[發明專利]一種大口徑高強度機械用無縫鋼管及其TMCP生產方法

有效

• 申請號: 201410017543.4
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103757560B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 馬自強;尤鳳志;劉澤君;吳世康;夏魁
• 申請（專利權）人: 揚州龍川鋼管有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/50;C21D8/10
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司11278
• 代理人: 李海燕

技術領域

本發明涉及到一種大口徑高強度機械用無縫鋼管及其生產方法，具體是采用TMCP生產方法生產的高強度大口徑中厚壁鋼管的生產方法。

背景技術

高強度工程機械用鋼管主要用于制造工程機械結構件，受服役條件和焊接工藝的限制，這類用途的鋼管需要材料具有足夠的強度、塑性和焊接性能，以適應極端惡劣環境下野外作業。高強度鋼管的性能水平對于提高工程機械的能力和效率、延長使用壽命、減輕設備自重、降低能耗有著重要作用，對于工程機械行業尤為重要。隨著工程機械向大型化和輕型化方向發展，對工程機械用鋼管綜合性能提出了更高要求，正逐步向更高鋼級和更高韌性要求發展，市場需求量也在逐年增加。

傳統的高強度工程機械用無縫鋼管的生產一般采用穿孔+連軋+定徑、穿孔+磨削（機加工）、穿孔+熱擴管的生產，這些生產方式都存在一定的弊端，如：連軋機組的規格較小，國內最大的連軋管機組為某廠的Φ460機組；穿孔+磨削或熱擴管的工藝生產，軋制變形量太小，鋼管的工藝性能較差，且熱擴管缺陷較多，因此這些生產方式都制約了大口徑高強度工程機械用無縫鋼管向更高鋼級和更高要求的方向發展。

發明內容

本發明為解決工程機械用無縫鋼管的高鋼級開發，生產一種更高鋼級工程機械用無縫鋼管：屈服強度≥690Mpa，抗拉強度≥770Mpa，延伸率≥14%，-40°C沖擊功≥40J。

為此本發明采用下述技術方案：

其組分和質量百分比為：C：0.08～0.12%，Si:0.17～0.37%,?Mn:1.4～1.75%,P≤0.020%,S≤0.015%,V:0.05～0.09%,?Nb+Ti:0.065～0.09%,Ni≤0.10%,Cu≤0.15%,Mo:0.20%～0.40%,Cr≤0.25%,Al:0.015～0.045%,Al/N≥2，其余為Fe和微量雜質元素。

采用TMCP的方法生產，包括以下步驟：

①?????上述鋼種組成元素重量成分配料冶煉，電爐或轉爐煉鋼，經LF精煉完后的鋼水經過VD真空除氣，喂入鈣絲控制夾雜物形態，隨后喂入鈦絲，后上連鑄平臺進行連鑄，連鑄過程中采用電磁攪拌和氣體保護；并控制A、B、C、D和DS類夾雜不大于1.5級，且單系和不大于6.0級，氣體含量[0]≤38PPm，[N]≤80PPm，[H]≤2.5PPm。

????②軋制

1）??檢驗合格后的定尺連鑄坯在環形加熱爐內加熱，加熱爐爐溫控制為1200?～1240°C，穿孔溫度控制為1180～1220°C，變形量≥30%。

2）??穿孔后內外除鱗，進行皮爾格軋制，軋制溫度950～1050°C，變形量≥50%。

3）??皮爾格軋制后，進行回轉定徑，變形量≤5%，終軋溫度820～850°C。

4）??定徑后采用在線淬火，冷卻速度5～15°C/S，冷卻至室溫。

5）??淬火后采用520°C～540°C回火，空冷至室溫。

本發明中各元素、軋制工藝的作用及機理：

①?????C，Mn是最有效的固溶強化元素，隨著鋼中的C，Mn含量的增加，其成品的屈服強度和抗拉強度也相應增大，特別是屈服強度上升較為明顯。鋼中加入Mn能防止在熱加工時因硫引起鋼的脆化。碳低于0.?05%鋼的強度達不到目標要求；錳高于1.?90%同樣會明顯降低焊接性能，且大幅降低延伸率和沖擊韌性。因此C,?Mn含量控制范圍分別為：C：0.08～0.12%，Mn:1.4～1.75%。

②?????鋼中S，P是有害雜質元素，鋼中P，S含量越低越好。當鋼中S含量較多時，熱軋時容易產生熱脆等問題；而鋼中P含量較多時，鋼容易發生冷脆，此外，磷還容易發生偏析。

③?????鋼中Al的加入則會形成酸溶鋁(Als)和酸不溶鋁，而Als包括固溶鋁和AlN，彌散的AlN粒子能阻止奧氏體晶粒的長大，細化晶粒，囚此Al最低含量控制在0.?015%。但對于鋁鎮靜鋼來說，隨著Al的增加，鋼的夾雜物數量增多，夾雜物尺寸也將變大，將導致鋼的內部質量下降，因此Al的最高含量控制在0.045%，且Al/N≥2。

④?????釩在軋制過程中應變誘導析出的V（C、N）可阻止形變奧氏體的再結晶，并可阻止再結晶奧氏體晶粒的粗化。釩最重要的作用是在鐵素體中大量沉淀析出而產生強烈的沉淀強化效果，即使在正火鋼材中這一作用也十分明顯。為此本鋼種設計V的含量為0.05一0.09%。