb、Cr、Mo、Ni、V、W，按照相对于 Fe的摩尔百分比：C：0.15%～0.18%、Mn：1.40%～1.80%、S≤0.003%、Nb：0.02%～0.06%、Cr：0.50%～1.10%、Ni：0.10%～0.60%、Mo：0.20%～0.90%、V：0.03%～0.12%、W：0.20%～1.10%。
2.根据权利要求1所述的一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：烧结-炼铁-转炉炼钢-精炼-脱气-连铸-轧制圆坯-酸洗修磨-环形炉加热-锥形穿孔-ASSE轧管-张力减径-调质热处理-温矫直-涡流探伤-超声探伤-成品。
3.根据权利要求2所述的一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管的制备工艺，其特征在于：所述转炉炼钢的过程中添加钙线用于对钢内部的夹杂物变性处理。
4.根据权利要求3所述的一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管的制备工艺，其特征在于：所述轧制圆坯中圆坯轧制的压缩比大于5。
5.根据权利要求4所述的一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管的制备工艺，其特征在于：所述调质热处理温度在600℃～700℃。
6.根据权利要求5所述的一种130KSI强度低温用臂架用无缝钢管的制备工艺，其特征在于：所述温矫直步骤中，矫直温度大于350℃。
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