热轧态无缝钢管及其制备方法与流程

本发明涉及无缝钢管制造领域，具体而言，涉及一种热轧态无缝钢管及其制备方法。
背景技术：
：45号钢是优质中碳结构钢，广泛用于无缝钢管的制造领域，比如，非常适宜用于油缸管、液压支柱用管、活塞杆用管等产品上。现有技术中，在制备45号钢无缝钢管时通常需要经过冶炼、穿孔热轧及正火步骤，尤其是正火步骤，其目的在于改善热轧态无缝钢管的晶粒度，以获得良好的强韧性能。经正火步骤后，通常能够将无缝钢管的晶粒度提高至6级以上。然而，从节约成本的方面来考虑，多数厂家希望省略正火步骤，直接以热轧态无缝钢管交货的同时还能使其具备良好的强韧性能。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种热轧态无缝钢管及其制备方法，以解决现有技术中45号钢热轧态无缝钢管晶粒度不足导致的强韧性差的问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种热轧态无缝钢管的制备方法，其包括以下步骤：坯料连铸：在45号钢的原料中添加al元素，得到冶金原料；对冶金原料进行连铸，得到坯料；其中，al元素占冶金原料总重量的0.015～0.035％；穿孔热轧：将坯料先进行升温，后进行均热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进行定径或减径，然后冷却，得到无缝钢管；其中，均热过程中的均热温度≤1270℃，均热过程的加热时间≤90min。进一步地，在45号钢的原料中添加al元素的步骤中，同时添加ti元素，得到冶金原料；优选ti元素占冶金原料总重量的0.015～0.035％。进一步地，均热过程中的均热温度1250～1270℃，均热过程的加热时间为60～90min。进一步地，升温过程和均热过程的总加热时间≤280min，优选为245～260min。进一步地，升温过程依次包括热回收段、预热段、加热i段、加热ii段、加热iii段及加热iv段，且热回收段的加热温度为680～700℃，预热段的加热温度为720～740℃，加热i段的加热温度为970～990℃，加热ii段的加热温度为1090～1110℃，加热iii段的加热温度为1190～1210℃，加热iv段的加热温度为1250～1270℃。进一步地，穿孔热轧过程中，在对荒管进行定径或减径的步骤之前，制备方法还包括对荒管进行步进炉预热的步骤；优选步进炉的温度为960～965℃。进一步地，穿孔热轧过程中，在对荒管进行定减径的步骤之后，冷却步骤之前，制备方法还包括对定减径后的荒管进行终轧的步骤；优选终轧的温度为785～800℃。进一步地，穿孔热轧过程中，在冷却的步骤中，冷却速率≤1.2℃/s，优选冷却速率为0.8～1.2℃。根据本发明的另一方面，还提供了一种热轧态无缝钢管，其由上述的制备方法制备而成。进一步地，热轧态无缝钢管的晶粒度为6～7.5级。应用本发明的技术方案，提供了一种热轧态无缝钢管的制备方法。该制备方法包括以下步骤：坯料连铸：在45号钢的原料中添加al元素，得到冶金原料；对冶金原料进行连铸，得到坯料；其中，al元素占所述冶金原料总重量的0.015～0.035％；穿孔热轧：将坯料先进行升温，后进行均热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进行定径或减径，然后冷却，得到无缝钢管；其中，均热过程中的均热温度≤1270℃，均热过程的加热时间≤90min。上述制备方法中，从冶炼、热轧工序两大方面着手改善了基于45号钢生产无缝管热的加工工艺。在坯料连铸过程中，向45号钢原料中加入了0.015～0.035％的al元素；且在穿孔热轧过程中，控制坯料的均热时间为≤90min，均热过程中的均热温度≤1270℃。基于以上两方面的因素，能够显著提高45号钢热轧态无缝钢管的晶粒度级别，达到6级以上，从而能够在省略正火工序、节约成本的同时，保证45号钢热轧态无缝钢管的强韧性。此外，本发明工艺简单，无需增加复杂设备，适于工业化大规模应用。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1示出了根据本发明实施例1制备的无缝钢管的金相组织结构照片；图2示出了根据本发明实施例2制备的无缝钢管的金相组织结构照片；图3示出了根据本发明实施例3制备的无缝钢管的金相组织结构照片；图4示出了根据本发明实施例4制备的无缝钢管的金相组织结构照片；图5示出了根据本发明实施例5制备的无缝钢管的金相组织结构照片；图6示出了根据本发明实施例6制备的无缝钢管的金相组织结构照片；图7示出了根据本发明对比例1制备的无缝钢管的金相组织结构照片；图8示出了根据本发明对比例2制备的无缝钢管的金相组织结构照片；图9示出了根据本发明对比例3制备的无缝钢管的金相组织结构照片；以及图10示出了根据本发明对比例4制备的无缝钢管的金相组织结构照片。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。正如
背景技术：
部分所描述的，现有技术中45号钢热轧态无缝钢管存在因晶粒度不足导致的强韧性差的问题。为了解决上述问题，本发明提供了一种热轧态无缝钢管的制备方法，包括以下步骤：坯料连铸：在45号钢的原料中添加al元素，得到冶金原料；对冶金原料进行连铸，得到坯料；其中，al元素占冶金原料总重量的0.015～0.035％；穿孔热轧：将坯料先进行升温，后进行均热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进行定径或减径，然后冷却，得到无缝钢管；其中，均热过程中的均热温度≤1270℃，均热过程的加热时间≤90min。上述制备方法中，从冶炼、热轧工序两大方面着手改善了基于45号钢生产无缝管热的加工工艺。在坯料连铸过程中，向45号钢原料中加入了0.015～0.035％的al元素；且在穿孔热轧过程中，控制坯料的均热时间为≤90min，均热过程中的均热温度≤1270℃。基于以上两方面的因素，能够显著提高45号钢热轧态无缝钢管的晶粒度级别，达到6级以上，从而能够在省略正火工序、节约成本的同时，保证45号钢热轧态无缝钢管的强韧性。更优选地，上述al元素占冶金原料总重量的0.020～0.030％。45号钢成分是本领域技术人员的公知，具体如下：c：0.42～0.50％wt；si：0.17～0.37％wt；mn：0.50～0.80％wt；p≤0.04％wt；s≤0.04％wt；ni≤0.25％wt；cr：≤0.2％wt，其余为铁。在45号钢的原料中添加al元素使其达到上述含量，结合穿孔热轧过程中的环形炉加热工艺，就能够有效改善45号钢热轧态无缝钢管的晶粒度，使其达到6级甚至以上。在一种优选的实施方式中，坯料连铸过程中，在45号钢的原料中添加al元素的步骤中，同时添加ti元素，得到冶金原料；优选ti元素占冶金原料总重量的0.015～0.035％。进一步加入ti元素并使其达到上述含量范围，能够进一步细化并均匀化45号钢热轧态无缝钢管的晶粒度，从而可以进一步改善其强韧性。为了进一步优化工艺，改善热轧态无缝钢管的强韧性，在一种优选的实施方式中，均热过程中的均热温度1250～1270℃，均热过程的加热时间为60～90min。更优选地，升温过程和均热过程的总加热时间≤280min，优选为245～260min。本领域技术人员公知，采用环形炉对无缝钢管坯料进行加热时，均热段位于最后一道工序，除了均热段以外，其前序部分还有升温段。本发明的上述制备方法中，升温段的工艺条件可以采用本领域的常用工艺。在一种优选的实施方式中，升温过程依次包括热回收段、预热段、加热i段、加热ii段、加热iii段及加热iv段，且热回收段的加热温度为680～700℃，预热段的加热温度为720～740℃，加热i段的加热温度为970～990℃，加热ii段的加热温度为1090～1110℃，加热iii段的加热温度为1190～1210℃，加热iv段的加热温度为1250～1270℃。该程序下进行升温，对于热坯具有更好地加热效果，能够进一步提高无缝钢管的强韧性能。将环形炉升温段的工艺条件控制在上述范围内，有利于进一步改善坯料的受热状态，进而进一步改善后续的穿孔热轧效果，以提高无缝钢管的综合性能。在一种优选的实施方式中，穿孔热轧过程中，在对荒管进行定径或减径的步骤之前，制备方法还包括对荒管进行步进炉预热的步骤；优选步进炉的温度为960～965℃。将荒管进行步进炉预热，能够为后续的定减径打好基础，提高处理效果。更优选地，穿孔热轧过程中，在对荒管进行定径或减径的步骤之后，冷却步骤之前，制备方法还包括对定减径后的荒管进行终轧的步骤；优选终轧的温度为785～800℃。终轧之后，冷却过程可以采用本领域常用的冷却工艺。在一种优选的实施方式中，穿孔热轧过程中，在冷却的步骤中，冷却速率≤1.2℃/s，优选冷却速率为0.8～1.2℃。该冷却条件能够进一步改善晶粒度等级。根据本发明的另一方面，还提供了一种热轧态无缝钢管，其由上述的制备方法制备而成。上述制备方法中，从冶炼、热轧工序两大方面着手改善了基于45号钢生产无缝管热的加工工艺。在坯料连铸过程中，向45号钢原料中加入了0.015～0.035％的al元素；且在穿孔热轧过程中，控制坯料的均热时间为≤90min，均热过程中的均热温度≤1270℃。基于以上两方面的因素，能够显著提高45号钢热轧态无缝钢管的晶粒度级别，达到6级以上，从而能够在省略正火工序、节约成本的同时，保证45号钢热轧态无缝钢管的强韧性。更优选地，热轧态无缝钢管的晶粒度为6～7.5级。其具有更优秀的强韧性能。以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果：测试方式：晶粒度等级：采用国标gb/t6394-2002测试无缝钢管的晶粒度等级；无缝钢管微观结构照片：采用德国leicadm6000m正置金相显微镜对无缝钢管的微观结构进行金相组织检测。下述实施例中采用的45号钢的组成如下：c：0.46％wt；si：0.25％wt；mn：0.60％wt；p：0.03％wt；s：0.03％wt；ni：0.15％wt；cr：0.1％wt，其余为铁。实施例1坯料连铸：采用微合金添加冶炼工艺，在45号钢的原料中添加al元素，得到冶金原料；对冶金原料进行连铸，得到坯料；其中，al元素占冶金原料总重量的0.035％；穿孔热轧：将坯料在环形炉中加热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进步进炉预热后，进行定减径，然后进行终轧，最后在大冷床均匀空冷，得到无缝钢管；其中，环形炉均热段加热温度控制1245℃，热回收段的加热温度为692℃，预热段的加热温度为731℃，加热i段的加热温度为982℃，加热ii段的加热温度为1105℃，加热iii段的加热温度为1205℃，加热iv段的加热温度为1262℃，总加热时间280min，其中均热段加热时间为55min；步进炉温度963℃，终轧温度796℃，大冷床冷速1.2℃/s，获得晶粒度等级6.5级的热轧态无缝钢管，其尺寸如下，微观结构照片如图1所示。坯径(mm)外径(mm)壁厚(mm)18014628实施例2坯料连铸：采用微合金添加冶炼工艺，在45号钢的原料中添加al元素，得到冶金原料；对冶金原料进行连铸，得到坯料；其中，al元素占冶金原料总重量的0.015％；穿孔热轧：将坯料在环形炉中加热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进步进炉预热后，进行定减径，然后进行终轧，最后在大冷床均匀空冷，得到无缝钢管；其中，环形炉均热段加热温度控制1270℃，热回收段的加热温度为692℃，预热段的加热温度为735℃，加热i段的加热温度为988℃，加热ii段的加热温度为1108℃，加热iii段的加热温度为1207℃，加热iv段的加热温度为1259℃，总加热时间245min，均热段加热时间为90min；步进炉温度963℃，终轧温度790℃，大冷床冷速1.0℃/s，获得晶粒度等级6.5级的热轧态无缝钢管，其尺寸如下，微观结构照片如图2所示。坯径(mm)外径(mm)壁厚(mm)18014626实施例3坯料连铸：采用微合金添加冶炼工艺，在45号钢的原料中添加al元素和ti元素，得到冶金原料；对冶金原料进行连铸，得到坯料；其中，al元素占冶金原料总重量的0.024％，ti元素占冶金原料总重量的0.020％；穿孔热轧：将坯料在环形炉中加热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进步进炉预热后，进行定减径，然后进行终轧，最后在大冷床均匀空冷，得到无缝钢管；其中，环形炉均热段加热温度控制1250℃，热回收段的加热温度为676℃，预热段的加热温度为714℃，加热i段的加热温度为964℃，加热ii段的加热温度为1088℃，加热iii段的加热温度为1186℃，加热iv段的加热温度为1247℃，总加热时间245min，均热段加热时间为90min；步进炉温度960℃，终轧温度788℃，大冷床冷速0.8℃/s，获得晶粒度等级7.5级的热轧态无缝钢管，其尺寸如下，微观结构照片如图3所示。坯径(mm)外径(mm)壁厚(mm)18013328实施例4坯料连铸：采用微合金添加冶炼工艺，在45号钢的原料中添加al元素和ti元素，得到冶金原料；对冶金原料进行连铸，得到坯料；其中，al元素占冶金原料总重量的0.030％，ti元素占冶金原料总重量的0.023％；穿孔热轧：将坯料在环形炉中加热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进步进炉预热后，进行定减径，然后进行终轧，最后在大冷床均匀空冷，得到无缝钢管；其中，环形炉均热段加热温度控制1255℃，热回收段的加热温度为692℃，预热段的加热温度为731℃，加热i段的加热温度为982℃，加热ii段的加热温度为1105℃，加热iii段的加热温度为1205℃，加热iv段的加热温度为1262℃，总加热时间260min，均热段加热时间为90min；步进炉温度960℃，终轧温度795℃，大冷床冷速1.2℃/s，获得晶粒度等级7级的热轧态无缝钢管，其尺寸如下，微观结构照片如图4所示。坯径(mm)外径(mm)壁厚(mm)18013328实施例5坯料连铸：采用微合金添加冶炼工艺，在45号钢的原料中添加al元素和ti元素，得到冶金原料；对冶金原料进行连铸，得到坯料；其中，al元素占冶金原料总重量的0.020％，ti元素占冶金原料总重量的0.015％；穿孔热轧：将坯料在环形炉中加热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进步进炉预热后，进行定减径，然后进行终轧，最后在大冷床均匀空冷，得到无缝钢管；其中，环形炉均热段加热温度控制1255℃，热回收段的加热温度为684℃，预热段的加热温度为723℃，加热i段的加热温度为977℃，加热ii段的加热温度为1098℃，加热iii段的加热温度为1196℃，加热iv段的加热温度为1254℃，总加热时间260min，均热段加热时间为60min；步进炉温度965℃，终轧温度800℃，大冷床冷速0.8℃/s，获得晶粒度等级7级的热轧态无缝钢管，其尺寸如下，微观结构照片如图5所示。实施例6坯料连铸：采用微合金添加冶炼工艺，在45号钢的原料中添加al元素和ti元素，得到冶金原料；对冶金原料进行连铸，得到坯料；其中，al元素占冶金原料总重量的0.023％，ti元素占冶金原料总重量的0.035％；穿孔热轧：将坯料在环形炉中加热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进步进炉预热后，进行定减径，然后进行终轧，最后在大冷床均匀空冷，得到无缝钢管；其中，环形炉均热段加热温度控制1255℃，热回收段的加热温度为685℃，预热段的加热温度为725℃，加热i段的加热温度为975℃，加热ii段的加热温度为1095℃，加热iii段的加热温度为1197℃，加热iv段的加热温度为1258℃，总加热时间260min，均热段加热时间为60min；步进炉温度965℃，终轧温度785℃，大冷床冷速0.8℃/s，获得晶粒度等级7级的热轧态无缝钢管，其尺寸如下，微观结构照片如图6所示。坯径(mm)外径(mm)壁厚(mm)18013328对比例1坯料连铸：采用微合金添加冶炼工艺，在45号钢的原料中添加al元素，得到冶金原料；对冶金原料进行连铸，得到坯料；其中，al元素占冶金原料总重量的0.040％；穿孔热轧：将坯料在环形炉中加热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进步进炉预热后，进行定减径，然后进行终轧，最后在大冷床均匀空冷，得到无缝钢管；其中，环形炉均热段加热温度控制1255℃，热回收段的加热温度为686℃，预热段的加热温度为726℃，加热i段的加热温度为977℃，加热ii段的加热温度为1098℃，加热iii段的加热温度为1195℃，加热iv段的加热温度为1256℃，总加热时间260min，均热段加热时间为90min；步进炉温度960℃，终轧温度792℃，大冷床冷速1.2℃/s，获得晶粒度等级4级的热轧态无缝钢管，其尺寸如下，微观结构照片如图7所示。坯径(mm)外径(mm)壁厚(mm)18012130对比例2坯料连铸：对45号钢的冶金原料进行连铸，无额外添加，得到坯料；穿孔热轧：将坯料在环形炉中加热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进步进炉预热后，进行定减径，然后进行终轧，最后在大冷床均匀空冷，得到无缝钢管；其中，环形炉均热段加热温度控制1285℃，热回收段的加热温度为700℃，预热段的加热温度为766℃，加热i段的加热温度为1011℃，加热ii段的加热温度为1132℃，加热iii段的加热温度为1225℃，加热iv段的加热温度为1297℃，总加热时间300min，均热段加热时间为100min；步进炉温度960℃，终轧温度828℃，大冷床冷速4℃/s，获得晶粒度等级3级的热轧态无缝钢管，其尺寸如下，微观结构照片如图8所示。坯径(mm)外径(mm)壁厚(mm)18013328对比例3坯料连铸：对45号钢的冶金原料进行连铸，无额外添加，得到坯料；穿孔热轧：将坯料在环形炉中加热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进步进炉预热后，进行定减径，然后进行终轧，最后在大冷床均匀空冷，得到无缝钢管；其中，环形炉均热段加热温度控制1285℃，热回收段的加热温度为708℃，预热段的加热温度为756℃，加热i段的加热温度为1021℃，加热ii段的加热温度为1142℃，加热iii段的加热温度为1228℃，加热iv段的加热温度为1298℃，总加热时间300min，均热段加热时间为100min；步进炉温度960℃，终轧温度816℃，大冷床冷速5℃/s，获得晶粒度等级3级的热轧态无缝钢管，其尺寸如下，微观结构照片如图9所示。坯径(mm)外径(mm)壁厚(mm)18014626对比例4坯料连铸：采用微合金添加冶炼工艺，在45号钢的原料中添加al元素，得到冶金原料；对冶金原料进行连铸，得到坯料；其中，al元素占冶金原料总重量的0.020％；穿孔热轧：将坯料在环形炉中加热，得到热坯；对热坯进行穿孔热轧，得到荒管；对荒管进步进炉预热后，进行定减径，然后进行终轧，最后在大冷床均匀空冷，得到无缝钢管；其中，环形炉均热段加热温度控制1275℃，热回收段的加热温度为670℃，预热段的加热温度为736℃，加热i段的加热温度为981℃，加热ii段的加热温度为1102℃，加热iii段的加热温度为1195℃，加热iv段的加热温度为1265℃，总加热时间345min，均热段加热时间为100min；步进炉温度963℃，终轧温度792℃，大冷床冷速0.8℃/s，获得晶粒度等级5级的热轧态无缝钢管，其尺寸如下，微观结构照片如图10所示。坯径(mm)外径(mm)壁厚(mm)18014628从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：上述制备方法中，从冶炼、热轧工序两大方面着手改善了基于45号钢生产无缝管热的加工工艺。在坯料连铸过程中，向45号钢原料中加入了0.015～0.035％的al元素；且在穿孔热轧过程中，控制坯料的均热时间为≤90min，均热过程中的均热温度≤1270℃。基于以上两方面的因素，能够显著提高45号钢热轧态无缝钢管的晶粒度级别，达到6级以上，从而能够在省略正火工序、节约成本的同时，保证45号钢热轧态无缝钢管的强韧性。此外，本发明工艺简单，无需增加复杂设备，适于工业化大规模应用。更为特别地，实施例3至6中，在45号钢原料的基础上加入了al元素和ti元素，且二者含量均在优选范围内，得到的无缝钢管的晶粒度等级更高，表明其强韧性更高。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12