CN113549817A - 770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管及其制造方法 - Google Patents

770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113549817A
CN113549817A CN202110722491.0A CN202110722491A CN113549817A CN 113549817 A CN113549817 A CN 113549817A CN 202110722491 A CN202110722491 A CN 202110722491A CN 113549817 A CN113549817 A CN 113549817A
Authority
CN
China
Prior art keywords
percent
alloy
steel pipe
strength
seamless steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110722491.0A
Other languages
English (en)
Inventor
吴红
王善宝
廖德勇
袁琴
赵波
解德刚
洪汛
张尧
李应雄
纪烈霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Angang Steel Co Ltd
Original Assignee
Angang Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Angang Steel Co Ltd filed Critical Angang Steel Co Ltd
Priority to CN202110722491.0A priority Critical patent/CN113549817A/zh
Publication of CN113549817A publication Critical patent/CN113549817A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002—Bainite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管及其制造方法，化学成分按重量百分比为：C0.13％～0.18％、0.30％～0.45％、Mn1.20％～1.50％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr0.20％～0.80％、Mo0.20％～0.50％、Ni0.30％～0.45％、V0.03％～0.06％、Al0.015％～0.045％、Ti 0.015％～0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质，本发明通过优化加入的合金元素及减少合金含量来降低钢成本，还可以减少连铸坯表面出现裂纹的几率；并通过优化热处理工艺，实现提高产品质量、降低生产成本和节约合金资源的发展要求。

Description

770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管及其制造方法
技术领域
本发明涉及低合金高强度无缝钢管制造技术领域，特别涉及一种屈服强度≥770MPa的低合金高强高韧性经济型无缝钢管及其制造方法。利用该方法生产的无缝钢管可广泛应用于履带式起重机臂架主旋管及各类高强结构件上，还可以辐射到液压油缸和海洋平台结构等领域。
背景技术
近年来随着经济的高速发展，国家基本建设的规模越来越大，在各项工程施工中需要吊运物品的质量、体积和起升高度都在加大，履带起重机愈来愈显示其优越性，市场容量迅速上升，引起了国际知名厂商的关注，国内起重机行业也兴起了履带起重机开发热潮。
高强高韧性结构用无缝钢管在恶劣的低温环境作业时其低温冲击韧性要求很高，并承载着巨大压力。因此，为了保证结构管在使用过程中的安全，必须要求高强高韧性结构用无缝钢管的钢质纯净度高、强度高、韧性优异、几何尺寸精度高，表面质量好，且具有良好的焊接性能，因而生产难度较大。
世界上先进工业国家的高强高韧性结构用无缝钢管都是在低碳锰钢基础上加适量Cr、Ni、Mo、W、V、Nb、Ti等合金元素而成，利用Mn、Cr、W、Ni、Mo等元素的固溶强化及Nb、V、Ti等微合金元素的析出强化和细晶强化来实现优异的性能。
目前，随着全球钢铁产能的过剩和资源危机的出现，钢铁行业正面临着前所未有的挑战，主要体现在合金成本升高和企业利润大幅下滑之间的矛盾，因此实现低成本战略，对提升企业竞争力具有十分重要的作用。为此，在成分设计时需要考虑减少钢铁产品中合金元素的加入量，以满足降低生产成本和节约合金资源的发展要求。所以，开发出屈服强度≥770MPa经济型的无缝钢管生产工艺是非常有必要的。本发明设计的是一种屈服强度≥770MPa无缝钢管的低成本制造方式，其中成分设计上考虑在C、Mn钢的基础上加入Cr、Ni、Mo、V、Ti等合金元素，避免加入W等价格较高的合金，同时不考虑加入Nb，可减少连铸坯出现表面裂纹的几率。在此成分下通过对钢管进行调质热处理工艺保证无缝钢管的强度及低温韧性指标满足要求。
申请号为CN201110419213.4的专利文件《一种低温韧性优良的高强无缝钢管及其制造方法》，该发明产品的屈服强度要求大于等于125ksi(863MPa)、—60℃冲击功大于40J。其钢种成分为：C：0.15％～0.20％，Si：0.20％～0.30％，Mn：0.20％～0.50％，P≤0.010％，S≤0.003％，Cr：0.60％～0.80％，Mo：0.40％～0.70％，Ni：1.0％～1.4％，Nb：0.010％～0.035％，Als：0.01％～0.05％，余量为铁。该发明的不足之处有如下几点：1.该发明成分中加入了较高含量的Ni合金(1.0％～1.4％)和Mo合金(0.40％～0.70％)，大大增加了钢成本；2.要求P≤0.010％，S≤0.003％，增加了冶炼难度，也增加了生产成本；该发明不属于经济型范畴。
申请号为CN201810112600.5的专利文件《起重机臂架用钢管及其制造方法》，该发明产品的屈服强度要求达到960MPa，其钢种成分为：C：0.10％～0.20％，Si：0.10％～0.90％，Al：0.008％～0.070％，Cr：0.80％～3.60％，Mo：0.40％～0.80％，V：0.03％～0.16％，Nb：0.03％～0.35％，W：0.10％～1.50％，N：0％～0.005％，余量为铁。该发明的不足之处有如下几点：1.为达到屈服强度960MPa的要求，该发明成分中加入了较高的Mo合金(0.40％～0.70％)和W合金(0.10％～1.50％)，大大增加了钢的成本；2.该发明加入0.03％～0.35％的Nb合金，增加了连铸坯表面出现裂纹的几率。
申请号为CN200710192494.8的专利文件《起重机臂架用管及其制造方法》，该发明要求产品的屈服强度达到770MPa、—20℃冲击功大于55J，其钢种成分为：C：0.14％～0.18％，Si：0.20％～0.50％，Mn：1.20％～1.70％，P≤0.025％，S≤0.015％，W：0.10％～0.70％，V：0.05％～0.12％，Al：0.01％～0.06％，Cr：≤0.80％，Mo：0.20％～0.40％，Ni：≤0.40％，(-20℃冲击)余量为铁和残余元素；该发明的不足之处有如下几点：1.该发明成分中加入了W合金(0.10％～0.70％)，同时V(0.05％～0.12％)合金的加入量也偏高，大大增加了钢的成本，不具有经济性。2.该发明所要求的钢管低温冲击为—20℃冲击功大于55J，而不是要求—40℃的冲击功大于45J。
申请号为CN200610032437.9的专利文件《起重机弦杆用管及制造方法》，其钢种成分为：C：0.26％～0.31％，Si：0.17％～0.35％，Mn：1.30％～1.50％，Ti：0.01％～0.04％，B：0.0005％～0.002％，余量为铁。该发明要求产品的屈服强度达到800MPa、抗张强度达到980MPa，钢管通过淬火加470℃中温回火得到回火马氏体组织。该发明的不足之处有如下几点：1.该发明中未加入Cr、Mo、V、Ni等合金元素，是靠采用较高的C(0.26％～0.31％)和加入B来保证强度要求，这会带来低温冲击韧性指标不佳。2.采用该发明工艺生产的钢管得到回火马氏体组织而不是回火索氏体组织，不具备高强高低温韧性的特质。
申请号为CN201010121651.8的专利文件《微合金高韧性非调质起重机臂架用管及生产方法》，其专利成分为：C：0.16％～0.22％，Si：0.10％～0.50％，Mn：1.30％～1.50％，P≤0.030％，S≤0.020％，V：0.08％～0.18％，Al：0.01％～0.06％，余量为铁。该发明的不足之处有如下几点：1.该发明是采用非调质工艺来保证钢管的性能，屈服强度只要求达到≥550MPa的水平。经实践证明，采用非调质工艺生产钢管的低温冲击值达不到采用调质工艺生产的低温冲击值水平，并且采用该工艺只适合生产壁厚较薄的钢管。2.采用该发明的非调质工艺需要在张减或定径前将钢管冷却到一定温度后通过再加热炉对钢管再进行加热，该工艺具有局限性。
申请号为CN201210035362.5的专利文件《起重机悬臂支撑用低合金无缝钢管》，该发明要求产品的屈服强度达到890MPa、—40℃冲击功大于45J，其钢种成分为：C：0.10％～0.20％，Si：0.20％～0.80％，Mn：0.60％～1.50％，Cr：0.30％～0.80％，Mo：0.20％～0.60％，Ti：0.001％～0.050％，Al：0.02％～0.06％，Ni：0.2％～0.8％，V：0.01％～0.10％，Nb：0.01％～0.08％，余量为铁。该发明的不足之处是：该发明加入0.01％～0.08％的Nb合金，增加了连铸坯表面出现裂纹的几率，同时也增加了钢坯成本。
申请号为CN200710094177.2的专利文件《屈服强度800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法》，其钢种成分为：C：0.03％～0.08％，Si：0.05％～0.70％，Mn：1.30％～2.20％，Mo：0.10％～0.30％，Nb：0.03％～0.10％，V：0.03％～0.45％，Ti：0.002％～0.040％，Al：0.02％～0.04％，B：0.0010％～0.0020％，余量为铁。要求钢板轧制时进行控轧控冷，终轧温度780～840℃。该发明的不足之是：该发明是针对板材的生产，轧制方式是采用的控轧控冷，不适合无缝钢管的生产。
申请号为CN201210214597.0的专利文件《一种高强高韧性结构用无缝钢管及其制造方法》，该发明要求产品的屈服强度达到890MPa、—40℃冲击功大于45J，其钢种成分为：C：0.14％～0.18％，Si：0.20％～0.50％，Mn：0.90％～1.30％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr：0.20％～1.00％，Mo：0.20％～0.80％，Ni：0.90％～1.50％，V：0.02％～0.10％，Nb≤0.05％，Al：0.015％～0.050％，Cu≤0.35％，N≤0.020％，Ti≤0.050％，余量为铁。该发明的不足之处是：1.该发明加入0.02％～0.05％的Nb合金，增加了连铸坯表面出现裂纹的几率，同时也增加了钢坯成本。2.该发明成分中加入较高含量的Ni(0.90％～1.50％)，大大增加了钢的成本，不具有经济性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管及其制造方法，通过优化加入的合金元素及减少合金含量来降低钢成本，同时还可以减少连铸坯表面出现裂纹的几率，从而提高钢管的探伤合格率；并通过优化热处理工艺，确保产品性能合格，最终实现提高产品质量、降低生产成本和节约合金资源的发展要求。利用该方法生产的屈服强度≥770MPa的高强高韧无缝钢管具有突出的生产效益与应用价值，经生产实践证明产品性能良好，并已得到推广使用。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管，所述无缝钢管的化学成分按重量百分比为：C 0.13％～0.18％、Si 0.30％～0.45％、Mn 1.20％～1.50％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr 0.20％～0.80％、Mo 0.20％～0.50％、Ni 0.30％～0.45％、V 0.03％～0.06％、Al 0.015％～0.045％、Ti 0.015％～0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明成分设计理由如下：
在生产实践中发现，采用Nb合金进行微合金化处理时连铸坯表面出现裂纹的概率较大，为避免和减少连铸坯表面裂纹缺陷，本发明中没有考虑加入细化晶粒的Nb合金，而是只考虑加入“Ti+Al+V”进行微合金化处理，以达到细化晶粒的作用。同时通过后序控制淬火温度来弥补不含Nb合金带来的问题，达到性能要求。
对于770MPa级高强无缝钢管，目前了解的情况，从国外V&M公司进口和国内钢企所采用的成分一般都考虑加入W、Mo、Cr等主要合金元素来实现高强高韧性的要求。为保证材料具有更好的低温韧性，并实现经济型的目的，同时便于生产组织，本发明采用以Ni代W，设计加入Ni、Mo、Cr等主要合金。从W合金的有益效果可以看出，W一方面在钢中除了形成碳化物外，部分地溶入铁中形成固溶体，其作用与Mo相似，可以增加回火稳定性，提高淬透性和硬度；W另一方面在钢中可形成难溶的碳化物，能显著提高的耐磨性和切削性，并保证较高的高温强度，所以多用于合金工具钢中。而本发明的770级高强无缝钢管不仅要求材料具有高的强度还要求具有良好的—40℃低温冲击韧性，并不需要材料具有良好的高温强度和耐磨性。而Ni合金的有益效果一方面能强烈提高钢的强度，另一方面的重要作用是能始终使材料的低温韧性保证在极高的水平。所以采用Ni、Mo、Cr合金组合使用能更好的满足本方面材料的性能要求，同时还能降低材料的成本。
C：0.13～0.18％，C的主要作用是固溶强化，是确保无缝钢管强度的重要元素，C是确保钢强度的重要元素。为提高淬透性，以达到屈服强度大于770MPa的要求，C必须在0.12％以上。如C大于0.18％，则钢的塑性、韧性会下降，同时C含量较高会导致钢的焊接性能变差。因此，C的优选范围为0.13％～0.18％，更加优选含量范围为0.14％～0.16％。
Mn：1.20％～1.50％，Mn对调质处理钢力学性能的影响主要通过提高钢的淬透性来达到。Mn含量低于1.00％，得不到预期强化效果，Mn含量大于1.50％，钢的塑性、韧性会下降，同时Mn含量较高会导致钢的焊接性能变差。因此设计Mn含量控制在1.20％～1.50％，更加优选含量范围为1.25％～1.40％。
Cr：0.20％～0.80％，Cr能够提高钢的淬透性，增加钢的强度，但其也有增加钢回火脆性的倾向，所以应与Mo等元素配合使用。其含量在0.20％以上时其效果能够明显体现，但是若添加过量会导致钢的塑性、韧性会下降，同时Cr含量较高会导致钢的焊接性能变差，所以Cr的优选范围为0.20％～0.80％，更加优选含量范围为0.40％～0.60％。
Mo：0.20％～0.50％，Mo可以起到提高钢的淬透性、提高热强性、防止回火脆性等作用。Mo含量在0.20％以上时其效果明显，但Mo含量较高会导致钢的焊接性能变差，且Mo属于贵重金属，因此在满足性能的情况下应尽量少加。所以Mo的优选范围为0.20％～0.50％，更加优选含量范围为0.25％～0.40％。
Ni：0.30％～0.45％，Ni是形成和稳定奥氏体的主要合金元素，可以改善钢的低温韧性，可以实现钢的高强韧性匹配。考虑到该发明所设计的产品屈服强度只在770MPa级，没有达到890MPa，所以Ni的优选范围为0.30％～0.45％。
V：0.03％～0.06％，V在低合金钢中主要起到析出强化和细晶强化的作用，可以增加钢的强度并抑制其时效作用，V含量在0.02％以上就有作用，但是V含量超过0.10％，钢的韧性会降低，所以V的优选范围为0.03％～0.06％，更加优选含量范围为0.03％～0.05％。
Al：0.015～0.05％，Al是钢中的主要脱氧元素，同时也是一种廉价的细化晶粒元素，在本发明中加Al的主要目的是细化晶粒、固定钢中的N，从而显著提高钢的冲击韧性。Al含量应大于0.015％，如Al含量超过0.05％，会导致钢中非金属夹杂物增加，或使韧性变差，因此其上限设定为0.050％以下。优选范围为0.020％～0.040％。
Ti：0.015％～0.025％，钛与N、O、C都有极强的亲和力，本发明中在钢种加入钛铁进行微钛处理，利用Ti与钢中N形成TiN，部分凝固状态下析出的TiN可阻止钢管在加热过程中晶粒的长大，可以改善钢管的塑性韧性，同时还可以改善钢管的焊接性能。但Ti的加入量过多易形成TiN夹杂，使钢管韧性变差，因此其上限设定为0.030％以下。优选范围为0.015％～0.020％。
P：≤0.020％，磷易在晶界偏析，能升高韧脆转变温度，降低钢的韧性，含量太高会带来-40℃低温冲击韧性的降低，所以须将其限定在0.020％以下，更加优选的范围应控制在0.015％以下。
S：≤0.010％，硫易与锰等形成非硬质夹杂，其含量的增加会导致夹杂物数量的增加，在加工过程中沿轧制方向发生延伸变形，破坏材料基体的连续性，降低无缝钢管的低温冲击韧性。所以须将其限定在0.015％以下，更加优选的范围应控制在0.010％以下。
Si：0.30％～0.45％，Si是有效的脱氧元素，含量过低会减弱脱氧效果，过高又会降低钢的韧性，因此，选择0.30％～0.45％作为Si的含量范围。
所述无缝钢管屈服强度≥770MPa；抗拉强度820～1000MPa；延伸率≥14％；-40℃冲击吸收能量KV2≥45J；钢管组织为回火索氏体。
所述无缝钢管的外径为Φ70mm～Φ183mm、壁厚4～20mm。
770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管的制造方法，方法包括：
铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼(LF+VD)→方坯连铸→连轧圆管坯→热轧钢管→调质热处理→性能检验→探伤等后序检查→包装入库。
1)转炉冶炼、LF炉外精炼+VD、方坯连铸；
2)连铸方坯经热连轧得到圆管坯；
3)圆管坯经钢管连轧机组轧制成钢管，圆管坯加热温度为1240℃～1280℃，加热后经过穿孔、连轧管机轧制、定径机定径成型；
4)热轧后的钢管经步进式淬火炉按880℃～900℃加热后进行外淋+内喷水淬，然后经步进式回火炉按640℃～660℃的温度进行回火热处理，钢管水淬时的冷却速度是40℃/s以上。
上述步骤1)连铸坯规格380mm*280mm。
上述步骤2)圆管坯规格Φ210mm和Φ185mm。
本发明设计的淬火及回火热处理制定的理由如下：
1、淬火温度880℃～910℃：淬火的主要目的是把奥氏体化的钢管全部淬为马氏体和贝氏体，以便在适当温度回火后能够获得良好的组织和力学性能。对于含Nb合金的低合金调质钢，一般情况下采用的淬火温度910℃～940℃，本发明为避免连铸坯表面产生裂纹缺陷，在设计的钢成分中没有考虑加入裂纹敏感性元素Nb，所以为避免淬火加热时晶粒长大，淬火温度应尽量采用较低温度。根据对所发明钢种测定的相变点温度AC3(860℃～870℃)设计了淬火温度范围为880℃～910℃，更优选范围为880℃～900℃。
要保证钢管实现高强度、高韧性的匹配，水淬时必须有足够的冷却强度，根据该发明钢种所做的CCT曲线设计了钢管水淬时的冷却速度是40℃/秒以上，优选的是50℃/秒以上。
2、回火温度为640℃～660℃：调质钢回火的主要目的是消除钢管淬火后的残余应力，并增加钢的塑性和韧性。回火温度低于640℃会导致抗张强度可能超过1000MPa或者延伸率小于14％；而回火温度大于660℃，则屈服强度可能低于770MPa。因此，回火温度范围优选范围为640℃～660℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用本发明工艺制造的壁厚4～20mm的低合金高强度无缝钢管性能可满足：屈服强度≥770MPa，抗拉强度820～1000MPa，-40℃冲击吸收能量KV2≥45J。本发明已成功在履带式起重机臂架的关键结构上使用，还可为工程机械结构件、网架结构、海洋工程、桥梁等各类工程提供所需的无缝钢管。
2)本发明从合金减量化和减少铸坯表面裂纹方面出发进行成分设计，再配合设计的热处理工艺使产品性能完全满足标准要求，实现了降低生产成本和节约合金资源的发展要求，使产品更具有市场竞争力。
附图说明
图1为回火索氏体的BJ770钢管金相组织照片x500。
具体实施方式
通过实施例对本发明进行更详细的描述，这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何的限制。
本发明从低成本经济型的角度考虑，首先在成分设计上避免加入W等价格较高的合金，而是考虑加入适量的Cr、Mo、Ni合金进行固溶强化；并采用V、Ti、Al进行微合金化处理来达到细化晶粒目的，避免加入裂纹敏感性元素Nb，大大减少了连铸坯表面出现裂纹的几率；同时通过采用880℃～900℃的较低温度淬火和640℃～660℃的高温回火热处理工艺保证无缝钢管的强度及低温冲击韧性指标满足要求。
本发明的一种屈服强度≥770MPa的高强高韧性低合金无缝钢管及其制造方法可以这样实现：
铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼(LF+VD)→方坯连铸→连轧圆管坯→热轧钢管→性能检验→后序检查。
本发明实施例及对比例钢(对比例为含W或Nb)的成分见表1。本发明实施例及对比例在调质状态下的主要性能指标见表2。
表1 本发明实施例及对比例钢的成分(wt％)
Figure BDA0003136983600000081
表2 本发明产品的力学性能
Figure BDA0003136983600000082

Claims (5)

1.770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管，其特征在于，所述无缝钢管的化学成分按重量百分比为：C 0.13％～0.18％、Si 0.30％～0.45％、Mn 1.20％～1.50％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr 0.20％～0.80％、Mo 0.20％～0.50％、Ni 0.30％～0.45％、V 0.03％～0.06％、Al 0.015％～0.045％、Ti 0.015％～0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管，其特征在于，所述无缝钢管屈服强度≥770MPa；抗拉强度820～1000MPa；延伸率≥14％；-40℃冲击吸收能量KV2≥45J；钢管组织为回火索氏体。
3.根据权利要求1所述的770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管，其特征在于，所述无缝钢管的外径为Φ70mm～Φ183mm、壁厚4～20mm。
4.如权利要求1-3其中任意一项所述的770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管的制造方法，其特征在于，热轧后的钢管经步进式淬火炉按880℃～900℃加热后进行外淋+内喷水淬，然后经步进式回火炉按640℃～660℃的温度进行回火热处理。
5.根据权利要求4所述的770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管的制造方法，其特征在于，钢管水淬时的冷却速度是40℃/s以上。
CN202110722491.0A 2021-06-28 2021-06-28 770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管及其制造方法 Pending CN113549817A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110722491.0A CN113549817A (zh) 2021-06-28 2021-06-28 770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110722491.0A CN113549817A (zh) 2021-06-28 2021-06-28 770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113549817A true CN113549817A (zh) 2021-10-26

Family

ID=78102423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110722491.0A Pending CN113549817A (zh) 2021-06-28 2021-06-28 770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113549817A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114619004A (zh) * 2022-02-28 2022-06-14 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种稀土微合金化冷拔高强液压缸筒用无缝钢管及其制备方法
CN115386793A (zh) * 2022-08-10 2022-11-25 南通洪源地质工程材料有限公司 一种耐蚀低合金无缝钢管及其制备方法
CN116377324A (zh) * 2023-03-28 2023-07-04 鞍钢股份有限公司 一种960MPa级超高强高韧性起重机臂架用无缝钢管及制造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04358026A (ja) * 1991-02-05 1992-12-11 Nippon Steel Corp 細粒化組織の低合金シームレス鋼管の製造法
CN101660036A (zh) * 2009-09-16 2010-03-03 天津钢管集团股份有限公司 一种高强高韧性钢管热处理的方法
CN101942615A (zh) * 2010-08-26 2011-01-12 姚圣法 一种高强度和超高强度钢管的加工方法
CN102747300A (zh) * 2012-06-27 2012-10-24 攀钢集团成都钢钒有限公司 一种高强高韧性结构用无缝钢管及其制造方法
EP2789700A1 (en) * 2013-04-08 2014-10-15 DALMINE S.p.A. Heavy wall quenched and tempered seamless steel pipes and related method for manufacturing said steel pipes
CN108048733A (zh) * 2017-11-09 2018-05-18 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种经济型低温高韧性自回火管件用钢板及其制造方法
CN109913757A (zh) * 2019-03-22 2019-06-21 达力普石油专用管有限公司 一种耐腐蚀高抗挤石油套管及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04358026A (ja) * 1991-02-05 1992-12-11 Nippon Steel Corp 細粒化組織の低合金シームレス鋼管の製造法
CN101660036A (zh) * 2009-09-16 2010-03-03 天津钢管集团股份有限公司 一种高强高韧性钢管热处理的方法
CN101942615A (zh) * 2010-08-26 2011-01-12 姚圣法 一种高强度和超高强度钢管的加工方法
CN102747300A (zh) * 2012-06-27 2012-10-24 攀钢集团成都钢钒有限公司 一种高强高韧性结构用无缝钢管及其制造方法
EP2789700A1 (en) * 2013-04-08 2014-10-15 DALMINE S.p.A. Heavy wall quenched and tempered seamless steel pipes and related method for manufacturing said steel pipes
CN108048733A (zh) * 2017-11-09 2018-05-18 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种经济型低温高韧性自回火管件用钢板及其制造方法
CN109913757A (zh) * 2019-03-22 2019-06-21 达力普石油专用管有限公司 一种耐腐蚀高抗挤石油套管及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114619004A (zh) * 2022-02-28 2022-06-14 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种稀土微合金化冷拔高强液压缸筒用无缝钢管及其制备方法
CN114619004B (zh) * 2022-02-28 2024-06-11 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种稀土微合金化冷拔高强液压缸筒用无缝钢管及其制备方法
CN115386793A (zh) * 2022-08-10 2022-11-25 南通洪源地质工程材料有限公司 一种耐蚀低合金无缝钢管及其制备方法
CN116377324A (zh) * 2023-03-28 2023-07-04 鞍钢股份有限公司 一种960MPa级超高强高韧性起重机臂架用无缝钢管及制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2674796C2 (ru) Высокотвердый горячекатаный стальной продукт и способ его производства
Weng Ultra-fine grained steels
CN109023119B (zh) 一种具有优异塑韧性的耐磨钢及其制造方法
CN103526111B (zh) 屈服强度900MPa级热轧板带钢及其制备方法
CN102876999B (zh) 一种调质型低温压力容器用钢板及其制备方法
CN102877007B (zh) 厚度大于等于80mm低裂纹敏感性压力容器用钢板及制备方法
CN111441000A (zh) 一种屈服强度690MPa级低屈强比高强钢板及其制造方法
CN111996441B (zh) 一种高韧性折弯性能良好的TiC增强型马氏体耐磨钢板及其制造方法
CN113549817A (zh) 770MPa级低合金高强高韧性无缝钢管及其制造方法
CN112251672B (zh) 焊接性能优良的低屈强比eh690钢板及其制造方法
CN113416889B (zh) 焊接性能良好超高强热镀锌dh1470钢及制备方法
CN111455269A (zh) 屈服强度960MPa级甚高强度海工钢板及其制造方法
US20150361518A1 (en) 500 MPa GRADE LONGITUDINALLY WELDED STEEL PIPE WITH LOW YIELD RATIO AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
JP2023519992A (ja) ３５５ＭＰａグレードの海洋工学用低温耐性の熱間圧延されたＨ字型鋼及びその製造方法
CN112226687B (zh) 一种低轧制压缩比齿条钢板及其制造方法
CN114525452B (zh) 屈服强度700Mpa级热镀锌低合金高强钢及制备方法
CN109609854B (zh) 一种700MPa级高强度亚稳态奥氏体-马氏体不锈钢
CN110423938A (zh) TMCP型屈服500MPa级结构钢板及其生产方法
CN112251670A (zh) 一种延伸性能良好的690MPa级钢板及其制造方法
CN105543666B (zh) 一种屈服强度960MPa汽车大梁钢及其生产方法
CN113549822A (zh) 一种耐海洋大气腐蚀用高性能钢板及其生产方法
CN114686762B (zh) 布氏硬度500hbw高强度、高韧性热连轧薄钢板的生产方法
CN113699462B (zh) 一种750MPa级连续油管用热轧钢带及其制造方法
CN114134388A (zh) 一种抗拉强度1300MPa级薄规格超高强钢板及其制造方法
CN107513669A (zh) 一种高强冷轧方矩形管用钢及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211026