[發(fā)明專利]一種用于制造空心芯棒的無縫鋼管及生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010508220.7
• 申請日: 2010-10-12
• 公開（公告）號: CN101956137A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 龍功名;李陽華;陳紹林;冉旭;張敏
• 申請（專利權）人: 衡陽華菱鋼管有限公司
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24;B21B23/00;C21D8/10
• 代理公司: 衡陽市科航專利事務所 43101
• 代理人: 鄒小強

技術領域

本發(fā)明屬于冶金行業(yè)無縫鋼管的生產(chǎn)領域，具體涉及一種用于制造空心芯棒的合金化高強度高韌性調(diào)質(zhì)無縫鋼管及生產(chǎn)方法。

背景技術

芯棒是軋管機組最重要的變形工具之一，芯棒與軋輥共同作用，將穿孔后的管坯軋制成各種尺寸的無縫鋼管。軋制過程中芯棒的服役條件十分惡劣，其表面承受著壓應力、摩擦力和冷熱交變應力，其工作狀態(tài)為高壓和高溫，同時與管坯內(nèi)壁接觸產(chǎn)生摩擦磨損。因此，對芯棒的使用性能要求非常高，需要有高強度、高硬度、高韌性、耐磨性以及抗疲勞抗腐蝕性。目前，使用的大直徑芯棒大多是實心的，經(jīng)鍛造成型，特別是Φ280mm以上規(guī)格的大口徑芯棒制造難度更大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的上述不足而提供一種用于制造空心芯棒的無縫鋼管及生產(chǎn)方法。

本發(fā)明的技術方案是：一種用于制造空心芯棒的無縫鋼管，成分以質(zhì)量％計，具體有：C：0.28～0.33、Si：0.45～0.65、Mn：0.40～0.60、P：0.025≤、S：0.02≤、Cr：3.00～3.30、Mo：0.45～0.55、V：0.20～0.30、Cu：0.15≤、Ni0.20≤，其余部分為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

合金化高強度高韌性調(diào)質(zhì)無縫鋼管化學成分設計：

C：C是鋼鐵材料中提高強度最基本，也是最廉價的合金元素，由C或通過溶入Fe的晶格以固溶強化提高鋼的強度，或者由過飽和Fe-C固溶體中析出碳化物以析出強化提高鋼的強度。C對提高鋼的淬硬性和淬透性的作用十分明顯，隨著鋼中C含量的提高，鋼的強度增加，而韌性、焊接性和塑性則隨著碳含量增加而降低。

Mn：Mn是奧氏體穩(wěn)定化元素，它在臨界區(qū)時會向奧氏體中擴散，使得Mn和C同時在奧氏體中富集和均勻化，故增加了奧氏體在隨后冷卻過程中的穩(wěn)定性以及推遲珠光體的形成。Mn既能以固溶狀態(tài)存在，也可以進入滲碳體中取代一部分Fe原子，還能形成硫化物，它的作用主要是增強奧氏體穩(wěn)定化，延長其轉(zhuǎn)變孕育期，降低馬氏體轉(zhuǎn)變時的臨界冷卻速率，提高材料的淬透性。

Si：Si元素是鐵素體形成元素，在臨界區(qū)加熱時，Si更傾向于分布在鐵素體而不是奧氏體中，因而奧氏體晶粒邊緣Si貧化，當在貝氏體相變區(qū)等溫時，這個邊緣優(yōu)先向鐵素體轉(zhuǎn)變，同時向奧氏體晶粒內(nèi)部排碳，使奧氏體碳濃度增高，穩(wěn)定性增強。Si分布在鐵素體中，提高鐵素體中碳的化學位，促使鐵素體中的碳向奧氏體內(nèi)部擴散，奧氏體中的碳濃度升高，使奧氏體具有更高的穩(wěn)定化傾向，為淬火工藝作準備。

Cr：Cr使γ相區(qū)縮小，使鐵碳平衡相圖中的共析點和碳在奧氏體內(nèi)的溶解度向低碳方向即相圖的左方移動。Cr是強烈形成碳化物的合金元素，它將降低共晶碳量，防止粗大初生碳化物的產(chǎn)生，保證碳化物形成高硬度的孤立狀的(Cr，F(xiàn)e)C型理想抗磨相。選擇好適宜的Cr/C值是十分重要的。同時Cr溶解在奧氏體中，起到強化基體、增加合金淬透性的作用。

Mo：Mo可使鋼的C曲線右移從而顯著地提高鋼的淬透性，其作用強于鉻而次于錳。Mo也使鋼的C曲線的珠光體轉(zhuǎn)變部分與貝氏體轉(zhuǎn)變部分發(fā)生分離，顯著抑制珠光體和鐵素體轉(zhuǎn)變，在鋼中主要以碳化物的形式存在，彌散地分布在基體中強化基體，提高鋼的硬度。Mo在鋼中還能夠有效地細化鑄態(tài)組織，提高斷面的均勻性，穩(wěn)定提高回火穩(wěn)定性，在相變過程中能減緩馬氏體板狀基體結(jié)晶周界碳化物析出，從而改善鋼的沖擊韌度，提高綜合性能。

V：V在提高耐磨性上，V主要是通過VC的析出，把強度和耐磨性進一步提高，VC是一種硬度很高的固溶質(zhì)點，它的主要作用機理是通過提高基體硬度從而相應地提高耐磨性，尤其是磨料磨損的耐磨性。

本發(fā)明還提供了一種用于制造空心芯棒的無縫鋼管生產(chǎn)方法，它包括：管坯下料→環(huán)形爐加熱→曼式穿孔機穿孔→皮爾格軋機軋管→切皮爾格頭→步進式爐加熱→定徑機定徑→熱處理→矯直→鋸切→內(nèi)外表面處理→人工檢驗→超聲渦流自動組合探傷→人工復檢→清潔、標識、包裝→入庫。

其具體步驟如下：

A、鋼坯加熱分預熱、加熱、均熱過程。預熱溫度隨爐溫，時間5～6小時；加熱分為四段：加熱一段溫度1020℃±10℃、時間1～1.5小時，加熱二段溫度1150℃±10℃、時間1～1.5小時，加熱三段溫度1220℃±10℃、時間1～1.5小時，加熱四段溫度1280℃±10℃、時間1～1.5小時；均熱段溫度1270℃±10℃、時間1～1.5小時。