一种20Cr13马氏体不锈钢管坯及制备方法
【专利摘要】本发明是一种20Cr13马氏体不锈钢管坯及制备方法，涉及一种不锈钢材料【技术领域】，其化学元素组成及其质量%为：0.13-0.22%的碳、0.33-0.63%的硅、0.41-0.68%的锰、≤0.028%的磷、≤0.03%的硫、11.00-15.00%的铬，余为铁。其优点在于：由于化学元素的选择以及质量%含量的合理，从而能理想地改善管坯的物理性能，在后续的冷拉制管过程中不会出现开裂而有助于保障成材率；提供的制造方法工艺步骤简练，相对于已有技术无需多次加热而有利于节能并且有益于减少材料损耗而节约资源；由于摒弃了已有技术中的结晶器制造管坯，因而有益于满足制管厂商对于钢管的自主定尺长度要求。
【专利说明】—种20CH3马氏体不锈钢管坯及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种不锈钢材料【技术领域】，具体涉及一种20Crl3马氏体不锈钢管坯，并且还涉及该其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着石油和天然气的广泛应用，对于作为输送石油和天然气的载体的输送管道的要求也日趋严苛，具体表现为:要求具有理想的机械物理性能、拔萃的耐腐蚀性能、出色的抗氧化性能和优异的力学性能。
[0003]马氏体不锈钢无缝管道通常被用作运输并不限于前述石油和天然气的管道，并且在已公开的中国专利文献中不乏见诸，略以举例的如CN100355914C推荐的马氏体不锈钢无缝管及其制造方法、CN100562617C介绍的马氏体不锈钢无缝管及其制造方法、CN1891398A提供的马氏体无缝钢管的制造方法、CN101845594A披露的一种马氏体不锈钢及其制造方法、CN102191436A公开的一种综合性能良好的马氏体不锈钢及其制造方法和CN102134688A公诸的一种超级高氮马氏体不锈钢及其制备方法，等等。
[0004]并不限于上述举例的专利文献公开的马氏体不锈钢存在着难以满足作为输送特殊介质的石油和天然气所要求的力学性能和耐腐蚀性能的通弊，并且由于化学成分组成有失合理而存在的制管冷拉过程中会出现开裂而导致成材率偏低的缺憾。 [0005]中国专利201110287655.8，公开了 20Cr马氏体不锈钢管坯及其制造方法，提供了一种化学元素及其质量百分含量都较合理有助于改善机械性能而藉以避免在制管冷拉过程中出现开裂并提高钢管成材率的20Crl3马氏体不锈钢管坯。但是，上述发明所制造的20Crl3管坯不锈钢，无法满足用户实际使用时，为了便于锯、切等深加工应用的硬度。
[0006]鉴于上述已有技术，本 申请人:认为不仅有必要对不锈钢管的化学元素配方进行合理改进，而且有必要对不锈钢管坯的制造方法加以改进，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种化学元素及其质量百分比含量合理的有助于显著改善机械物理性能的20Crl3马氏体不锈钢管坯，并且降低了硬度，满足了客户的需要。
[0008]本发明采用的一种技术方案为:
一种20Crl3马氏体不锈钢管坯，其化学元素组成及其质量％为:0.13-0.22%的碳、0.33-0.63% 的硅、0.41-0.68% 的锰、≤ 0.028% 的磷、≤ 0.03% 的硫、11.00-15.00% 的铬，余为铁。
[0009]本发明采用的另一种技术方案为:
一种20Crl3马氏体不锈钢管坯，其化学元素组成及其质量％为:0.17-0.22%的碳、
0.50-0.63% 的硅、0.45-0.60% 的锰、0.015-0.028% 的磷、0.001-0.003% 的硫、11.00-12.50%
的铬，余为铁。[0010]本发明的目的还在于提供一种有利于减少工艺环节而借以体现节约能源、有益于减少材料损耗和有益于满足制管厂商对钢管所需的定尺长度要求的20Crl3马氏体不锈钢管坯的制造方法。
[0011]为完成上述发明任务，采用的再一技术方案为:
一种20Crl3马氏体不锈钢管坯的制备方法，包括以下步骤:
1)初炼，将废钢或铁合金投入到中频炉中进行熔炼，得到初炼钢水，然后对初炼钢水进行取样分析并且对初炼钢水的化学元素的质量％含量进行调整；
2)精炼，将步骤I)形成的初炼钢水兑入LF精炼炉进行精炼，并且在初炼钢水的液面上覆盖渣料，在电极加热和LF精炼炉底部吹氩气的条件下进行搅拌，并且控制精炼温度为1565-1590°C，精炼时间为40_50min，得到待浇铸钢水，对得到的待浇铸钢水取样分析并且调整其化学元素质量％含量；
3)浇铸，将步骤2)得到的待浇铸钢水浇入专用的钢锭模内，得到钢锭，其中对钢模预热时的预热温度控制在100-120°C ；
4)热轧管坯，将步骤3)得到的钢锭装入加热炉中进行加热，控制加热的温度在1140-1175°C之间， 钢锭出炉后送入热轧机轧制，得到热轧棒材；
5)退火，将步骤4)所得热轧棒材装入箱式退火炉中进行退火，先将箱式退火炉中温度维持在750-780°C，维持5-6h，而后将温度降低至700_730°C，维持8_9h，然后以25°C /h的速度冷却至450-600°C，用时5-8h，最后随炉冷却至常温，即得到20Crl3马氏体不锈钢管坯。
[0012]在本发明的一个较佳实施例中，所述步骤I)中所述的调整初炼钢水的化学元素的质量％含量是将化学元素的质量百分含量调整为:0.20%的碳、0.58%的硅、0.55%的锰、0.018%的磷、0.002%的硫、12.50%的铬，余为铁。
[0013]在本发明的一个较佳实施例中，所述步骤2)中所述的待浇铸钢水的化学元素组成及其质量％为:0.20%的碳、0.61%的硅、0.55%的锰、0.016%的磷、0.002%的硫、12.35%的
铬，余为铁。
[0014]在本发明的一个较佳实施例中，步骤2)中所述的渣料的覆盖量为钢水重量的
2.5-3.0%，所述渣料为氧化钙与氟化钙混合组成，氧化钙与氟化钙的重量份比为4-4.5:1,在LF精炼炉底吹氩气为连续底吹氩气，氩气的压力为0.2-0.4Mpa，氩气的流量控制在
3-4.5m/h。
[0015]在本发明的一个较佳实施例中，在步骤4)中热轧棒材的外径公差控制为+0.05mm。
[0016]在本发明的一个较佳实施例中，所述步骤5 )中所用的箱式退火炉中的氧含量控制在3%的重量百分比以下。
[0017]本发明的有益技术效果在于:提供的技术方案由于化学元素的选择合理，从而能够理想的改善管坯的物理性能，在后续的冷拉过程中不会出现开裂而有助于保障成材率，且因为在合理范围内调整了化学元素，有效的降低了 20Cr不锈钢管坯的硬度，满足了客户的实际需要；提供的制造方法工艺步骤简练，相对于已有技术无需多次加热而有利于减少损耗节约资源；并且使用了多级退火工艺，能够有效减少不锈钢内的中心偏析、抑制材料分层；由于摒弃了已有技术中的结晶器制造管坯，因而有益于满足制管厂商对钢管的自主定尺长度要求。
【具体实施方式】
[0018]下面对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0019]实施例1:
1)初炼，将废钢或铁合金投入到中频炉中进行熔炼，得到初炼钢水，然后对初炼钢水进行取样分析并且对初炼钢水的化学元素的质量％含量进行调整，具体为将其中的化学元素的质量百分含量调整为:0.20%的碳、0.58%的硅、0.55%的锰、0.018%的磷、0.002%的硫、12.50%的铬，余为铁；
2)精炼，将步骤I)形成的初炼钢水兑入LF精炼炉进行精炼，并且在初炼钢水的液面上覆盖渣料，渣料是由氧化钙(即生石灰CaO)与氟化钙(即萤石CaF2)混合组成，氧化钙与氟化钙的重量份数配比为4:1，渣料的覆盖量为钢水重量的2.5%，在电极加热和LF精炼炉底部吹氩气的条件下进行搅拌精炼，氩气的压力控制在0.28Mpa，氩气的流量控制在3.2m/h，使钢水中的杂质易于被钢水页面上的渣层所吸收，在精炼温度1572°C和精炼时间为45min的条件下精炼，得到LF炉精炼钢水，然后对LF炉精炼钢水进行取样分析并且对其化学元素的质量％含量进行调整，调整其中的化学元素的质量％含量为:0.20%的碳、0.61%的硅、0.55%的锰、0.016%的磷、0.002%的硫、12.35%的铬， 余为铁，得到待浇铸钢水，对得到的待浇铸钢水取样分析并且调整其化学元素质量％含量；
3)浇铸，将步骤2)得到的待浇铸钢水浇入专用的钢锭模内，得到钢锭，其中对钢模预热时的预热温度控制在100°C ；
4)热轧管坯，将步骤3)得到的钢锭装入加热炉中进行加热，控制加热的温度在11680C，钢锭出炉后送入热轧机轧制，得到热轧棒材，热轧棒材的外径公差控制为+0.05mm。
[0020]5)退火，将步骤4)所得热轧棒材装入箱式退火炉中进行退火，箱式退火炉中的氧含量控制在2%的重量百分比；先将箱式退火炉中温度维持在780V，维持6h，而后将温度降低至730°C，维持9h，然后以25°C /h的速度冷却至580°C，用时6h，最后随炉冷却至常温，即得到20Crl3马氏体不锈钢管坯。
[0021]实施例2:
1)初炼，将废钢或铁合金投入到中频炉中进行熔炼，得到初炼钢水，然后对初炼钢水进行取样分析并且对初炼钢水的化学元素的质量％含量进行调整，具体为将其中的化学元素的质量百分含量调整为:0.20%的碳、0.58%的硅、0.55%的锰、0.018%的磷、0.002%的硫、12.50%的铬，余为铁；
2)精炼，将步骤I)形成的初炼钢水兑入LF精炼炉进行精炼，并且在初炼钢水的液面上覆盖渣料，渣料是由氧化钙(即生石灰CaO)与氟化钙(即萤石CaF2)混合组成，氧化钙与氟化钙的重量份数配比为4.5:1，渣料的覆盖量为钢水重量的2.8%，在电极加热和LF精炼炉底部吹氩气的条件下进行搅拌精炼，氩气的压力控制在0.30pa，氩气的流量控制在3.5m/h,使钢水中的杂质易于被钢水页面上的渣层所吸收，在精炼温度1568°C和精炼时间为42min的条件下精炼，得到LF炉精炼钢水，然后对LF炉精炼钢水进行取样分析并且对其化学元素的质量％含量进行调整，调整其中的化学元素的质量％含量为:0.20%的碳、0.61%的硅、0.55%的猛、0.016%的磷、0.002%的硫、12.35%的铬，余为铁，得到待浇铸钢水，对得到的待浇铸钢水取样分析并且调整其化学元素质量％含量；
3)浇铸，将步骤2)得到的待浇铸钢水浇入专用的钢锭模内，得到钢锭，其中对钢模预热时的预热温度控制在105°C ；
4)热轧管坯，将步骤3)得到的钢锭装入加热炉中进行加热，控制加热的温度在1170°C，钢锭出炉后送入热轧机轧制，得到热轧棒材，热轧棒材的外径公差控制为+0.05mm。
[0022]5)退火，将步骤4)所得热轧棒材装入箱式退火炉中进行退火，箱式退火炉中的氧含量控制在2.5%的重量百分比；先将箱式退火炉中温度维持在760°C，维持5.5h，而后将温度降低至720°C，维持8.5h，然后以25°C /h的速度冷却至550°C，用时6.8h，最后随炉冷却至常温，即得到20Crl3马氏体不锈钢管坯。
[0023]实施例3:
1)初炼，将废钢或铁合金投入到中频炉中进行熔炼，得到初炼钢水，然后对初炼钢水进行取样分析并且对初炼钢水的化学元素的质量％含量进行调整，具体为将其中的化学元素的质量百分含量调整为:0.20%的碳、0.58%的硅、0.55%的锰、0.018%的磷、0.002%的硫、12.50%的铬，余为铁；
2)精炼，将步骤I)形成的初炼钢水兑入LF精炼炉进行精炼，并且在初炼钢水的液面上覆盖渣料，渣料是由氧化钙(即生石灰CaO)与氟化钙(即萤石CaF2)混合组成，氧化钙与氟化钙的重量份数配比为4.2:1，渣料的覆盖量为钢水重量的3.0%，在电极加热和LF精炼炉底部吹氩气的条件 下进行搅拌精炼，氩气的压力控制在0.32Mpa，氩气的流量控制在
3.8/h，使钢水中的杂质易于被钢水页面上的渣层所吸收，在精炼温度1585°C和精炼时间为40min的条件下精炼，得到LF炉精炼钢水，然后对LF炉精炼钢水进行取样分析并且对其化学元素的质量％含量进行调整，调整其中的化学元素的质量％含量为:0.20%的碳、0.61%的硅、0.55%的锰、0.016%的磷、0.002%的硫、12.35%的铬，余为铁，得到待浇铸钢水，对得到的待浇铸钢水取样分析并且调整其化学元素质量％含量；
3)浇铸，将步骤2)得到的待浇铸钢水浇入专用的钢锭模内，得到钢锭，其中对钢模预热时的预热温度控制在110°C ;
4)热轧管坯，将步骤3)得到的钢锭装入加热炉中进行加热，控制加热的温度在1168°C之间，钢锭出炉后送入热轧机轧制，得到热轧棒材，热轧棒材的外径公差控制为+0.05mm。
[0024]5)退火，将步骤4)所得热轧棒材装入箱式退火炉中进行退火，箱式退火炉中的氧含量控制在1.8%的重量百分比；先将箱式退火炉中温度维持在750°C，维持5h，而后将温度降低至700°C，维持8h，然后以25°C /h的速度冷却至520°C，用时7.2h，最后随炉冷却至常温，即得到20Crl3马氏体不锈钢管坯。
[0025]由上述实施案例得到的本发明20Crl3马氏体不锈钢管坯与已有技术相比具有下表所示的技术效果。
【权利要求】
1.一种20Crl3马氏体不锈钢管坯，其特征在于，其化学元素组成及其质量％为:0.13-0.22% 的碳、0.33-0.63% 的娃、0.41-0.68% 的锰、≤ 0.028% 的磷、≤ 0.03% 的硫、11.00-15.00%的铬，余为铁。
2.—种20Crl3马氏体不锈钢管坯，其特征在于，其化学元素组成及其质量％为:0.17-0.22% 的碳、0.50-0.63% 的硅、0.45-0.60% 的锰、0.015-0.028% 的磷、0.001-0.003% 的硫、11.00-12.50%的铬，余为铁。
3.—种20Crl3马氏体不锈钢管坯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)初炼，将废钢或铁合金投入到中频炉中进行熔炼，得到初炼钢水，然后对初炼钢水进行取样分析并且对初炼钢水的化学元素的质量％含量进行调整； 2)精炼，将步骤I)形成的初炼钢水兑入LF精炼炉进行精炼，并且在初炼钢水的液面上覆盖渣料，在电极加热和LF精炼炉底部吹氩气的条件下进行搅拌，并且控制精炼温度为1565-1590°C，精炼时间为40_50min，得到待浇铸钢水，对得到的待浇铸钢水取样分析并且调整其化学元素质量％含量； 3)浇铸，将步骤2)得到的待浇铸钢水浇入专用的钢锭模内，得到钢锭，其中对钢模预热时的预热温度控制在100-120°C ； 4)热轧管坯，将步骤3)得到的钢锭装入加热炉中进行加热，控制加热的温度在1140-1175°C之间，钢锭出炉后送入热轧机轧制，得到热轧棒材； 5)退火，将步骤4)所得热轧棒材装入箱式退火炉中进行退火，先将箱式退火炉中温度维持在750-780°C，维持5-6h，而后将温度降低至700_730°C，维持8_9h，然后以25°C /h的速度冷却至450-600°C，用时5-8h，最后随炉冷却至常温，即得到20Crl3马氏体不锈钢管坯。
4.根据权利要求3所述的20Crl3马氏体不锈钢管坯的制备方法，其特征在于，所述步骤I)中所述的调整初炼钢水的化学元素的质量％含量是将化学元素的质量百分含量调整为:0.20%的碳、0.58%的硅、0.55%的锰、0.018%的磷、0.002%的硫、12.50%的铬，余为铁。
5.根据权利要求3所述的20Crl3马氏体不锈钢管坯的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中所述的待浇铸钢水的化学元素组成及其质量％为:0.20%的碳、0.61%的硅、0.55%的锰、0.016%的磷、0.002%的硫、12.35%的铬，余为铁。
6.根据权利要求3所述的20Crl3马氏体不锈钢管坯的制备方法，其特征在于步骤2)中所述的渣料的覆盖量为钢水重量的2.5-3.0%，所述渣料为氧化钙与氟化钙混合组成，氧化钙与氟化钙的重量份比为4-4.5:1，在LF精炼炉底吹氩气为连续底吹氩气，氩气的压力为0.2-0.4Mpa，氩气的流量控制在3_4.5m/h。
7.根据权利要求3所述的20Crl3马氏体不锈钢管坯的制备方法，其特征在于，在步骤4)中热轧棒材的外径公差控制为+0.05mm。
8.根据权利要求3所述的20Crl3马氏体不锈钢管坯的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中所用的箱式退火炉中的氧含量控制在3%的重量百分比以下。
【文档编号】C22C38/18GK103981444SQ201410152082
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】金振华 申请人:常熟市长江不锈钢材料有限公司