本發明涉及一種生產雙相不銹鋼管的方法。

　　背景技術：

　　具有下文定義的組成的雙相不銹鋼管用于廣泛的各種應用中，在所述應用中它們經受腐蝕介質以及大量的機械負載。在生產這種雙相不銹鋼管期間，為了獲得具有所需屈服強度的鋼管，必須恰當設置不同的工藝參數。已經發現對材料的最終屈服強度具有重要影響的工藝參數如下：熱變形程度、冷變形程度和在將熱擠壓管冷軋至其最終尺寸的過程期間管直徑與管壁縮減之比。這些工藝參數必須根據雙相不銹鋼的具體組成和雙相不銹鋼管的期望屈服強度來設定。

　　到目前為止，現有技術依靠進行大量試驗以找到工藝參數值，從而導致實現雙相不銹鋼管的目標屈服強度。這種試驗費時且昂貴。因此，用于確定對屈服強度至關重要的工藝參數的更具成本效益的方法是期望的。

　　ep2388341提出了一種用于生產具有特定化學組成的雙相不銹鋼管的方法，其中針對管的預定目標屈服強度是通過一個給定的方程式來確定在最終冷軋步驟中的面積縮減方面的加工率(％)，所述給定的方程式還包括特定合金化元素對加工率與目標屈服強度之間的關系的影響。

　　本發明的目的在于通過設定如下文所定義的q值和如下文所定義的冷軋度r來提供用于制造雙相不銹鋼管的替代方法，以實現制造的雙相不銹鋼管的目標屈服強度，并由此改善總制造效率。

　　技術實現要素：

　　因此，本發明因此涉及一種生產雙相不銹鋼管的方法，所述雙相不銹鋼具有如下組成(單位為重量％)

　　余量為fe和不可避免的雜質，

　　所述方法包括如下步驟：

　　a)制造所述雙相不銹鋼的錠料或連續澆鑄的坯料；

　　b)將從步驟a)得到的所述錠料或坯料熱擠壓成管；和

　　c)將從步驟b)得到的所述管冷軋至其最終尺寸；

　　其中經過冷軋的所述管的外徑d和壁厚t分別為50～250mm和5～25mm，

　　其中，對于所述冷軋的步驟，以滿足如下方程式的方式設置r和q：

　　rp0.2目標＝416.53+113.26·logq+4.0479·r+2694.9·c％-82.750·(logq)2-0.04279·r2-2.2601·logq·r+16.9·cr％+26.1·mo％+83.6·n％±z(1)

　　其中

　　-rp0.2目標是目標屈服強度且為800～1100mp，

　　-q＝(w0-w1)×(od0-w0)/w0((od0-w0)-(od1-w1))(2)

　　其中w1是冷軋前的管壁厚度，w0是冷軋后的管壁厚度，od1是冷軋前管的外徑，且od0是冷軋后管的外徑，

　　-r是冷軋度并定義為

　　-其中a1是冷軋前管的橫截面積且a0是冷軋后管的橫截面積

　　-z＝65，

　　并且其中0＜q＜3.6。

　　由式(1)表示的關系將使得基于雙相不銹鋼的組成(即元素c、cr、mo和n的含量)以及得到的管的目標屈服強度來確定r和q的工藝參數值是可行的。所述目標屈服強度為800～1100mpa，例如900～1100mpa。

　　式(1)可寫成如下的式：

　　rp0.2目標-z≤416.53+113.26·logq+4.0479r+2694.9c％-82.750·(logq)2-0.04279·r2-2.2601·logq·r+16.9·cr％+26.1·mo％+83.6·n％≤rp0.2目標+z。

　　根據一個實施方式，z＝50。根據另一個實施方式，z＝20。根據又一個實施方式，z＝0。

　　根據雙相不銹鋼的組成和待生產的管的目標屈服強度，可以通過迭代計算程序來設定r和q的值，所述迭代計算程序旨在找到滿足方程式(1)的那些r和q值。

　　將冷軋度r定義為

　　其中a1為冷變形前管的橫截面積且a0為冷變形后管的橫截面積。

　　至于雙相不銹鋼的組成，關于其中的各種合金化元素應注意以下內容：

　　碳，c是用于穩定奧氏體相的代表性元素和用于保持機械強度的重要元素。然而，如果使用大含量的碳，則碳將以碳化物的形式析出并由此降低耐腐蝕性。根據一個實施方式，上文和下文中公開的方法中使用的雙相不銹鋼的碳含量為0～0.3重量％。根據一個實施方式，碳含量為0.008重量％～0.03重量％，例如0.008重量％～0.2重量％。

　　鉻，cr對上文或下文定義的雙相不銹鋼的耐腐蝕性、特別是耐點蝕性具有強烈的影響。cr改善了屈服強度，并且抵消了雙相不銹鋼變形時奧氏體結構向馬氏體結構的轉變。然而，cr含量的增加將導致形成不想要的穩定的氮化鉻和σ相以及更快速地生成σ相。根據一個實施方式，在上文和下文中公開的方法中使用的雙相不銹鋼的鉻含量為22重量％～26重量％，例如23重量％～25重量％。

　　銅，cu對耐腐蝕性具有積極的影響。cu被有目的地添加到如上文或下文中所定義的雙相不銹鋼中，或者已經存在于用于生產鋼的報廢物品中，并且使其保留在其中。過高含量的cu將導致熱加工性和韌性降低，因此由于這些原因而應該避免。根據一個實施方式，上文和下文中公開的方法中使用的雙相不銹鋼的銅含量為0～0.5重量％，例如0～0.2重量％。根據一個實施方式，銅含量為0.1重量％～0.2重量％。

　　錳，mn對如上文或下文中所定義的雙相不銹鋼具有變形硬化作用。已知mn還與鋼中存在的硫一起形成硫化錳，由此改善熱加工性。然而，如果mn含量過高，則mn易于對耐腐蝕性和熱加工性兩者產生不利影響。根據一個實施方式，上文和下文中公開的方法中使用的雙相不銹鋼的錳含量為0～1.2重量％，例如0～1.0重量％。根據一個實施方式，錳含量為0.35重量％～1.0重量％，例如0.40重量％～0.9重量％。

　　鉬，mo對上文或下文中定義的雙相不銹鋼的耐腐蝕性有強的影響，并且其嚴重影響耐點蝕當量(pre)。mo對屈服強度也有積極的影響，并增加了在該溫度下不希望的σ相穩定的溫度并進一步促進了其產生速率。另外，mo具有穩定鐵素體的作用。根據一個實施方式，上文和下文中公開的方法中使用的雙相不銹鋼的鉬含量為3.0重量％～4.0重量％。

　　鎳，ni對相對于一般腐蝕的抗性具有積極作用。ni還具有強的穩定奧氏體的作用。根據一個實施方式，上文和下文中公開的方法中使用的雙相不銹鋼的鎳含量為5.0重量％～7.0重量％，例如5.5重量％～6.5重量％。

　　氮，n對如上文或下文中所定義的雙相不銹鋼的耐腐蝕性具有積極作用，并且還有助于變形硬化。它對耐點蝕當量pre(pre＝cr+3.3mo+16n)具有強的影響，并且還具有強的穩定奧氏體的作用，并抵消在雙相不銹鋼塑性變形時從奧氏體結構向馬氏體結構的轉變。根據一個實施方式，在上文或下文中公開的方法中使用的雙相不銹鋼的氮含量為0～0.35重量％。根據一個替代性實施方式，以0.1重量％或更高的量添加n。然而，如果含量太高，n會促進氮化鉻的產生，由于氮化鉻對延展性和耐腐蝕性的不利影響而應避免氮化鉻的產生。因此，根據一個實施方式，n的含量因此小于或等于0.35重量％，例如0.1重量％～0.35重量％。

　　硅，si通常存在于雙相不銹鋼中，因為它可在其早期生產時已經被添加以用于脫氧。過高的si含量可在雙相不銹鋼的后續熱處理或焊接時導致金屬間化合物的析出。這種析出會對耐腐蝕性和加工性兩者產生不利影響。根據一個實施方式，在上文或下文中公開的方法中使用的雙相不銹鋼的硅含量為0.2重量％～0.8重量％，例如0.2重量％～0.8重量％，例如0.3重量％～0.6重量％。

　　磷，p可以作為雜質存在于上文或下文中公開的方法中使用的不銹鋼中，并且如果p含量太高，將導致鋼的加工性劣化，因此p≤0.04重量％。

　　硫，s可以作為雜質存在于上文或下文中公開的方法中使用的不銹鋼中，并且如果s含量太高，將導致鋼的加工性劣化，因此s≤0.03重量。

　　氧，o可以作為雜質存在于上文或下文中公開的方法中使用的不銹鋼中，其中o≤0.010重量％。

　　任選地，可以將少量的其它合金化元素添加到如上文或下文中所定義的雙相不銹鋼中，以便改善例如機械加工性或熱加工性能如熱延展性。這種元素的實例為但不限于rem、ca、co、ti、nb、w、sn、ta、mg、b、pb和ce。這些元素中的一種或多種的量為最多0.5重量％。根據一個實施方式，如上文或下文中所定義的雙相不銹鋼還可以包含少量在所述工藝期間已經添加的其它合金化元素，例如ca(≤0.01重量％)、mg(≤0.01重量％)和稀土金屬rem(≤0.2重量％)。

　　當使用術語“最大”或“小于或等于”時，本領域技術人員知道范圍的下限為0重量％，除非特別指出另一數量。如上文或下文中所定義的雙相不銹鋼的其余元素是鐵(fe)和通常存在的雜質。

　　雜質的實例是非有意添加但是不能完全避免的元素和化合物，因為它們通常作為雜質存在于例如用于制造馬氏體不銹鋼的原料或其它合金化元素中。

　　根據一個實施方式，所述雙相不銹鋼由在上文或下文中公開的范圍內的上文或下文中公開的合金化元素構成。

　　根據一個實施方式，如上文或下文中所定義的方法中使用的雙相不銹鋼包含30體積％～70體積％的奧氏體和30體積％～70體積％的鐵素體。

　　根據一個實施方式，在上文或下文中公開的方法中使用的雙相不銹鋼具有如下組成(單位為重量％)：

　　余量為fe和不可避免的雜質。

　　根據一個實施方式，如果0＜q＜1，則25*q＜r＜40*q+20。

　　根據一個實施方式，如果1≤q≤2，則25*q≤r≤60。

　　根據一個實施方式，如果2＜q＜3.6，則50＜r＜60。

　　根據一個實施方式，對于冷軋步驟，以滿足下式的方式設置r和q：

　　rp0.2目標＝416.53+113.26·logq+4.0479·r+2694.9·c％-82.750·(logq)2-0.04279·r2-2.2601·logq·r+16.9·cr％+26.1·mo％+83.6·n％

　　因此，使用式(1)，其中z＝0。

　　通過如下非限制性實施例進一步示例本發明。

　　實施例

　　在電弧爐中制備不同化學組成的雙相不銹鋼的鋼熔體。使用aod爐，在其中進行脫碳和脫硫處理。然后將熔體鑄造成錠料(用于生產外徑大于110mm的管)或通過連續澆鑄來鑄造成坯料(用于生產直徑小于110mm的管)。對不同熔體的澆鑄不銹鋼進行化學組成分析。將結果列于表1中。

　　表1-不同熔體的化學組成

　　將所制造的錠料或坯料進行熱變形工藝，其中將其擠壓成多個管。這些管經受冷變形，其中將管在周期式軋管機中冷軋至其各自的最終尺寸。對于表1中給出的每個試驗編號，使用相同的r和q(并且因此軋前外徑和軋前壁厚度)制造10～40根管，所述r和q是用于目標屈服強度而確定的，使得滿足上文中提出的方程式1。在一個冷軋步驟中實施所述冷軋。

　　對于每種管，根據iso6892測量兩個試驗樣品的屈服強度，從而導致對于每個試驗編號的多個屈服強度測量值。對于每個試驗編號，基于所述測量值來計算平均屈服強度。將平均屈服強度與通過上文給出的方程式1計算的目標屈服強度進行比較。將結果示于表2中。更確切地，確定了目標屈服強度，并且基于其和雙相不銹鋼的組成，通過方程式(1)確定q和r，由此根據上文和下文中給出的教導制造管并以上文中公開的方式測量屈服強度。將各個測量值與目標屈服強度的偏差也記錄下來。相對于目標屈服強度的偏差小于+/-65mpa。

　　表2-計算結果

　　其中“軋后外徑”是冷軋后的管徑并且“軋后壁厚”是冷軋后的管壁厚度。

　　由此能夠得出結論，方程式(1)是用于根據雙相不銹鋼的化學組成和選擇的目標屈服強度來設定r和q的極好工具。對于具有預定的最終外徑和預定的最終壁厚且從預定幾何形狀特別是橫截面積的坯料輸出的特定管，使用方程式(1)將使熟練的從業者在無需經驗的條件下能夠選擇合適的熱軋度以及冷軋度和q值。為了滿足方程式(1)，可以使用迭代計算。如果滿足方程式(1)，并且雙相不銹鋼具有如上文中所定義的組成，則源自一個和相同錠料或坯料的單個管樣品的屈服強度相對于目標屈服值將不會偏離超過大約+/-65mpa。

　　技術特征：

　　技術總結

　　本發明涉及一種生產雙相不銹鋼管的方法，所述方法包括如下步驟：a)制造所述雙相不銹鋼的錠料或連續澆鑄的坯料；b)將從步驟a)得到的所述錠料或坯料熱擠壓成管；和c)將從步驟b)得到的所述管冷軋至其最終尺寸；其中經過冷軋的所述管的外徑D和壁厚t分別為50～250mm和5～25mm，其中，對于所述冷軋步驟，以滿足如下方程式的方式設置R和Q：Rp0.2目標＝416.53+113.26·logQ+4.0479·R+2694.9·C％?82.750·(logQ)2?0.04279·R2?2.2601·logQ·R+16.9·Cr％+26.1·Mo％+83.6·N％±Z(1)其中Rp0.2目標是目標屈服強度且為800～1100MPa；Q＝(W0?W1)×(OD0?W0)/W0((OD0?W0)?(OD1?W1))(2)，其中W1是冷軋前的管壁厚度，W0是冷軋后的管壁厚度，OD1是冷軋前管的外徑，且OD0是冷軋后管的外徑；R是冷軋度并定義為(3)；其中A1是冷軋前管的橫截面積且A0是冷軋后管的橫截面積；Z＝65；并且其中0＜Q＜3.6。

　　技術研發人員：埃里克·科恩伯格;丹尼爾·斯韋德貝格

　　受保護的技術使用者：山特維克知識產權股份有限公司

　　技術研發日：2016.12.28

　　技術公布日：2018.08.31