CN103147003B

CN103147003B - 含铌承压用无缝钢管及其制备方法

Info

Publication number: CN103147003B
Application number: CN201310093027.5A
Authority: CN
Inventors: 石晓霞; 刘金; 马爱清; 程正方; 丰小冬; 张行刚
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: CN103147003A

Abstract

本发明公开了一种含铌承压用无缝钢管，其化学成分的质量百分比为：C？0.10～0.16，Si？0.17～0.35，Mn？0.54～0.80，Cr？0.020～0.022，Mo≤0.08，P≤0.02，S≤0.02，Nb？0.001～0.005，Altol？0.02～0.045，Ti？0.02～0.04，Ni≤0.3，Cu≤0.3；其余为Fe，各成分质量分数共计为100％。本发明还公开了一种含铌承压用无缝钢管的制备方法。利用本发明技术方案制备的无缝钢管具有很好的耐压强度和耐高温性。

Description

含铌承压用无缝钢管及其制备方法

技术领域

本发明涉及属于冶金材料领域，具体说，涉及一种含铌承压用无缝钢管及其制备方法。

背景技术

对于承压用无缝钢管来说，其耐高温性与耐压强度是主要的技术指标，然而，目前所是用的承压用无缝钢管主要注重耐压强度，而承压用无缝钢管另一个技术指标耐高温性在承压用钢要求日新月异的今天显得越来越重要。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种含铌承压用无缝钢管，存在铌元素的低碳钢具有良好强度、韧性及高温力学性能。

技术方案如下：

一种含铌承压用无缝钢管，其材料化学成分的质量百分为：C0.10～0.16，Si0.17～0.35，Mn0.54～0.80，Cr0.020～0.022，Mo≤0.08，P≤0.02，S≤0.02，Nb0.001～0.005，Altol0.02～0.045，Ti0.02～0.04，Ni≤0.3，Cu≤0.3；其余为Fe，各成分质量分数共计为100％。

进一步：C的含量为0.14，Si的含量为0.27，Mn的含量为0.58，Cr的含量为0.021，Mo的含量为0.005，P的含量为0.012，S的含量为0.006，Nb的含量为0.002，Altol的含量为0.023，Ti的含量为0.032，Ni的含量为0.009，Cu的含量为0.006。

进一步：C的含量为0.12，Si的含量为0.21，Mn的含量为0.55，Cr的含量为0.020，Mo的含量为0.006，P的含量为0.012，S的含量为0.007，Nb的含量为0.0021，Altol的含量为0.028，Ti的含量为0.033，Ni的含量为0.012，Cu的含量为0.008。

进一步：C的含量为0.12，Si的含量为0.23，Mn的含量为0.55，P的含量为0.013，S的含量为0.006，Cr的含量为0.022，Mo的含量为0.006，Altol的含量为0.020，Ni的含量为0.010，Cu的含量为0.007，Ti的含量为0.031，Nb的含量为0.0020。

进一步：C的含量为0.11，Si的含量为0.22，Mn的含量为0.54，P的含量为0.010，S的含量为0.005，Cr的含量为0.021，Mo的含量为0.005，Altol的含量为0.020，Ni的含量为0.011，Cu的含量为0.008，Ti的含量为0.030，Nb的含量为0.0022。

本发明所解决的另一个技术问题是提供一种含铌承压用无缝钢管的制备方法，生产得到的含铌承压用无缝钢管具有较好的耐压强度和耐高温性。

技术方案如下：

一种含铌承压用无缝钢管的制备方法，包括炼钢生产过程、无缝钢管的轧制过程和承压用无缝钢管热处理过程；所述无缝钢管的轧制过程包括：圆坯锯切、加热、穿孔、轧管、张力减径、取样、冷却、切头尾、矫直、检查、包装、过磅和入库；其圆坯穿孔时温度为1250～1280℃，轧管时温度为1180～1220℃，定张减时温度为820～860℃；所述承压用无缝钢管热处理过程中，正火温度为880～940℃，保温20～40分钟；生产得到的含铌承压用无缝钢管的化学成分的质量百分比为C0.10～0.16，Si0.17～0.35，Mn0.60～0.80，Cr0.020～0.022，Mo≤0.08，P≤0.02，S≤0.02，Nb0.001～0.005，Altol0.02～0.045，Ti0.02～0.04，Ni≤0.3，Cu≤0.3，其余为Fe，各成分质量分数共计为100％。

进一步，炼钢生产过程包括：铁水转炉冶炼、LF精炼、VD脱气和圆坯连铸；所述转炉冶炼采用100吨顶底复吹转炉，采用脱硫铁水，采用硅铁和锰铁合金进行脱氧合金化，单渣工艺，终渣碱度按3.0控制，转炉终点成分控制碳不小于0.03％，磷不大于0.01％，钢水温度控制在1600℃以上，出钢过程加入白灰块100～300KG；LF精炼采用单精炼生产，全过程按精炼正常吹氩，根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、钢水升温及成分调整；VD真空度≤0.10KPa，深真空时间≥13min，真空后喂硅钙线150米，之后进行软吹，软吹时间大于8分钟；连铸采用电磁搅拌方式，过冷度ΔT≤30℃，拉速控制在1.0m/min恒定拉速。

技术效果包括：

本发明提供了一种含铌承压用无缝钢管及其制备方法，存在铌元素的低碳钢具有良好强度、韧性及高温力学性能，用本发明技术方案制备的无缝钢管具有很好的耐压强度和耐高温性。本发明含铌承压用无缝钢管具有独特的生产工艺，生产工艺生产效率高、成本低、节能环保，无缝钢管具有很好的耐压强度和耐高温性，适合于大规模生产。

具体实施方式

本发明是利用包钢自有矿石中天然含铌的特性，冶炼出具有良好强度、韧性及高温力学性能的钢材，在不增加生产成本的基础上制备出机械性能良好的承压用无缝钢管。

本发明中，含铌承压用无缝钢管，其化学成分的质量百分比为：C0.10～0.16；Si0.17～0.35；Mn0.54～0.80；Cr≤0.3；Mo≤0.08；P≤0.02；S≤0.02；Nb0.001～0.005；Al_tol0.02～0.045；Ti0.02～0.04；Ni≤0.3；Cu≤0.3；其余为Fe，各成分质量分数共计为100％；该材料成分的合金元素Cr使钢具有一定的的抗腐蚀能力；Mo提高钢的高温强度；Nb细化晶粒和降低钢的过热敏感性，提高高温强度；Ti使钢的内部组织致密，细化晶粒；Al细化晶粒，提高冲击韧性。本发明中的Nb并非为外加合金，而是包钢自有矿石中天然含的铌留存在最终成品钢材中的含量。

含铌承压用无缝钢管的制备方法整体上包括三个步骤：炼钢生产过程、无缝钢管的轧制过程和承压用无缝钢管热处理过程。

钢材冶炼连铸工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→VD脱气→圆坯连铸。其中冶炼采用100吨顶底复吹转炉，采用脱硫铁水，硅铁、锰铁等合金采用脱氧合金化，单渣工艺，终渣碱度按3.0控制，转炉终点成分控制碳不小于0.03％，磷不大于0.01％，钢水温度控制在1600℃以上，出钢过程加入白灰块100～300KG。LF精炼采用单精炼生产，全过程按精炼正常吹氩，根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、钢水升温及成分调整。VD真空度≤0.10KPa，深真空时间≥13min，真空后喂硅钙线150米，之后进行软吹，软吹时间大于8分钟。连铸采用电磁搅拌方式，过冷度ΔT≤30℃，拉速控制在1.0m/min恒定拉速，冷却采用堆垛冷却方式。

LF炉(LADLEFURNACE)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。VD型钢包精炼炉是在真空下吹氧、脱碳、真空除气、真空下合金成分微调，主要用于精炼超低碳钢和电工纯铁等；VD型钢包精炼炉可对钢水进行一般的真空脱气处理及真空下合金成分微调。

无缝钢管的轧制工艺为：圆坯→锯切→加热→穿孔→轧管→张力减径→取样→冷却→切头尾→矫直→检查→包装→过磅→入库。其圆坯穿孔时温度为1250～1280℃；轧管时温度为1180～1220℃；定张减时温度为820～860℃。

应用Ф159mmPQF机组轧制规格为Φ114mm×4.8mm的无缝钢管为例，分批取六个样品，各样品化学成分如表1所示。

表1各样品成分(质量百分数/％)

样品	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Al	Ni	Cu	Ti	Nb
													样品1	0.14	0.27	0.58	0.012	0.006	0.021	0.005	0.023	0.009	0.006	0.032	0.0020
样品2	0.12	0.21	0.55	0.012	0.007	0.020	0.006	0.028	0.012	0.008	0.033	0.0021
													样品3	0.12	0.23	0.55	0.013	0.006	0.022	0.006	0.020	0.010	0.007	0.031	0.0020
样品4	0.11	0.22	0.54	0.010	0.005	0.021	0.005	0.020	0.011	0.008	0.030	0.0022
													样品5	0.10	0.17	0.60	0.010	0.005	0.022	0.005	0.020	0.009	0.006	0.02	0.001
样品6	0.16	0.35	0.80	0.02	0.02	0.30	0.080	0.045	0.30	0.30	0.04	0.005

承压用无缝钢管热处理工艺为：正火温度为880～940℃，保温20～40分钟。

上述四个样品热处理后，金相组织检验结果如表2所示，热处理后的力学性能如表3所示，高温力学性能见表4。

表2各样品金相组织

注：表中P珠光体，F为铁素体

表3各样品力学性能

表4高温屈服强度

从表2可以发现，各实例夹杂物细小、分布均匀，组织结构适宜，晶粒细小。从表3可以看出，各实例的材料具有良好强度、韧性及力学性能，从表4可以看出，高温力学性能良好。用其制备的无缝钢管，具有很好的耐压强度和耐高温性。各项性能满足承压用无缝钢管的要求。

Claims

1.一种含铌承压用无缝钢管，其特征在于，其材料化学成分的质量百分比为：C0.10～0.16，Si0.17～0.35，Mn0.54～0.80，Cr0.020～0.022，Mo≤0.08，P≤0.02，S≤0.02，Nb0.001～0.005，Al_tol0.02～0.045，Ti0.02～0.04，Ni≤0.3，Cu≤0.3；其余为Fe，各成分质量分数共计为100％。

2.如权利要求1所述的含铌承压用无缝钢管，其特征在于：C的含量为0.14，Si的含量为0.27，Mn的含量为0.58，Cr的含量为0.021，Mo的含量为0.005，P的含量为0.012，S的含量为0.006，Nb的含量为0.002，Al_tol的含量为0.023，Ti的含量为0.032，Ni的含量为0.009，Cu的含量为0.006。

3.如权利要求1所述的含铌承压用无缝钢管，其特征在于：C的含量为0.12，Si的含量为0.21，Mn的含量为0.55，Cr的含量为0.020，Mo的含量为0.006，P的含量为0.012，S的含量为0.007，Nb的含量为0.0021，Al_tol的含量为0.028，Ti的含量为0.033，Ni的含量为0.012，Cu的含量为0.008。

4.如权利要求1所述的含铌承压用无缝钢管，其特征在于：C的含量为0.12，Si的含量为0.23，Mn的含量为0.55，P的含量为0.013，S的含量为0.006，Cr的含量为0.022，Mo的含量为0.006，Al_tol的含量为0.020，Ni的含量为0.010，Cu的含量为0.007，Ti的含量为0.031，Nb的含量为0.0020。

5.如权利要求1所述的含铌承压用无缝钢管，其特征在于：C的含量为0.11，Si的含量为0.22，Mn的含量为0.54，P的含量为0.010，S的含量为0.005，Cr的含量为0.021，Mo的含量为0.005，Al_tol的含量为0.020，Ni的含量为0.011，Cu的含量为0.008，Ti的含量为0.030，Nb的含量为0.0022。

6.一种含铌承压用无缝钢管的制备方法，其特征在于：包括炼钢生产过程、无缝钢管的轧制过程和承压用无缝钢管热处理过程；所述无缝钢管的轧制过程包括：圆坯锯切、加热、穿孔、轧管、张力减径、取样、冷却、切头尾、矫直、检查、包装、过磅和入库；其圆坯穿孔时温度为1250～1280℃，轧管时温度为1180～1220℃，定张减时温度为820～860℃；承压用无缝钢管热处理过程中，正火温度为880～940℃，保温20～40分钟；生产得到的含铌承压用无缝钢管的化学成分的质量百分比为C0.10～0.16，Si0.17～0.35，Mn0.60～0.80，Cr0.020～0.022，Mo≤0.08，P≤0.02，S≤0.02，Nb0.001～0.005，Al_tol0.02～0.045，Ti0.02～0.04，Ni≤0.3，Cu≤0.3，其余为Fe，各成分质量分数共计为100％。

7.如权利要求6所述的含铌承压用无缝钢管的制备方法，其特征在于，炼钢生产过程包括：铁水转炉冶炼、LF精炼、VD脱气和圆坯连铸；所述转炉冶炼采用100吨顶底复吹转炉，采用脱硫铁水，采用硅铁和锰铁合金进行脱氧合金化，单渣工艺，终渣碱度按3.0控制，转炉终点成分控制碳不小于0.03％，磷不大于0.01％，钢水温度控制在1600℃以上，出钢过程加入白灰块100～300KG；LF精炼采用单精炼生产，全过程按精炼正常吹氩，根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、钢水升温及成分调整；VD真空度≤0.10KPa，深真空时间≥13min，真空后喂硅钙线150米，之后进行软吹，软吹时间大于8分钟；连铸采用电磁搅拌方式，过冷度ΔT≤30℃，拉速控制在1.0m/min恒定拉速。