CN1114714C - 超低碳双相不锈钢离心铸造冷拔无缝管的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超低碳双相不锈钢离心铸造与冷拔无缝管的生产方法，本发明的生产工艺中主要的技术关键是中频电炉采用不氧化法熔炼或真空感应电炉熔炼，防止增碳，控制S、P指标，为保证该钢管金相组织中A和F二相的比，严格控制化学成分，特别是Cr、Ni、Mo、N含量，通过固溶处理快速冷却来消除σ相，防止冷拔时开裂。由于改进了制造工艺，提高了冷拔无缝钢管的成品率，尤其是大口径厚壁钢管，使得最终获得的产品具有高的强度，可在高Cl离子、H₂S、CO₂等环境下使用，进一步提高管材的机械性能和焊接性能。

Description

超低碳双相不锈钢离心铸造冷拔无缝管的生产方法

本发明涉及一种冷拔无缝管的制造工艺，确切地说是涉及超低碳双相不锈钢离心铸造冷拔无缝管的生产方法。

随着化学工业、石油化工及核电工业的发展，对耐腐蚀材料提出了越来越高的要求，而目前国内常用的不锈钢材质制造的管道、容器以及泵阀等设备已难以适应工业生产发展的要求。我国关于耐腐蚀不锈钢的标准GB2100中有16种钢种，其中只有二种为双相钢，由于双相钢的金相组织中同时存在A和F二相，与奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢相比具有下列优点：1)铁素体不锈钢在氯离子溶液中抗应力腐蚀的能力高于奥氏体不锈钢；2)强度高于奥氏体不锈钢，韧性比铁素体不锈钢好，并有较高的屈强比；3)热膨胀系数小于奥氏体不锈钢，焊件的内应力较低，热裂倾向较小。七十年代国外就已经研究成功耐应力腐蚀的双相钢。如瑞典Sandvik公司研制的3RE60，日本研制的DP11双相不锈钢，其抗SCC的能力与ASTM304L相比有明显的提高，随着使用介质的苛刻性的提高，3RE60、DP11也不能满足石油化工等工程领域的要求，又研制成功了2205第二代超高低碳双相不锈钢，虽然2205类双相不锈钢比第一代双相不锈钢具有更高的耐腐蚀性和力学性能。但是对于一些含Cl离子较高的环境介质且介质浓度较高的场合，仍不能使设备长久、安全地运行。为解决上述课题，国内在双相不锈钢研制和开发方面做了不少工作，研制过类似国外七十年代超低碳双相不锈钢种，但由于该钢种含Cr及其它合金元素含量的增高，双相组织的存在，使双相钢的热加工工艺难以控制、产品合格率低、成本高，难以批量推向市场，故市场的需要只能依靠进口，花费大量的外汇，且价格昂贵。

本发明的目的就是解决目前双相钢生产中存在的问题，提供一种超低碳双相不锈钢离心铸造+冷拔的新的无缝管生产方法，通过改善生产工艺，即离心铸管结合冷拔工艺来制造加工双相不锈钢产品，从而提高产品的性能，以适应于化学、石油、造纸、化肥等工业领域。

由于超低碳双相不锈钢除含有Cr、Ni外还含有较高的Mo和N。而Cr、Mo、N含量的增高及双相组织使其热加工性能较差，难以生产冷拔无缝钢管，尤其是大口径无缝管，因此本发明的超低碳双相不锈钢离心铸造冷拔无缝钢管的生产方法主要是针对超低碳双相不锈钢其热加工中性能较差，难以生产无缝钢管的难题而做出改进的，本发明采用先离心铸造成管，再将铸造管冷拔成所需规格的无缝钢管。本发明的目的是通过下述技术方案来实现的，本发明所述的超低碳双相不锈钢离心铸造冷拔无缝钢管的生产方法包括熔炼步骤、离心铸造步骤和冷拔无缝钢管步骤，其中熔炼步骤包括有选取炉料、装料、熔化期、精炼期和合金化过程，所述的选取炉料是工业纯铁、金属铬、电解镍板、钼铁、含氮铬铁、金属锰、结晶硅、石灰、萤石、硅钙合金，炉料进炉前进行除污锈处理，在温度250℃以上的箱式炉内保温4小时；所述的装料是采用中频感应电炉或直空感应电炉，采用不氧化法熔炼，炉料进炉次序：金属铬、电解镍板、金属锰、工业纯铁。所述的熔化期是原料进炉后开始接通电源，逐步增加功率，炉料熔化过程中要经常捣料，防止未熔化的冷料搭桥，并陆续添加工业纯铁，大部分炉料熔化后，分批加入造渣材料(石灰粉∶萤石＝2∶1)，加入量0.6-1.0％碱性渣料覆盖在钢液表面，钢液在升温过程中分批在渣面上加占钢液重0.1％的硅钙合金进行脱氧，脱氧后再加入钼铁，含氮铬铁、结晶硅。所述的精炼期是脱氧后彻底搅拌，钢液温度升到1630-1640℃时(须用快速热电偶测定)，取样全分析，分析C、Si、Mn、S、P、Ni、Cr、Mo以及残余元素Pb、As、Sn、Sb、As、Cu的含量，要求C≤0.03，Si为0.3 0-0.80，Mn为1.30-1.70，S≤0.020，P≤0.025，Cr为24.0-27.0，Ni为6.50-8.00，Mo为3.50-5.00，As≤0.01，Sn≤0.01，Sb≤0.01，Cu≤0.05以上均为重量百分比；所述的合金化是根据分析结果添加炉料进行调整，加入调整成分的炉料后，再加造渣材料覆盖。化学成分合格，钢液温度达到1650℃时，扒清炉渣，加入硅钙合金进行终脱氧，钢液温度达到1660-1680℃时即可出钢，在钢包内加入少量硅钙合金，扒清钢液表面的渣方可浇注；接下来进行离心铸造，根据离心铸造管的规格，用电子吊称控制每支铸管所需钢液重量，采用卧式离心机铸造，浇注温度1620-1640℃，浇注速度10-150kg/秒，转速400-1600转/分；随后进行冷拔步骤，该冷拔步骤包括预处理、固熔处理、酸洗及润滑处理以及冷拔加工，所述的预处理是指对铸管内外表面进行机械加工或砂轮修磨，消除表面缺陷，所述的固熔处理其温度为1100℃，保温时间30分钟，冷却方式为水冷；所述的酸洗是在温度为60℃的酸洗液中浸放4-8小时，然后冲干净并烘干，此后进行润滑处理，所述的润滑处理是指在管的内外表层涂刷润滑剂，最后进行冷拔，在每道冷拔后要进行固熔处理，上述的酸洗液的配方为HF4-6％，HNO₃8-16％；烘干温度为300-500℃，时间为30分钟；涂刷的润滑剂其配方为滤干水的Ca(OH)₂100kg与牛油5-8kg混合，其颗粒度为75微米。

综上所述，本发明的生产工艺中主要的技术关键是中频电炉采用不氧化法熔炼或真空感应电炉熔炼，防止增碳，控制S、P指标，为保证该钢管金相组织中A和F二相的比，严格控制化学成分，特别是Cr、Ni、Mo、N含量，通过固熔处理快速冷却来消除σ相，以冷拔时防止σ相析出造成开裂，改变其酸洗的配方及酸洗条件等。

由于改进了制造工艺，使得最终获得的产品具有高的强度，可在高Cl离子、H₂S、CO₂等环境下使用，可在石油、化工、电力、海洋等设施中，较苛刻的400℃以下的各种工况条件下使用，进一步提高了管材的机械性能和焊接性能，防止产生焊接热裂纹，在Cl离子、CO₂、H₂S等环境下有较高的抗点腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀能力和耐腐蚀疲劳性能。

Claims (4)

1、一种超低碳双相不锈钢离心铸造冷拔无缝钢管的生产方法，它包括熔炼步骤、离心铸造步骤和冷拔无缝钢管步骤，其特征是熔炼步骤包括有选取炉料、装料、熔化期、精炼期和合金化过程，所述的选取炉料是工业纯铁、金属铬、电解镍板、钼铁、含氮铬铁、金属锰、结晶硅、石灰、萤石、硅钙合金，炉料进炉前进行除污锈处理，在温度250℃以上的箱式炉内保温4小时；所述的装料是采用中频感应电炉或直空感应电炉，采用不氧化法熔炼，炉料进炉次序：金属铬、电解镍板、金属锰、工业纯铁；所述的熔化期是原料进炉后开始接通电源，逐步增加功率，炉料熔化过程中要经常捣料，防止未熔化的冷料搭桥，并陆续添加工业纯铁，大部分炉料熔化后，分批加入造渣材料石灰粉和萤石的比为2∶1，加入量0.6-1.0％碱性渣料覆盖在钢液表面，钢液在升温过程中分批在渣面上加占钢液重0.1％的硅钙合金进行脱氧，脱氧后再加入钼铁、含氮铬铁、结晶硅；所述的精炼期是脱氧后彻底搅拌，钢液温度升到1630-1640℃时，取样全分析，分析C、Si、Mn、S、P、Ni、Cr、Mo以及残余元素Pb、As、Sn、Sb、As、Cu的含量，要求C≤0.03，Si为0.30-0.80，Mn为1.30-1.70，S≤0.020，P≤0.025，Cr为24.0-27.0，Ni为6.50-8.00，Mo为3.50--5.00，As≤0.01，Sn≤0.01，Sb≤0.01，Cu≤0.05，以上均为重量百分比；所述的合金化是根据分析结果添加炉料进行调整，加入调整成分的炉料后，再加造渣材料覆盖；化学成分合格，钢液温度达到1650℃时，扒清炉渣，加入硅钙合金进行终脱氧，钢液温度达到1660-1680℃时即可出钢，在钢包内加入少量硅钙合金，扒清钢液表面的渣方可浇注；接下来进行离心铸造，根据离心铸造管的规格，用电子吊称控制每支铸管所需钢液重量，采用卧式离心机铸造，浇注温度1620-1640℃，浇注速度10-150kg/秒，转速400-1600转/分；随后进行冷拔步骤，该冷拔步骤包括预处理、固熔处理、酸洗及润滑处理以及冷拔加工，所述的预处理是指对铸管内外表面进行机械加工或砂轮修磨，消除表面缺陷，所述的固熔处理其温度为1100℃，保温时间30分钟，冷却方式为水冷；所述的酸洗是在温度为60℃的酸洗液中浸放4-8小时，然后冲干净并烘干，此后进行润滑处理，所述的润滑处理是指在管的内外表面涂刷一层配方为滤干水的Ca(OH)₂100kg与牛油5-8kg相混合的润滑剂，最后进行冷拔，在每道冷拔后要进行固熔处理。

2、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是所述的酸洗液的配方为HF4-6％，HNO₃8-16％。

3、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是所述的烘干温度为300-500℃，时间为30分钟。

4、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是涂刷的润滑剂的颗粒度为75微米。