提升轧态碳钢无缝钢管性能的方法与流程

1.本发明属于无缝钢管制造技术领域，尤其涉及提升轧态碳钢无缝钢管性能的方法。


背景技术：

2.钢材，尤其是板材，其控轧控冷技术是通过控制轧制过程中的原材料加热温度、轧制工艺参数以及轧制过程中和轧制后的冷却速度等参数，进而提升钢材的强度、韧性等指标。控轧控冷技术可通过降低原材料合金消耗或减少轧后热处理工序，从而降低生产成本，因此在工业生产过程中得到广泛应用。
3.但对于无缝钢管，由于其本身结构的复杂性以及轧制工艺的复杂性，因此其控轧控冷技术在行业内很难大规模实现，而通过热轧后的快冷技术能够有效提升钢管的各项性能，达到控轧控冷的目的，但有以下几个缺点难以避免：
4.1、设备投入过高，往往需要在终轧端加入十余组水环，才能够达到控冷的效果；2、水量消耗过大，十余组水环打开的同时，还要求有一定的水压，因此往往生产1吨钢管，需要几十吨水进行冷却；3、需要钢中加入合金的方式来配合实现控轧控冷技术，单纯的通过快速冷却难以达到控轧控冷效果。


技术实现要素：

5.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
6.本发明提供了提升轧态碳钢无缝钢管性能的方法：
7.为了省去热处理工序，节省热处理费用，本发明对钢管进行了如下微合金化，同时针对微合金化进行了一定的轧制工艺设计：
8.b元素能降低钢的塑性，但可以提高淬透性，从而强烈提高钢的强度和硬度，但需要通过热处理才能实现b元素的强化作用，但热处理费用高，本发明专利对钢管热轧过程进行了如下设计，从而实现了热轧状态下b元素的强化作用：
9.管坯环型炉加热温度不能低于1220℃，加热温度过低，会导致钢管终轧温度低，静态回复再结晶发生温度低，不利于b元素在晶界的析出；
10.钢管轧制节奏要合适，从而保证终轧温度在钢种ar3～950℃之间，一般要求轧制节奏按照相同规格、相似钢种轧制节奏(单位为秒)的0.6～1.2 倍系数进行轧制；通过对轧制工艺的设计，使得b元素在钢管热轧后能够明显起到强化作用。
11.但另一方面，b元素极易与钢中的残余n结合，生成bn，从而大大削弱b在钢中的作用；为此，在钢中加入少量更容易与n相结合的ti 和nb元素，从而保证b在钢中以单质形式存在；
12.ni元素可以有效提升钢的韧性和塑性，因此在碳钢中加入 0.01～0.25％的ni，也能弥补b元素加入带来的塑性降低；适量的cr和v 的加入，也能一定程度上提升钢的强度，同时韧性和塑性降低不明显，因此将v控制在0.002％～0.080％之间，cr元素控制在0.01～
0.25％之间。
13.s元素，作为碳钢中的有害元素，容易形成夹杂物，影响钢的塑性， s元素要按≤0.020％控制；p元素，在钢管长期运行后，容易在晶界偏聚，导致钢管过早失效，因此要将p元素要按≤0.025％控制。
14.综上，获得的所述无缝钢管包括重量百分比如下的各组分：c： 0.16～0.24％；si：0.17～0.37％；mn：0.35～0.65％；cu：0.01～0.20％；mo： 0～0.15％；cr：0.01～0.25％；nb：0.001～0.05％；ni：0.01～0.25％；v：0.002～0.080％；al:0.001～0.050％；b:0.0002～0.010％；ti:0.001～0.015％；余量为fe及残余元素；
15.对所述无缝钢管热轧过程中管坯环型炉加热温度不能低于1220℃；轧制节奏按照相同规格、相似钢种轧制节奏的0.6～1.2倍系数进行轧制，从而保证终轧温度在钢种ar3～950℃之间。
16.进一步的，所述残余元素包括p、s，且p在所述无缝钢管中的重量百分比≤0.025％，s在所述无缝钢管中的重量百分比≤0.020％。
17.本发明的优点和积极效果是：
18.本发明通过对轧态碳钢进行微合金化，并且对热轧过程中的温度、轧制节奏进行调控，使得轧态碳钢管不进行轧后快冷或在不进行热处理的情况下，大幅度提高轧态碳钢管性能，从而达到标准要求。
具体实施方式
19.首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
21.实施例1
22.本实施例提供的提升轧态碳钢无缝钢管性能的方法，
23.其中，所述无缝钢管包括重量百分比如下的各组分：c：0.16～0.24％； si：0.17～0.37％；mn：0.35～0.65％；cu：0.01～0.20％；mo：0～0.15％； cr：0.01～0.25％；nb：0.001～0.05％；ni：0.01～0.25％；v：0.002～0.080％；al:0.001～0.050％；b:0.0002～0.010％；ti:0.001～0.015％；余量为fe及残余元素；
24.对所述无缝钢管热轧过程中管坯环型炉加热温度不能低于1220℃；轧制节奏按照相同规格、相似钢种轧制节奏的0.6～1.2倍系数进行轧制，从而保证终轧温度在钢种ar3～950℃之间。
25.注：ar3根据成分以及冷却速度不同而不同，实施例表1中的ar3 温度大概在760～820℃之间。
26.所述残余元素包括p、s，且p在所述无缝钢管中的重量百分比≤ 0.025％，s在所述无缝钢管中的重量百分比≤0.020％。
27.实施例2
28.以实施例1中的组分配比制备的若干无缝钢，如下表1所示：
29.表1
[0030][0031][0032]
其中，在对上述成分的钢管进行加工时，对轧态碳钢管不进行热处理，其轧制参数及终轧温度如下表2所示：
[0033]
表2
[0034]
钢管规格环型炉加热温度，℃轧制节奏，秒终轧温度，℃φ114
×
15127024882φ133
×
18127026888φ140
×
20127028891φ168
×
25126032925φ273
×
30124044914φ356
×
35125079934φ457
×
45122086945φ508
×
551220166950
[0035]
对上述获得的钢管进行性能检测，其结果如下表3所示：
[0036][0037][0038]
如表3所示，利用本发明的方法制备的钢管，其性能比普通产品性能均要好。
[0039]
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。