[發明專利]一種高性能在線淬火高強度鋼管及其生產方法

有效

• 申請號: 202110238781.8
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113025914B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 袁國;王超;康健;李振壘;張元祥;王洋;方烽;王國棟
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C38/04;C22C38/02;C22C33/04;C21C7/00;C21D1/18;C21D8/10
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種高性能在線淬火高強度鋼管及其生產方法，屬于高強度鋼管生產領域。該高性能在線淬火高強度鋼管的化學成分按質量分數包括：C：0.1～0.3％，Si：0.1～0.8％，Mn：0.4～2.0％，P：0.001～0.015％，S：0.001～0.015％，Al：0.001～0.05％，Ti：0.005～0.05％，O：0.001～0.01％，N：0.003～0.012％，B：0.0005～0.005％，Ca+Mg：0.001～0.01％，并且B+Ca+Mg：0.002～0.012％，余量為Fe和不可避免的雜質。該高性能在線淬火高強度鋼管擺脫了常規采用離線熱處理手段，充分利用冶煉鋼中夾雜物的有效作用，配合在線淬火工藝獲得馬氏體和/或貝氏體組織，提升性能的同時提高了生產效率，實現了高強度鋼管低成本綠色化生產。

技術領域

本發明屬于高強度鋼管生產技術領域，特別涉及一種高性能在線淬火高強度鋼管及其生產方法。

背景技術

鋼管是工業社會發展和國民經濟建設中重要的鋼材產品，在能源、化工、機械等工程領域中具有重要的應用。在滿足鋼管高強度性能要求的前提下，如何進一步降低成本、提高生產效率一直是鋼管生產領域的奮斗目標。因為鋼管截面屬于異型斷面，在高溫變形狀態下，很容易產生不均勻的帶狀組織及尺寸粗大的軋后異常組織，造成性能惡化而無法滿足產品預期要求。對此，鋼管常采用離線熱處理方法來彌補性能的損失，這無疑增加了生產成本，浪費了大量的能源，延長了生產周期。此外，不良組織在離線熱處理時會有部分遺傳現象，無法完全解決。

專利CN102373324A公開了一種熱軋鋼管的熱處理工藝，為了消除經軋制后鋼管殘余的魏氏組織、提高其組織結構均勻性，將鋼管再次加熱至830～845℃，保溫30～35min，然后空冷，此方法采用了離線熱處理工藝，增加了能源消耗，增加了生產成本。

專利CN102965491A公開了一種高強度鋼管的熱處理工藝，該發明所述的熱處理工藝，采用兩次熱處理淬火過程，雖然增強了鋼管的強韌性能，但是此方法無疑增加了能耗，制造工序變得更加復雜。

專利CN103740896A公開了鋼管在線淬火方法，該發明提供了一種鋼管在線淬火方法，但是未對鋼管冶煉和軋管等制造方面進行介紹，根據所給條件很難順利實施并應用。并且單純靠淬火來獲得低溫硬化組織，很容易造成鋼管的脆性斷裂。

專利CN106555107A公開了一種貝氏體型高強度無縫鋼管的制造方法和貝氏體型高強度無縫鋼管，該發明的主要合金元素C+Mn/6≥0.38，不添加貴重合金元素，該鋼管具有屈服強度≥550MPa，0℃全尺寸沖擊功＞50J。但是本發明是利用冷卻路徑控制來得到單一的貝氏體組織，然而這對現場的冷卻設備控制提出了更高要求，增加了控制難度。

專利CN110408862A公開了一種無縫鋼管、制造方法及其應用。該方法在連鑄過程中采用電磁攪拌工序，然后對坯料進行軋制，后續進行強制冷卻、在線淬火及回火處理得到熱軋鋼管。在淬火槽中進行淬火，鋼管內外壁很容易冷卻不均勻，容易產生管型問題。

從上述現有技術來看，為了提升鋼管的強韌性能，離線熱處理仍然是熱軋無縫鋼管組織調控的主要手段。雖然提出了在線淬火的思路來提升鋼管強度，但是在線淬火的組織細化問題以及有效冷卻方式未得到很好解決。為此，需要開發新的工藝手段，實現高性能熱軋無縫鋼管在線淬火，在降低成本、提高生產效率的同時改善組織、提升性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種高性能在線淬火高強度鋼管及其生產方法，對鋼管化學成分和夾雜物分布進行優化設計，通過對冶煉工藝和軋制冷卻的合理控制，將復雜的離線熱處理改為在線淬火方式，在線淬火獲得馬氏體和/或貝氏體組織，并且保證了組織的均勻細化，拓寬了工藝窗口，提高了鋼管的強韌性能。本發明解決了目前熱軋鋼管生產中普遍采用離線熱處理能耗高或者在線淬火鋼管組織性能不良等問題，實現高強度熱軋無縫鋼管的高性能、低成本、高效率生產。

本發明采取如下技術方案：