CN102181800B - 一种建筑用耐火无缝钢管及其加工方法 - Google Patents

一种建筑用耐火无缝钢管及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种建筑用耐火无缝钢管，其合金组分的化学成分质量百分比如下：C 0.12-0.16％Si 0.17-0.30％、Mn 1.30-1.60％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cu≤0.20％、Ni≤0.20％、Cr≤0.20％、Mo≤0.15％、V 0.03-0.08％、Ti0.015-0.030％、Nb 0.01-0.03％、CE＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.41％，余量为Fe。加工时，先将铁水脱硫→转炉冶炼→LF精炼→VD真空处理→连铸→(酸磨)检验→圆管坯→圆管坯加热→穿孔→PQF热连轧→隔绝火焰热处理→定径→冷却→矫直→切割→检验→喷标→包装入库。本发明的耐火无缝钢管，加工成本低，钢管焊接性能良好，抗火灾能力强。

Description

一种建筑用耐火无缝钢管及其加工方法
技术领域
本发明涉及钢铁加工领域，具体涉及一种建筑用耐火无缝钢管及其加工方法。
背景技术
随着建筑事业的发展，大型建筑、高层建筑不断涌现，钢结构的防火安全性得到人们的重视，特别是美国“9.11”事件后，对建筑物的防火工艺设计已成为保证建筑物安全的必要措施之一。目前，耐火钢的研发主要集中在钢板和型钢上，而对耐火无缝钢管的研发处于空白状态。耐火无缝钢管用途很广，可用于办公楼、商场、宾馆、厂房、体育馆、车站等高层建筑的横梁、桩柱等方面。
发明内容
本公司研发的“建筑用耐火无缝钢管”，成功的解决了在600℃高温下，钢管保持很高的强度水平。其屈服强度达到了室温数值的60％以上，保证了建筑物承重主体抵抗火灾的能力，提高了建筑物的安全性。
耐火钢不同于普通的耐热钢，耐热钢对钢的高温性能，如高温持久强度、蠕变强度、疲劳性能等有严格要求。而耐火钢在性能上不需要长时间的高温强度，只要在600℃左右的高温下保持3小时以上其屈服强度不低于室温下的60％即可保证结构的安全。因此，耐火钢的合金元素含量要比相同强度级别下耐热钢的合金元素含量低的多。采用Nb-V-Ti微合金化原理，降低碳含量以保证结构的焊接性能。
为实现上述目的本发明采用的技术方案如下：
一种建筑用耐火无缝钢管，其特征在于，钢管的合金成分及含量百分比为：C0.12-0.16％，Si0.17-0.30％，Mn1.30-1.60％，P≤0.020％，S≤0.015％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％，Cr≤0.20％，Mo≤0.15％，V0.03-0.08％，Ti0.015-0.030％，Nb 0.01-0.03％，余量为Fe。
所述的建筑用耐火无缝钢管的加工方法，其特征在于：所述的钢管的碳当量CE＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.41％。
所述的建筑用耐火无缝钢管的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)采用添加Nb-V-Ti微合金化，通过LF精炼、VD真空处理，连铸成圆管坯；
(2)圆管坯加热
圆管坯在蓄热式环形加热炉里加热，加热过程管坯与炉底一起转动，加热温度1210±10℃，加热时间50-60分钟，管坯加热端部温差不大于±10℃；
(3)穿孔
将加热过的圆管坯用三辊穿孔机穿孔，辗轧角为15°±2°，最大延伸系数为4，穿孔毛管外径允许偏差±3％D，壁厚允许偏差±15％t(D，t分别为毛管外径和壁厚)；
(4)PQF连轧
穿孔后的毛管直接进SMS-MEER PQF轧管机连轧，轧管温度≥960℃，最大延伸系数3.9，将轧机调整到规定的壁厚轧制荒管，荒管外径允许偏差±5mm，壁厚允许偏差±10％t；
(5)隔绝火焰热处理
轧制后的荒管传动至口径更大的铸管内，两头封闭，进入步进炉再加热，加热温度1350±10℃，加热时间58-62分钟，使热处理火焰不能直接在钢管表面上灼烧，减少氧化，保证热处理的均匀性，提高了钢管的高温性能，保证了在600℃高温条件下，钢管屈服强度大于室温下屈服强度的60％以上；
(6)定径
让步骤(5)加热后的荒管进入14机架微张力定径机，生产出规定的钢管尺寸，定径后要保证出钢温度900±10℃；
(7)冷床冷却
定径处理后的钢管进入链齿式冷床空冷，钢管随齿轮轻微转动，保证了在冷却过程中钢管的直度；
(8)矫直、切割
采用七辊五立柱式矫直机矫直，钢管在矫直过程中不得出现矫凹、矫直椭圆、矫直花纹等缺陷，钢管直度要求：弦高＜0.2％L(L钢管长度)，距管端1M处最大偏离3mm，矫直后钢管按照长度要求切去管头管尾，切口必须垂直，并去除毛刺，得成品管。
本发明的有益效果：
1、耐火钢未有意添加Cr、Mo等贵重元素，采用Nb-V-Ti微合金化设计理念，大大降低了生产成本。，通过降低碳含量，降低碳当量等手段取得良好的焊接性能。
2、采用套管热处理，使火焰不能直接与钢管接触，使热处理更加均匀，钢管表面质量更好，达到在600℃高温条件下，钢管屈服强度大于室温下屈服强度的60％以上(即ReL600℃≥0.6ReL20℃)，保证了建筑承重主体抗火灾能力。本发明建筑用耐火无缝钢管与普通建筑用管比较的优点：
1、本发明的建筑用耐火无缝钢管采用Nb-V-Ti微合金化设计理念，不有意使用Cr、Mo等贵重元素，大大降低了成本。
2、本发明的建筑用耐火无缝钢管通过降低碳含量，进一步降低碳当量，使钢管焊接性能良好。
3、本发明建筑用耐火无缝钢管通过隔绝火焰热处理方法，提高了钢管表面质量。保证了在600℃高温条件下，钢管屈服强度大于室温下屈服强度的60％以上(即ReL600℃≥0.6ReL20℃)，即保证了建筑承重主体抗火灾能力。
具体实施方式
一种建筑用耐火无缝钢管，钢管的合金成分及含量百分比为：
C0.12-0.16％，Si0.17-0.30％，Mn1.30-1.60％，P≤0.020％，S≤0.015％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％，Cr≤0.20％，Mo≤0.15％，V0.03-0.08％，Ti0.015-0.030％，Nb 0.01-0.03％，余量为Fe。
碳当量CE＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.41％。
建筑用耐火无缝钢管的加工方法包括以下步骤：
(1)采用添加Nb-V-Ti微合金化，通过LF精炼、VD真空处理，连铸成圆管坯；
(2)圆管坯加热
圆管坯在蓄热式环形加热炉里加热，加热过程管坯与炉底一起转动，加热温度1210±10℃，加热时间50-60分钟，管坯加热端部温差不大于±10℃；
(3)穿孔
将加热过的圆管坯用三辊穿孔机穿孔，辗轧角为15°±2°，最大延伸系数为4，穿孔毛管外径允许偏差±3％D，壁厚允许偏差±15％t(D，t分别为毛管外径和壁厚)；
(4)PQF连轧
穿孔后的毛管直接进SMS-MEER PQF轧管机连轧，轧管温度≥960℃，最大延伸系数3.9，将轧机调整到规定的壁厚轧制荒管，荒管外径允许偏差±5mm，壁厚允许偏差±10％t；
(5)隔绝火焰热处理
轧制后的荒管传动至口径更大的铸管内，两头封闭，进入步进炉再加热，加热温度1350±10℃，加热时间58-62分钟，使热处理火焰不能直接在钢管表面上灼烧，减少氧化，保证热处理的均匀性，提高了钢管的高温性能，保证了在600℃高温条件下，钢管屈服强度大于室温下屈服强度的60％以上；
(6)定径
让步骤(5)加热后的荒管进入14机架微张力定径机，生产出规定的钢管尺寸，定径后要保证出钢温度900±10℃；
(7)冷床冷却
定径处理后的钢管进入链齿式冷床空冷，钢管随齿轮轻微转动，保证了在冷却过程中钢管的直度；
(8)矫直、切割
采用七辊五立柱式矫直机矫直，钢管在矫直过程中不得出现矫凹、矫直椭圆、矫直花纹等缺陷，钢管直度要求：弦高＜0.2％L(L钢管长度)，距管端1M处最大偏离3mm，矫直后钢管按照长度要求切去管头管尾，切口必须垂直，并去除毛刺，得成品管。

Claims (1)

1.一种建筑用耐火无缝钢管，其特征在于，钢管的合金成分及含量百分比为：C0.12-0.16％，Si0.17-0.30％，Mn1.30-1.60％，P≤0.020％，S≤0.015％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％，Cr≤0.20％，Mo≤0.15％，V0.03-0.08％，Ti0.015-0.030％，Nb 0.01-0.03％，余量为Fe；
所述的建筑用耐火无缝钢管的加工方法，包括以下步骤：
(1)采用添加Nb-V-Ti微合金化，通过LF精炼、VD真空处理，连铸成圆管坯；
(2)圆管坯加热
圆管坯在蓄热式环形加热炉里加热，加热过程管坯与炉底一起转动，加热温度1210±10℃，加热时间50-60分钟，管坯加热端部温差不大于±10℃；
(3)穿孔
将加热过的圆管坯用三辊穿孔机穿孔，辗轧角为15°±2°，最大延伸系数为4，穿孔毛管外径允许偏差±3％D，壁厚允许偏差±15％t，D、t分别为毛管外径和壁厚；
(4)PQF连轧
穿孔后的毛管直接进SMS-MEER PQF轧管机连轧，轧管温度≥960℃，最大延伸系数3.9，将轧机调整到规定的壁厚轧制荒管，荒管外径允许偏差±5mm，壁厚允许偏差±10％t；
(5)隔绝火焰热处理
轧制后的荒管传动至口径更大的铸管内，两头封闭，进入步进炉再加热，加热温度1350±10℃，加热时间58-62分钟，使热处理火焰不能直接在钢管表面上灼烧，减少氧化，保证热处理的均匀性，提高了钢管的高温性能，保证了在600℃高温条件下，钢管屈服强度大于室温下屈服强度的60％以上；
(6)定径
让步骤(5)加热后的荒管进入14机架微张力定径机，生产出规定的钢管尺寸，定径后要保证出钢温度900±10℃；
(7)冷床冷却
定径处理后的钢管进入链齿式冷床空冷，钢管随齿轮轻微转动，保证了在冷却过程中钢管的直度；
(8)矫直、切割
采用七辊五立柱式矫直机矫直，钢管在矫直过程中不得出现矫凹、矫直椭圆、矫直花纹缺陷，钢管直度要求：弦高＜0.2％L，L为钢管长度，距管端1m处最大偏离3mm，矫直后钢管按照长度要求切去管头管尾，切口必须垂直，并去除毛刺，得成品管。
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