CN109913749A - 一种经济型耐磨无缝钢管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种经济型耐磨无缝钢管及其制造方法，耐磨无缝钢管的化学成分按重量百分比为：C 0.55％～0.63％，Si 0.20％～0.40％，Mn 1.10％～1.50％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr≤0.60％，V 0.020％～0.080％，Ti 0.015％～0.050％；其余为Fe及不可避免的杂质；耐磨无缝钢管的生产过程为：钢水经转炉冶炼、LF+VD炉外精炼、连铸、连轧得到管坯，管坯经环形炉加热后采用MPM/PQF连轧，然后经淬火+低温回火热处理后得到成品钢管。本发明通过化学成分及生产工艺优化，所生产的单层淬硬耐磨无缝管硬度达到HRC58‑62，输送砂浆水泥量大于6万立方。

Description

一种经济型耐磨无缝钢管及其制造方法

技术领域

本发明涉及无缝钢管生产技术领域，尤其涉及一种经济型耐磨无缝钢管及其制造方法。

背景技术

泵送技术是现代常用施工方式，广泛应用于建筑行业和矿山行业的混凝土或矿物输送中，在高铁、隧道、桥梁、海防、排污等建设工程及民用建筑工程普遍采用。用于混凝土、水泥砂浆输送的耐磨无缝钢管产品主要有两种：输送砂浆用的单层淬硬耐磨管，以及双层金属复合管的内层耐磨无缝管。

目前，国内各无缝钢管厂大多用45#、45Mn2材质的钢管作为砂浆水泥输送用的单层淬硬无缝管，其内表面淬硬层洛氏硬度为HRC50-54，输送砂浆水泥量约3.8-4.2万立方。德国进口的双层复合管输送砂浆水泥量约为8万立方。

发明内容

本发明提供了一种经济型耐磨无缝钢管及其制造方法，通过化学成分及生产工艺优化，生产出一种单层淬硬耐磨无缝管，其内表面淬硬层硬度达到HRC58-62，输送砂浆水泥量大于6万立方。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种经济型耐磨无缝钢管，所述耐磨无缝钢管的化学成分按重量百分比为：C0.55％～0.63％，Si 0.20％～0.40％，Mn 1.10％～1.50％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr≤0.60％，V 0.020％～0.080％，Ti 0.015％～0.050％；其余为Fe及不可避免的杂质；耐磨无缝钢管的基体为珠光体，基体中分布有直径为50～200nm的球状粒子和边长为30～300nm的规则方形粒子，其中球状粒子是由Fe、Mn、Cr、V元素形成的合金渗碳体，规则方形粒子为Ti、Nb、V复合的C、N化物；耐磨无缝钢管的洛氏硬度为HRC58-62。

一种经济型耐磨无缝钢管的制造方法，所述耐磨无缝钢管的生产过程为：钢水经转炉冶炼、LF+VD炉外精炼、连铸、连轧得到管坯，管坯经环形炉加热后采用MPM/PQF连轧，然后经淬火+低温回火热处理后得到成品钢管；其中：

1)环形炉加热温度为1220℃～1260℃；

2)MPM/PQF连轧时，出脱管温度为950℃～1050℃，定径温度为750℃～850℃；

3)淬火温度为820±30℃，保温时间大于30min，水淬；

4)回火温度为180±50℃，保温时间大于30min，空冷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)通过合理的化学成分设计，钢中选择性地添加少量合金元素，在不会大幅度提高生产成本的基础上，使无缝钢管的热处理后硬度有较大幅度的提升，洛氏硬度达到HRC58-62，钢管的耐磨性得到提高，优于国内常用的单层淬硬耐磨无缝管；

2)优化生产工艺，热轧后耐磨无缝钢管基体的金相组织为珠光体，晶粒度7.0级，优于45Mn2材质；

3)通过增加耐磨无缝钢管的硬度和耐磨性，有效延长钢管的使用寿命和服役周期，达到节约成本的目的。

附图说明

图1是本发明实施例1中耐磨无缝钢管热轧态的金相组织图。

图2是本发明实施例1中耐磨无缝钢管淬火+低温回火后的金相组织图。

图3是本发明实施例1中耐磨无缝钢管热处理后析出物分析图。

具体实施方式

本发明所述一种经济型耐磨无缝钢管，所述耐磨无缝钢管的化学成分按重量百分比为：C 0.55％～0.63％，Si 0.20％～0.40％，Mn 1.10％～1.50％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr≤0.60％，V 0.020％～0.080％，Ti 0.015％～0.050％；其余为Fe及不可避免的杂质；耐磨无缝钢管的基体为珠光体，基体中分布有直径为50～200nm的球状粒子和边长为30～300nm的规则方形粒子，其中球状粒子是由Fe、Mn、Cr、V元素形成的合金渗碳体，规则方形粒子为Ti、Nb、V复合的C、N化物；耐磨无缝钢管的洛氏硬度为HRC58-62。

一种经济型耐磨无缝钢管的制造方法，所述耐磨无缝钢管的生产过程为：钢水经转炉冶炼、LF+VD炉外精炼、连铸、连轧得到管坯，管坯经环形炉加热后采用MPM/PQF连轧，然后经淬火+低温回火热处理后得到成品钢管；其中：

1)环形炉加热温度为1220℃～1260℃；

2)MPM/PQF连轧时，出脱管温度为950℃～1050℃，定径温度为750℃～850℃；

3)淬火温度为820±30℃，保温时间大于30min，水淬；

4)回火温度为180±50℃，保温时间大于30min，空冷。

本发明所述一种经济型耐磨无缝钢管主要的化学成分和作用如下：

C是碳化物形成元素，可以提高钢的强度，但碳含量的增加，会使钢质变硬，加大生产难度，为保证必要强度和硬度其含量范围确定为0.55％～0.63％。

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，因此将其含量控制在1.10％～1.50％。

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+低温回火后，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，本发明中控制V≤0.080％。

Ti在钢中与碳、氮形成Ti(CN)，能细化晶粒，同时增加钢的硬度，本发明中控制Ti≤0.050％

P为杂质元素，其能够促进中心偏析，显著降低钢的低温冲击韧性，提高钢的韧脆转变温度，但同时其会恶化钢的焊接性能，应尽量降低其含量，因此要求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，因此要求S含量不超过0.020％。

图1所示，是本发明所述耐磨无缝钢管的热轧态金相组织图，图2是本发明所述耐磨无缝钢管的淬火+低温回火金相组织图，由于本发明所述耐磨无缝钢管的化学成分中加入了一定量的Cr、V、Ti元素，使得钢中均存在一定量尺寸在50-200nm之间球状粒子和一定量尺寸在30-300nm之间规则方形粒子(如图3所示)。球状粒子成分为Fe、Mn、Cr、V合金渗碳体，规则方形粒子多为Ti+少量Nb+少量V复合的C、N化物。提高了钢的耐磨性能。

由于本发明所述耐磨无缝钢管中碳含量高达0.55％～0.63％，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。因此本发明采取低温、高速轧制等生产措施克服轧制过程因钢含量高、温降快等钢质本身带来的困难，保证生产顺利进行。

本发明所述MPM是指两辊限动芯棒连轧管机，PQF连轧是指三辊连轧管机。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

本实施例中，所生产的高强度耐磨无缝管的化学成分见表1，生产工艺参数见表2，成品力学性能见表3。

表1 化学成分(wt％)

	C	Si	Mn	P	S	Cr	V	Ti
									实施例1	0.57	0.27	1.09	0.015	0.004	0.30	0.03	0.016
实施例2	0.59	0.26	1.28	0.015	0.009	0.26	0.04	0.018
									实施例3	0.62	0.27	1.12	0.014	0.003	0.28	0.03	0.019
对比例1	0.47	0.27	1.51	0.015	0.006	0.03	-	-

表2 PQF连轧方法及热处理制度

表3 力学性能

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种经济型耐磨无缝钢管，其特征在于，所述耐磨无缝钢管的化学成分按重量百分比为：C 0.55％～0.63％，Si 0.20％～0.40％，Mn 1.10％～1.50％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr≤0.60％，V 0.020％～0.080％，Ti 0.015％～0.050％；其余为Fe及不可避免的杂质；耐磨无缝钢管的基体为珠光体，基体中分布有直径为50～200nm的球状粒子和边长为30～300nm的规则方形粒子，其中球状粒子是由Fe、Mn、Cr、V元素形成的合金渗碳体，规则方形粒子为Ti、Nb、V复合的C、N化物；耐磨无缝钢管的洛氏硬度为HRC58-62。

2.一种如权利要求1所述经济型耐磨无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述耐磨无缝钢管的生产过程为：钢水经转炉冶炼、LF+VD炉外精炼、连铸、连轧得到管坯，管坯经环形炉加热后采用MPM/PQF连轧，然后经淬火+低温回火热处理后得到成品钢管；其中：

1)环形炉加热温度为1220℃～1260℃；

2)MPM/PQF连轧时，出脱管温度为950℃～1050℃，定径温度为750℃～850℃；

3)淬火温度为820±30℃，保温时间大于30min，水淬；

4)回火温度为180±50℃，保温时间大于30min，空冷。