[發明專利]一種高強韌性熱軋無縫鋼管及其制備方法

有效

• 申請號: 201810341021.8
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108531806B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 袁國;康健;王超;李振壘;王國棟
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/12;C22C38/14;C22C38/22;C22C38/32;C22C38/28;C22C33/04;C21C7/06;C21C7/072;B21C37/06;C21D8/10
• 代理公司: 21109 沈陽東大知識產權代理有限公司
• 代理人: 梁焱<國際申請>=<國際公布>=<進入國

一種高強韌性熱軋無縫鋼管，其化學成分按質量分數為：C：0.06～0.20％，Si：0.1～0.4％，Mn：0.8～2.0％，P：0.005～0.015％，S：0.002～0.01％，Ti：0.005～0.02％，Al：0.005～0.02％，N：0.002～0.007％，O：0.001～0.005％，Cr：0～0.5％，Mo：0～0.5％，V：0～0.05％，B：0～0.002％，余量為Fe和雜質元素，其中Ti、Al、O、N的質量分數滿足關系式：2.5N≤Ti+Al?1.2×O≤5N；制備方法：1)將鐵水和/或廢鋼料熔煉成鋼水并進行脫氧合金化；然后進行LF精煉，生成氧化物；全保護澆鑄，得到管坯；2)加熱保溫；3)定心、穿孔、軋制、定減徑后得到軋后鋼管；4)冷卻后得到外徑為100～500mm，壁厚為10～50mm的高強韌性熱軋無縫鋼管。

技術領域

本發明屬于無縫鋼管制造技術領域，特別涉及一種高強韌性熱軋無縫鋼管及其制備方法。

背景技術

無縫鋼管廣泛應用于建筑、能源、化工等工程領域，在經濟社會生產和發展中具有重要作用。但是熱軋無縫鋼管在生產過程中，由于受到產品成型方法和設備工藝條件的限制，鋼管的穿孔和軋制都在更高的溫度下進行，不能實現如板帶材中所采用的低溫控制軋制。因此，熱軋鋼管的晶粒尺寸在變形過程中不能顯著細化，往往產生粗大的相變組織類型，力學性能不能滿足使用要求。目前，改善熱軋鋼管組織性能的方法一般包括添加大量合金、采用較低溫軋制、進行離線熱處理或在線熱處理，這些方法均帶來能源消耗增加和生產成本提高。

專利文件CN103882298A公開的一種X60輸送管線用無縫鋼管及其制造方法，采用低C+高Mn+V、Ti微合金化的合金設計，利用V、Ti的碳化物來細化晶粒尺寸并起到析出強化作用，采用轉爐冶煉+爐外精煉+方坯連鑄+圓坯軋制的工藝路線，所述鋼管具有0℃沖擊韌性。該方案需要添加大量形成碳化物的V、Ti合金，增加了合金成本，并且大量碳化物析出對低溫韌性有不利影響。

專利文件CN1840287A公開的一種高強度高韌性管道用無縫鋼管的制造方法，采用碳當量Ceq為0.6以下的成分，鋼管熱軋后不經冷卻至Ar₃以下就立即進行Ar₃+50℃至1100℃的爐內加熱，鋼管冷卻后在550℃至Ac₁溫度間進行回火。此工藝的目的是促進Nb、V、Ti微合金碳氮化物的析出強化作用，并需要淬火得到馬氏體和貝氏體組織以及隨后進行回火處理。

專利文件CN101045978A公開的一種無縫鋼管的制造方法，在鋼管熱軋之后將其冷卻至Ar₁相變點以下，然后再加熱至Ac₃點以上進行加工，來提高強韌性能，增加了一道冷卻和加熱工序。

專利文件CN104190740A公開的一種熱軋無縫鋼管管坯的生產方法，在煉鋼過程中采用低堿度酸性合成精煉渣精煉，采用無A1脫氧工藝，加入Si-Mn合金脫氧，軋制過程中荒管空冷至500℃以下再加熱保溫之后定徑，利用在線熱處理提高鋼管性能。該方案中冶煉方法不能形成有利于組織細化的夾雜物類型，并且增加了一道冷卻和加熱工序。

專利文件CN103114249A公開的一種用控軋代替正火生產中厚壁20G無縫鋼管的制造方法，在冶煉出鋼過程中加入硅鈣鋇預脫氧，進行LF精煉喂硅鈣絲脫氧，進行真空除氣并加入鋁絲，采用終軋溫度850～950℃的控軋來提高鋼管性能。該方案冶煉中不能得到有益的脫氧產物，并且降低終軋溫度容易產生設備和工藝方面的問題。

通過對現有技術的分析，采用微合金碳氮化物析出的方法提高鋼管性能時，一方面增加了合金成本，另外還需要進行特殊的軋制和熱處理工藝控制，影響了生產節奏，并且大量析出物的強化作用不利于沖擊韌性的提高。無論采用離線或在線熱處理都增加了生產工序環節，降低了生產效率，提高設備能耗。可見，現有的熱軋無縫鋼管生產技術手段還不能滿足同時實現高性能、低成本、高效率、低能耗制造的要求，對此仍需要進行深入研究。

發明內容