CN114717476A - 提升轧态碳钢无缝钢管性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提升轧态碳钢无缝钢管性能的方法，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％；热轧过程中加热温度不能低于1220℃；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，终轧温度在钢种Ar3～950℃之间；本发明能大幅度提高轧态碳钢管性能。

Description

提升轧态碳钢无缝钢管性能的方法
技术领域
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
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。
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：
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。
发明内容
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
本发明提供了提升轧态碳钢无缝钢管性能的方法：
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：
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：
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；
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。
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；
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。
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。
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；
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。
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％。
本发明的优点和积极效果是：
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
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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例提供的提升轧态碳钢无缝钢管性能的方法，
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；
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。
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。
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％。
实施例2
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：
表1
Figure BDA0003542608480000041
Figure BDA0003542608480000051
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：
表2
钢管规格 环型炉加热温度，℃ 轧制节奏，秒 终轧温度，℃
Φ114×15 1270 24 882
Φ133×18 1270 26 888
Φ140×20 1270 28 891
Φ168×25 1260 32 925
Φ273×30 1240 44 914
Φ356×35 1250 79 934
Φ457×45 1220 86 945
Φ508×55 1220 166 950
对上述获得的钢管进行性能检测，其结果如下表3所示：
Figure BDA0003542608480000052
Figure BDA0003542608480000061
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。
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。

Claims (2)

1.提升轧态碳钢无缝钢管性能的方法，其特征在于，
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；
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。
2.根据权利要求1所述的提升轧态碳钢无缝钢管性能的方法，其特征在于：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％。
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