CN116287977A - 高强度复相耐磨无缝钢管及其制备方法 - Google Patents

高强度复相耐磨无缝钢管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高强度复相耐磨无缝钢管,包括如下质量百分比的各组分:C:0.22%~0.26%;Si:0.65%~0.80%;Mn:2.15%~2.40%;Cr:1.20%~1.30%;Mo:0.10%~0.15%;V:0.03%~0.05%;Al:0.010%~0.020%;其余为铁和不可避免杂质;还提供了该无缝钢管的制备方法;本发明生产工艺简单、流程可实现度高、热轧直接出成品,合金添加量低、成本低廉。

Description

高强度复相耐磨无缝钢管及其制备方法
技术领域
本发明属于无缝钢管制造技术领域,尤其涉及高强度复相耐磨无缝钢管及其制备方法。
背景技术
耐磨无缝钢管具有高强度、高硬度、高耐磨的特点,广泛应用于电力、冶金、矿山、煤炭、石油、化工、机械等行业,适用于粉末、砂浆流体、水泥煤浆、煤粉碳渣、固体颗粒等气、液、固体的输送,是输送耐磨管道、混凝土泵车的重要配件。
技术现状是,在生产制造高强度复相耐磨无缝钢管时,尤其是抗拉强度≥1300MPa时,生产工艺控制难、流程繁杂;并且,大多添加了大量Mo、Nb、Ni等合金元素,成本高昂;此外,还需经调质热处理工艺,极大的增加淬火开裂的概率,所得组织单一、耐磨性不佳。
中国专利号CN104726781公开了“一种输送用耐磨无缝钢管及其生产方法”,其成分质量百分比:C:0.28%~0.36%;Si:0.70%~1.30%;Mn:2.80%~3.20%;V:0.05%~0.15%;Nb:0.02%~0.04%;Cr:0.40%~0.80%;Mo:0.14%~0.26%;B:0.0005%~0.0035%;As:0~0.015%;Sn:0~0.010%;P:0~0.015%;S:0~0.010%,以及余量的Fe等。该发明抗拉强度可达1300MPa,但添加了大量V、Nb合金,且在轧制后,经过调质热处理工艺,增加成本的同时也提高了钢管淬火开裂风险。
中国专利号CN105239011公开了“混凝土泵车用耐磨无缝钢管的制造方法”,其质量百分比:C:0.57%~0.65%;Si:0.17%~0.37%;Mn:0.70%~1.00%;P:≤0.025%;S:≤0.020%;Cr:0.20%~0.80%;Ti:0.01%~0.05%;Ni:≤0.25%;Cu:≤0.30%;其余量为Fe。该发明生产方法简单,合金添加性价比高,但其未明确强度级别,仅说明满足使用要求,无法考量其具体适用性和耐磨性。
中国专利号CN114058973公开了“一种NM450级低碳低合金贝氏体耐磨钢及其制备方法”,其质量百分比:C:0.15%~0.25%;Si:1.50%~2.10%;Mn:1.90%~2.10%;Mo:0.22%~0.28%;Cr:0.85%~1.15%;V:0.03%~0.04%;P:≤0.008%;S:≤0.005%;N:≤0.005%;余量为Fe及不可避免杂质;该发明强度可达1300MPa,且合金元素用量较低,生产工艺简单,但钢板与无缝钢管轧制工艺控制有本质上的区别。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种高强度复相耐磨无缝钢管及其制备方法,通过化学成分设计与无缝钢管轧制工艺及变形参数控制,以较高性价比和便捷的生产流程,来实现强韧性匹配良好的高强度复相耐磨钢管,其技术指标为:抗拉强度≥1300MPa,室温纵向全尺寸冲击功≥25J,金相组织为贝氏体+马氏体复相组织。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
高强度复相耐磨无缝钢管,包括如下质量百分比的各组分:
C:0.22%~0.26%;Si:0.65%~0.80%;Mn:2.15%~2.40%;Cr:1.20%~1.30%;Mo:0.10%~0.15%;V:0.03%~0.05%;Al:0.010%~0.020%;其余为铁和不可避免杂质。
进一步的,还包括如下质量百分比的组分:P≤0.013%;S≤0.004%。
上述的高强度复相耐磨无缝钢管的制备方法,包括如下步骤:
S1、炼钢:电炉冶炼、炉外精炼、真空处理;
S2、铸造:连铸。其中:连铸坯断面为Φ210~270mm;
S3、轧制:环形炉加热、穿孔、连轧、定径、冷却;
其中:
环形炉加热时管坯加热温度1230℃~1290℃,保温时间3.5~5.5h;
穿孔时入口温度1160℃~1220℃,出口毛管轴向速度0.80~1.15m/s。
进一步的,连轧时入口温度为1050℃~1110℃,出口荒管轴向速度为3.75~4.50m/s;毛管减径率为11%~23%,毛管减壁率为27%~42%。其中:毛管减径率ε=(毛管外径Dm-荒管外径Do)/毛管外径Dm;毛管减壁率ω=(毛管壁厚Sm-荒管壁厚So)/毛管壁厚Sm
进一步的,定径时入口温度950℃~1030℃,出口成品管轴向速度1.55~2.50m/s;荒管变形系数0.73~0.95。其中:荒管变形系数μ=荒管截面积A1/成品管截面积A2
进一步的,冷却时成品管以1~2℃速度冷却至450℃~465℃,达到贝氏体相变区,然后空冷至室温。
本发明的优点和积极效果是:
本发明通过成分控制和轧制工艺,包括管坯加热温度及时间、穿孔入口温度及毛管轴向速度、连轧入口温度及荒管轴向速度、定径入口温度及出口成品管轴向速度、毛管减径率ε、毛管减壁率ω、荒管变形系数μ、冷速及温度控制的合理运用,实现抗拉强度≥1300MPa,室温纵向全尺寸冲击功≥25J,强韧性匹配良好,所得金相组织为贝氏体+马氏体复相耐磨组织,比单一的马氏体组织更加耐磨,且生产工艺简单、流程可实现度高、热轧直接出成品,合金添加量低、成本低廉。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述,但是应当知道,这些附图仅是为解释目的而设计的,因此不作为本发明范围的限定。此外,除非特别指出,这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造,而不必要依比例进行绘制。
图1本发明实施例2中的实例1的200倍贝氏体+马氏体金相组织;
图2本发明实施例2中的实例1的500倍贝氏体+马氏体金相组织;
图3本发明实施例2中的实例1钢的CCT曲线。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例提供的高强度复相耐磨无缝钢管,包括如下质量百分比的各组分:
C:0.22%~0.26%;Si:0.65%~0.80%;Mn:2.15%~2.40%;Cr:1.20%~1.30%;Mo:0.10%~0.15%;V:0.03%~0.05%;Al:0.010%~0.020%;其余为铁和不可避免杂质;
另外,还包括如下质量百分比的组分:P≤0.013%;S≤0.004%。
上述的高强度复相耐磨无缝钢管的制备方法,包括如下步骤:
S1、炼钢:电炉冶炼、炉外精炼、真空处理;
S2、铸造:连铸。其中:连铸坯断面为Φ210~270mm;
S3、轧制:环形炉加热、穿孔、连轧、定径、冷却;
其中:
环形炉加热时管坯加热温度1230℃~1290℃,保温时间3.5~5.5h;
穿孔时入口温度1160℃~1220℃,出口毛管轴向速度0.80~1.15m/s;
连轧时入口温度为1050℃~1110℃,出口荒管轴向速度为3.75~4.50m/s;毛管减径率为11%~23%,毛管减壁率为27%~42%。其中:毛管减径率ε=(毛管外径Dm-荒管外径Do)/毛管外径Dm;毛管减壁率ω=(毛管壁厚Sm-荒管壁厚So)/毛管壁厚Sm
定径时入口温度950℃~1030℃,出口成品管轴向速度1.55~2.50m/s;荒管变形系数0.73~0.95。其中:荒管变形系数μ=荒管截面积A1/成品管截面积A2
冷却时成品管以1~2℃速度冷却至450℃~465℃,达到贝氏体相变区,然后空冷至室温。
实施例2
本实施例以实施例1中的制备方法制备如下化学成分的各钢管,如表1所示:
表1:实施例钢管的化学成分质量百分数(wt%)
Figure BDA0004056849940000051
Figure BDA0004056849940000061
在制备时,轧制方法见表2、表3:
表2:实施例钢管的轧制工艺控制
Figure BDA0004056849940000062
表3:实施例钢管的轧制变形参数
Figure BDA0004056849940000063
Figure BDA0004056849940000071
对制备得到的钢管进行测试,获取的力学性能见表4:
表4:实施例钢管的力学性能及金相组织
Figure BDA0004056849940000072
其中:实施例1-12中钢管金相组织均为贝氏体+马氏体复相组织。
通过表4,可以看出,抗拉强度稳定在1300MPa以上,且室温纵向全尺寸冲击功≥25J,具有良好的强韧性匹配;通过图1、2、3,可以看出得到了贝氏体和马氏体复相耐磨组织,更具耐磨性。
需要说明的是,本专利中的毛管是指经过穿孔机轧制后的钢管;荒管是指经过连轧机轧制后的钢管;CCT曲线是过冷奥氏体连续冷却转变曲线,它反映了在连续冷却条件下过冷奥氏体的转变规律,是分析转变产物组织与性能的依据。
以上实施例对本发明进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.高强度复相耐磨无缝钢管,其特征在于,包括如下质量百分比的各组分:
C:0.22%~0.26%;Si:0.65%~0.80%;Mn:2.15%~2.40%;Cr:1.20%~1.30%;Mo:0.10%~0.15%;V:0.03%~0.05%;Al:0.010%~0.020%;其余为铁和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述高强度复相耐磨无缝钢管,其特征在于:还包括如下质量百分比的组分:P≤0.013%;S≤0.004%。
3.权利要求1或2所述的高强度复相耐磨无缝钢管的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、炼钢:电炉冶炼、炉外精炼、真空处理;
S2、铸造:连铸。其中:连铸坯断面为Φ210~270mm;
S3、轧制:环形炉加热、穿孔、连轧、定径、冷却;
其中:
环形炉加热时管坯加热温度1230℃~1290℃,保温时间3.5~5.5h;
穿孔时入口温度1160℃~1220℃,出口毛管轴向速度0.80~1.15m/s。
4.根据权利要求3所述的高强度复相耐磨无缝钢管的制备方法,其特征在于:连轧时入口温度为1050℃~1110℃,出口荒管轴向速度为3.75~4.50m/s;毛管减径率为11%~23%,毛管减壁率为27%~42%。其中:毛管减径率ε=(毛管外径Dm-荒管外径Do)/毛管外径Dm;毛管减壁率ω=(毛管壁厚Sm-荒管壁厚So)/毛管壁厚Sm
5.根据权利要求3所述的高强度复相耐磨无缝钢管的制备方法,其特征在于:定径时入口温度950℃~1030℃,出口成品管轴向速度1.55~2.50m/s;荒管变形系数0.73~0.95。其中:荒管变形系数μ=荒管截面积A1/成品管截面积A2
6.根据权利要求3所述的高强度复相耐磨无缝钢管的制备方法,其特征在于:冷却时成品管以1~2℃速度冷却至450℃~465℃,达到贝氏体相变区,然后空冷至室温。
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