[發明專利]一種4140中厚壁無縫鋼管及生產方法

有效

• 申請號: 202110897834.7
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113862556B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 王錦永;費志偉;齊希倫;曹洪波
• 申請（專利權）人: 邯鄲新興特種管材有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/50;B21C37/06;C21D1/25;C21D1/26;C21D6/00;C21D8/10;C21D9/08;C22C33/04
• 代理公司: 石家莊開言知識產權代理事務所(普通合伙) 13127
• 代理人: 趙俊嬌

本發明涉及一種4140中厚壁無縫鋼管，中厚壁無縫鋼管的外圓直徑為φ100mm～φ273mm，壁厚為14mm～50mm。生產方法為：⑴冶煉+連鑄生產4140坯料；⑵坯料軋制成圓坯料；⑶圓坯料退火，降低硬度；⑷圓坯料加熱到1220℃～1250℃；⑸用219mm新型狄塞爾熱軋機組軋制出厚壁鋼管，包括①穿孔機工序，②軋管機工序和③定徑機工序；⑹調質處理，包括淬火和回火；⑺無縫鋼管在線旋轉矯直。本發明采用優化成分+新型狄塞爾熱軋機組軋制成型+水淬代替油淬熱處理相結合生產4140中厚壁無縫鋼管，生產出的中厚壁無縫鋼管尺寸精度高，鋼管表面質量好，力學性能穩定。

技術領域

本發明屬于無縫鋼管生產技術領域，涉及一種4140中厚壁無縫鋼管及生產方法。

背景技術

4140是一種CrMo合金結構鋼，在國標GB/T3077牌號42CrMo的基礎上提高了Mn含量，材質的淬透性進一步提高，適合調質中厚壁無縫鋼管，通過合理的熱處理工藝設計能夠實現不同強度和韌性匹配的性能，應用于汽車工程機械、模具制造等領域，特別是在油氣田開采中的螺桿鉆具等設備中有廣泛應用。4140無縫鋼管普遍是通過熱軋工藝成型，來獲得相應尺寸，再通過熱處理工藝，得到優異性能。目前常用的三輥軋機和連軋軋機生產的厚壁管尺寸精度差，偏壁嚴重。4140淬透性大，淬火應力大，很容易產生淬火裂紋，零件報廢，目前成熟的淬火介質是油，油的冷卻速度變慢，降低了馬氏體形成時的溫度應力、組織應力，避免了淬火裂紋。但是，該工藝有如下不足：鋼管用油淬火需要大型油槽，連續生產更換冷卻油使生產成本較高。連續淬火的冷卻油容易燃燒冒煙污染車間空氣，安全性差，必須配備油槽冷卻系統。淬火后的鋼管要清除帶油漬的氧化皮，費工費時。

發明內容

本發明的目的是提供一種4140中厚壁無縫鋼管，優化4140鋼的成分，使生產出的中厚壁無縫鋼管尺寸精度高，表面質量好，力學性能穩定。本發明的另一目的是提供一種4140中厚壁無縫鋼管的生產方法，用水淬代替油淬，減少清洗工序，避免污染環境，提高現場操作的安全性。

本發明的技術方案是：4140中厚壁無縫鋼管，無縫鋼管用鋼的成分按質量百分比為：C：0.38～0.43、Si：0.30～0.50、Mn：0.80～1.05、P：≤0.018、S：≤0.006、Cr：1.01～1.25、Ni：0.05～0.25、Mo：0.17～0.25、Ti：0.01～0.03、V：0.01～0.06、Al：0.01～0.05、N：0.008～0.025、Cu：≤0.25、O：≤0.0030、H：≤0.0003，其余為Fe和不可避免雜質。

無縫鋼管的外圓直徑為φ100mm～φ273mm，壁厚為14mm～50mm。無縫鋼管的性能為：抗拉強度≥670MPa，Rt0.5屈服強度560MPa～1000MPa，伸長率≥15％，無縫鋼管-10℃的橫向夏比V型缺口全尺寸沖擊功≥40J。

本發明4140中厚壁無縫鋼管的生產方法，包括以下步驟：

⑴冶煉+連鑄：利用轉爐冶煉+連鑄生產4140坯料；

⑵坯料軋制：將圓管坯軋制成圓坯料，坯料的壓縮比3.0～15.0；

⑶圓坯料退火：對圓坯料進行退火，退火溫度740℃～800℃，降低坯料硬度；

⑶圓坯料加熱：在環形爐中用天然氣加熱到1220℃～1250℃；

⑸軋制鋼管：用219mm新型狄塞爾熱軋機組軋制出厚壁鋼管，包括①穿孔機工序，擴徑率在2％～10％，壓縮比1.3～5.0；②軋管機工序，減徑量5mm～25mm，壓縮比1.2～4.0，③定徑機工序，壓縮比1.05～1.8；

⑹調質處理：調制處理包括，對步驟⑸軋制出的厚壁鋼管進行淬火，淬火冷卻介質為水，淬火溫度為850℃～900℃，保溫時間為50～120min,(保溫為2mm～4min/mm)；然后均勻加熱到回火溫度后進行回火，回火溫度600℃～800℃，保溫時間為80～200min(保溫3～6min/mm)。