CN115558861A - 一种经济型x70q厚壁无缝钢管制造方法 - Google Patents

一种经济型x70q厚壁无缝钢管制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种经济型X70Q厚壁无缝钢管制造方法，生产工艺流程简述为：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→定尺切割→管坯加热→菌式穿孔→PQF机组连续轧管→微张力定径→带温矫直→冷床冷却→定尺锯切→水压试验→超声波+漏磁无损探伤→调质热处理。本发明的目的是提供一种生产成本低、尺寸精度高、热处理后产品性能满足用户要求的X70Q厚壁无缝钢管制造方法。

Description

一种经济型X70Q厚壁无缝钢管制造方法
技术领域
本发明涉及黑色金属冶炼及金属压力加工领域，尤其涉及一种经济型X70Q厚壁无缝钢管制造方法。
背景技术
近十年来，我国油气供给与管道建设呈现跨越式发展，跨入中国五大运输体系行列。在全球油气资源方面，非常规油气资源占比更大(约80％)，且非常规油气资源几乎未开采，将是未来开发的重点。非常规油气资源，一般分布于偏远且地理环境恶劣的区域，这给管道建设及管材选用提出了更高的要求。为保障油气输送管道的安全运行，尽可能降低成本，需着力开展高性能油气输送管的研发与应用，如高强度钢管、低温环境用钢管、腐蚀环境用管、大应变钢管和深海油气开发用钢管等。
高强度钢管是重要的发展方向之一，提高强度不仅可以减小钢管壁厚和质量，节约钢材成本，而且由于钢管壁厚的减小，还可降低钢管运输成本和焊接工作量，从而大幅降低管道建设的投资成本和运行成本，高钢级钢管的应用已经成为管道工程发展的一个必然趋势。本发明旨在提供一种经济型X70Q厚壁无缝钢管制造方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产成本低、尺寸精度高、热处理后产品性能满足用户要求的X70Q厚壁无缝钢管制造方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种经济型X70Q厚壁无缝钢管制造方法，生产工艺流程简述为：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→定尺切割→管坯加热→菌式穿孔→PQF机组连续轧管→微张力定径→带温矫直→冷床冷却→定尺锯切→水压试验→超声波+漏磁无损探伤→调质热处理；其中：
进行VD真空处理的真空度≤0.10KPa，深真空时间≥15分钟；
VD真空处理时喂入100mm长铁钙丝，喂丝后进行8～10分钟吹Ar；
调质热处理的工艺为温度加热到910℃保温30分钟出炉水淬，钢管水冷至100℃以下进行回火，回火温度为630℃，保温90分钟。
进一步的，将经过VD真空处理后的钢水进行圆坯连铸，采用低拉速的恒速控制、电磁搅拌和全程保护浇注工艺；控制钢水过热度ΔT≤30℃；铸坯经过矫直之后进行火焰切割，圆管坯进行堆垛缓冷。
进一步的，原料由重量百分比为90％的高炉铁水和10％的优质废钢组成，其化学成分按重量百分比分别为：C 0.14-0.17；Si 0.25-0.35；Mn 1.55-1.65；P≤0.015；S≤0.010；V 0.05-0.10；Al 0.020-0.045；余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。
进一步的，屈服强度：485～635MPa；抗拉强度：570～760MPa；屈强比：≤0.88；延伸率：≥20％；0℃时的横向冲击值：AKV≥50J/cm2；晶粒度：≥8.0级。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
①由于以90％的高炉铁水+10％的优质废钢作为原料，杂质元素含量相对较低，且不含有贵重元素Mo、Nb、Cu和Ni，因此，钢管的生产难度相对较小、生产成本也相对较低；
②采用电磁搅拌+堆垛缓冷+科学的加热温度+成熟的轧管工艺+钢管的精确成型+钢管在500℃以上进行带温矫直等一系列技术措施；
③由于采用高炉铁水+优质废钢+铁水预处理+控制转炉终渣碱度+精炼造白渣+深真空处理+喂入100mm长铁钙丝+软吹Ar+全程保护浇注等一系列技术措施，因此，钢管的夹杂含量相对较少；
④由于采用连铸圆管坯+堆垛缓冷+精确定心+菌式穿孔+PQF连续轧管+微张力减径+钢管的带温矫直+全程的在线检测等一系列技术措施，因此，钢管的尺寸精度相对较高；
⑤由于含元素V的独特成分设计+纯净的钢质+电磁搅拌+理想的铸态组织+成熟的轧管工艺+带温矫直，使得钢管的各项性能优异，具体性能指标如下：
屈服强度：485～635MPa；抗拉强度：570～760MPa；屈强比：≤0.88；延伸率：≥20％；0℃时的横向冲击值：AKV≥50J/cm2；晶粒度：≥8.0级。
具体实施方式
下面结合实施例1～实施例3对本发明作进一步详细说明。
按重量百分比原料为：高炉铁水占比为90％，优质废钢占比为10％。
生产工艺流程顺序为：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→定尺切割→管坯加热→菌式穿孔→连续轧管→微涨力定径→带温矫直→冷床冷却→定尺锯切→水压试验→无损探伤→热处理。
具体生产工艺流程简述如下：
将90吨的高炉铁水用“金属镁粉”作脱硫脱氧预处理，使铁水中的S元素含量降低到(重量百分比)0.010％以下；
将所述的90吨预处理铁水兑入100吨级的顶底复吹转炉之内，再加入10吨的优质废钢，然后采用单渣工艺进行冶炼，终渣碱度按3.0控制，出钢时采用硅锰、锰铁和铬铁进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程必须挡渣，挡渣失败必须扒渣，出钢过程中合金加完以后加入200kg的白灰块。
将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼：精炼时按要求正常吹氩，采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式进行加热升温；根据转炉钢水的成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作；采用造白渣操作，补加合金在中后期加入。
当LF炉精炼结束后要保持底部软吹Ar，加入预定量的铬铁合金。
然后对精炼好的钢水再进行VD真空处理：深真空度≤0.10KPa，深真空时间≥15分钟；再喂入100mm长度的铁钙线，喂丝后保持10～12分钟软吹Ar。
将经过VD真空处理后的钢水大包吊上钢包回转台进行5机5流圆坯连铸，连铸时采用低拉速的恒速控制、电磁搅拌和全程保护浇注工艺；钢水过热度ΔT＝25℃；铸坯出二次冷却区域后进行矫直，然后用火焰定尺切割成规格为
Figure BDA0003896291270000043
的管坯，然后将规格为
Figure BDA0003896291270000044
的管坯进行堆垛缓冷。
对规格为
Figure BDA0003896291270000045
的管坯取样进行化、检验，其化学成分化验结果(重量百分比含量)见表2。
表2管坯的化学成分检测结果(重量％)
C Si Mn P S Al B
实施例1 0.15 0.27 1.60 0.013 0.005 0.038 0.0020
实施例2 0.16 0.33 1.57 0.012 0.006 0.025 0.0021
实施例3 0.17 0.30 1.56 0.016 0.005 0.022 0.0025
硫印：均不超过1.0级，低倍检验合格。
将化、检验合格的规格为
Figure BDA0003896291270000041
的管坯进行制管，制管过程如下：
将规格为
Figure BDA0003896291270000042
的管坯放入环形加热炉进行加热，连续检查并控制好环形加热炉的预热段、加热段、均热段等各段的温度，保证加热透彻均匀而不过热，各段温度的控制范围见表3；
表3环形加热炉的各段温度控制(℃)
预热Ⅰ段 预热Ⅱ段 加热Ⅰ段 加热Ⅱ段 均热Ⅰ段 均热Ⅱ段
800～900 900～1100 1100～1200 1200～1240 1220～1250 1220～1250
用微机对环形加热炉各段温度进行自动控制并自动记录。
热工具在使用前必须测量，轧前必须检查、处理辊道，避免划伤管壁。
将加热好的规格为
Figure BDA0003896291270000051
的管坯进行菌式穿孔、然后在
Figure BDA0003896291270000052
轧管机组上进行连续轧制、然后在定径及其上制成规格为
Figure BDA0003896291270000053
的无缝钢管，每批进行一次热取样，检查几何尺寸。
当无缝钢管的温度降到517℃时进行矫直。
对上述工艺生产的规格为
Figure BDA0003896291270000054
的无缝钢管先后进行无损探伤和水压试验，合格的无缝钢管进行调质热处理，即加热到910℃保温30分钟出炉水淬。钢管水冷至100℃以下进行回火，回火温度为630℃，保温90分钟。回火完毕在钢管头端取试样进行力学性能及金相性能检验。
经过检验，实施例1～实施例3所产的规格为
Figure BDA0003896291270000055
的无缝钢管的力学性能检测结果及见表4、金相性能检测结果见表5。
表4无缝钢管的力学性能检测结果
R<sub>t0.5</sub>(MPa) R<sub>m</sub>(MPa) R<sub>t0.5</sub>/R<sub>m</sub> A(％) A<sub>KV</sub>(0℃,横向,J/cm<sup>2</sup>)
实施例1 542 685 0.79 27.0 110，105，118
实施例2 550 690 0.80 28.0 98，103，99
实施例3 559 695 0.80 26.0 123，105，111
表5无缝钢管的金相性能检测结果(级)
Figure BDA0003896291270000056
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种经济型X70Q厚壁无缝钢管制造方法，其特征在于，生产工艺流程简述为：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→定尺切割→管坯加热→菌式穿孔→PQF机组连续轧管→微张力定径→带温矫直→冷床冷却→定尺锯切→水压试验→超声波+漏磁无损探伤→调质热处理；其中：
进行VD真空处理的真空度≤0.10KPa，深真空时间≥15分钟；
VD真空处理时喂入100mm长铁钙丝，喂丝后进行8～10分钟吹Ar；
调质热处理的工艺为温度加热到910℃保温30分钟出炉水淬，钢管水冷至100℃以下进行回火，回火温度为630℃，保温90分钟。
2.根据权利要求1所述的经济型X70Q厚壁无缝钢管制造方法，其特征在于，将经过VD真空处理后的钢水进行圆坯连铸，采用低拉速的恒速控制、电磁搅拌和全程保护浇注工艺；控制钢水过热度ΔT≤30℃；铸坯经过矫直之后进行火焰切割，圆管坯进行堆垛缓冷。
3.根据权利要求1所述的经济型X70Q厚壁无缝钢管制造方法，其特征在于，原料由重量百分比为90％的高炉铁水和10％的优质废钢组成，其化学成分按重量百分比分别为：C0.14-0.17；Si 0.25-0.35；Mn 1.55-1.65；P≤0.015；S≤0.010；V 0.05-0.10；Al 0.020-0.045；余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。
4.根据权利要求3所述的经济型X70Q厚壁无缝钢管制造方法，其特征在于，产品的力学性能：屈服强度：485～635MPa；抗拉强度：570～760MPa；屈强比：≤0.88；延伸率：≥20％；0℃时的横向冲击值：AKV≥50J/cm2；晶粒度：≥8.0级。
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