一种耐高温钢管材料及其制备方法
【专利摘要】一种耐高温钢管材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：C0.08-0.11、W1.4-1.6、Sb0.02-0.04、Mn0.7-1.0、Si0.6-0.9、Hf0.02-0.04、Mo0.2-0.5、Co0.2-0.4、Ta0.02-0.03、P≤0.015、S≤0.002、余量为Fe及不可避免的杂质。本发明钢管材料具有强度高、耐高温、耐磨、导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，可广泛适用于高温部件、紧固件等；通过合理控制热处理温度，提高了钢管材料的综合力学性能；本发明精炼剂能达到脱氧、脱硫、脱磷、改善夹杂物形态目的，提高钢的纯净度，金属收得率和钢管成材率得到提高。
【专利说明】一种耐高温钢管材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种耐高温钢管材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]钢管不仅用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器，它还是一种经济钢材。从人们的日常用具、家具、供排水、供气、通风和采暖设施到各种农机用具的制造、地下资源的开发、国防和航天所用枪炮、子弹、导弹、火箭等都离不开钢管。
[0003]随着生产技术不断进步，人民生活水平的提高，对钢管的质量要求越来越高，不但要求有更高的强度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性、耐高温、弹性好、抗弯曲、耐冲击、好的韧性、不易发生裂纹，提高安全性能，而且还需要有良好的加工性，降低经济成本，提高产品的竞争力，还需要进一步提高钢管的质量，尤其是针对不同用途研发不同性能的钢管材料。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种耐高温钢管材料及其制备方法，该钢管材料具有强度高、耐高温、耐磨、导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种耐高温钢管材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:c0.08-0.11、Wl.4-1.6、Sb0.02-0.04、Mn0.7-1.0、Si0.6-0.9、Hf0.02-0.04、Mo0.2-0.5、Co0.2-0.4、Ta0.02-0.03、P ( 0.015、S ( 0.002、余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0006]所述的耐高温钢管材料的生产方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)将生铁送入炉中加精炼剂进行一次精炼、添加合金成分、加精炼剂进行二次精炼、测并调整化学元素成分含量至合格，真空脱气、连铸圆管坯，再进行退火处理，制得坯料；
(2)合金化过程中首先将合金与生铁铸成合金块，再分批投放；合金块的成分和投放顺序为(l)Mn、S1、Fe ;(2)W、Mo、Fe ;(3)其他合金元素和Fe ;投放间隔的时间为25-28分钟，投放后吹氩搅拌均匀；
(3)加热穿孔，将所述坯料加热至1155-1165°C下穿孔，得到管坯，并且控制穿孔偏心率小于7% ；
(4)热处理。
[0007]所述的热处理是:将管坯以23_25°C /s速度加热到760_770°C，保温30-40分钟，再以25-27°C /s速度加热到1020 _1030°C，保温7_9分钟；再以240_260°C /小时速度降温到 50-900C ;再以 23-250C /s 速度加热到 930_940°C，保温 1-1.5 小时，再以 230-240°C /s速度喷淋降温到320-330°C，再以200-210°C /s速度喷淋降温到80_100°C，再以20_22°C /s速度加热到580-590°C，保温2-3小时，取出空冷即得。
[0008]所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:废铁粉末20-24、纳米二氧化钛0.5-1、纳米云母粉0.5-1、独居石3-5、氧化钡2-4、氧化钙6-8、三氧化二铬2_4、膨胀石墨4_6 ;制备方法是将独居石粉碎，与废铁粉末加热至熔融状态，加入独居石、氧化钡、氧化钙、三氧化二铬、膨胀石墨搅拌均匀，在真空中脱气；将所得粉末在0.7-lKpa下压制成坯，然后，在1210-1240°C下煅烧1-2小时，冷却后，再粉碎成100-200目粉末，与其他剩余成分混合均匀，即得。
[0009]本发明的有益效果
本发明钢管材料添加了 W、Mo、Co、Sb、Ta等元素，该钢管具有强度高、耐高温、耐磨、导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，可广泛适用于高温部件、紧固件等；通过合理控制热处理温度，提高了钢管材料的综合力学性能，提高了安全系数；本发明精炼剂能与钢液进行充分物化反应，达到脱氧、脱硫、脱磷、改善夹杂物形态目的，提高钢的纯净度，金属收得率和钢管成材率得到提高。
【具体实施方式】
[0010]一种耐高温钢管材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:C 0.08-0.11、Wl.4-1.6、Sb0.02-0.04、Mn0.7-1.0、Si0.6-0.9、Hf0.02-0.04、Mo0.2-0.5、Co0.2-0.4、Ta0.02-0.03、P ≤0.015、S ≤ 0.002、余量为Fe及不可避免的杂质。
[0011]所述的耐高温钢管材料的生产方法，包括以下步骤:
(1)将生铁送入炉中加精炼剂进行一次精炼、添加合金成分、加精炼剂进行二次精炼、测并调整化学元素成分含量至合格，真空脱气、连铸圆管坯，再进行退火处理，制得坯料；
(2)合金化过程中首先将合金与生铁铸成合金块，再分批投放；合金块的成分和投放顺序为(l)Mn、S1、Fe ;(2)W、Mo、Fe ;(3)其他合金元素和Fe ;投放间隔的时间为27分钟，投放后吹氩搅拌均匀；
(3)加热穿孔，将所述坯料加热至1160°C下穿孔，得到管坯，并且控制穿孔偏心率小于
7% ；
(4)热处理。
[0012]所述的热处理是:将管坯以24°C /s速度加热到765°C，保温35分钟，再以26°C /s速度加热到1025°C，保温8分钟；再以250°C /小时速度降温到70°C ;再以24°C /s速度加热到935°C，保温1.3小时，再以235°C /s速度喷淋降温到325°C，再以205°C /s速度喷淋降温到90°C，再以21°C /s速度加热到585°C，保温2.5小时，取出空冷即得。
[0013]所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:废铁粉末22、纳米二氧化钛0.7、纳米云母粉0.8、独居石4、氧化钡3、氧化钙7、三氧化二铬3、膨胀石墨5 ;制备方法是将独居石粉碎，与废铁粉末加热至熔融状态，加入独居石、氧化钡、氧化钙、三氧化二铬、膨胀石墨搅拌均匀，在真空中脱气；将所得粉末在0.SKpa下压制成坯，然后，在1230°C下煅烧1.5小时，冷却后，再粉碎成150目粉末，与其他剩余成分混合均匀，即得。
[0014]采用本实施例的耐高温钢管材料制成壁厚为4.2mm的钢管，可以承受20Mpa以上的压力而不爆管，屈服强度740MPa，抗拉强度在850MPa，硬度(HV) 246，冲击吸收功56J，冲击韧性64J/cm2，延伸率16.7%。
【权利要求】
1.一种耐高温钢管材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:C 0.08-0.11、Wl.4-1.6、Sb0.02-0.04、Mn0.7-1.0、Si0.6-0.9、Hf0.02-0.04、Mo0.2-0.5、Co0.2-0.4、Ta0.02-0.03、P ( 0.015、S ( 0.002、余量为 Fe 及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的耐高温钢管材料的生产方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将生铁送入炉中加精炼剂进行一次精炼、添加合金成分、加精炼剂进行二次精炼、测并调整化学元素成分含量至合格，真空脱气、连铸圆管坯，再进行退火处理，制得坯料； (2)合金化过程中首先将合金与生铁铸成合金块，再分批投放；合金块的成分和投放顺序为(I) Mn、S1、Fe ; (2) W、Mo、Fe ; (3)其他合金元素和Fe ;投放间隔的时间为25-28分钟，投放后吹氩搅拌均匀； (3)加热穿孔，将所述坯料加热至1155-1165°C下穿孔，得到管坯，并且控制穿孔偏心率小于7% ； (4)热处理。
3.根据权利要求2所述的耐高温钢管材料的生产方法，其特征在于:所述的热处理是:将管坯以23-25°C /s速度加热到760-770°C，保温30-40分钟，再以25-27°C /s速度加热到1020 _1030°C，保温7-9分钟;再以240_260°C /小时速度降温到50-90°C ;再以23-25°C /s速度加热到930-940°C，保温1-1.5小时，再以230_240°C /s速度喷淋降温到320_330°C，再以200-210°C /s速度喷淋降温到80-100°C，再以20_22°C /s速度加热到580_590°C，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求 2所述的耐高温钢管材料的生产方法，其特征在于:所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:废铁粉末20-24、纳米二氧化钛0.5-1、纳米云母粉0.5-1、独居石3-5、氧化钡2-4、氧化钙6-8、三氧化二铬2-4、膨胀石墨4_6 ;制备方法是将独居石粉碎，与废铁粉末加热至熔融状态，加入独居石、氧化钡、氧化钙、三氧化二铬、膨胀石墨搅拌均匀，在真空中脱气；将所得粉末在0.7-lKpa下压制成坯，然后，在1210-1240°C下煅烧1_2小时，冷却后，再粉碎成100-200目粉末，与其他剩余成分混合均匀，即得。
【文档编号】C22C33/06GK103789706SQ201410018615
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】杨五和 申请人:安徽省杨氏恒泰钢管扣件加工有限公司