一種輸送用耐磨無(wú)縫鋼管及其生產(chǎn)方法

　　【技術(shù)領(lǐng)域】

　　[0001] 本發(fā)明屬于冶金工業(yè)生產(chǎn)無(wú)縫鋼管技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)講，涉及一種輸送用耐磨無(wú) 縫鋼管及其生產(chǎn)方法，

　　【背景技術(shù)】

　　[0002] 在冶金、礦山、建材、電力行業(yè)中，每年用于輸送鐵合金、煤碳、礦石、巖石、排漿等 的耐磨管道的消耗是非常巨大的。

　　[0003] 上述耐磨管道常應(yīng)用于低溫作業(yè)環(huán)境，輸送過(guò)程受到的沖擊力較大，易發(fā)生早期 失效。因此，其工作環(huán)境要求耐磨管道應(yīng)同時(shí)具有較好的耐磨性能與低溫韌性。

　　[0004] 目前應(yīng)用最多、消耗最大的耐磨管道仍是以耐磨鑄鐵、耐磨鑄鋼管道和復(fù)合管道 為主，但其制造工藝復(fù)雜，成本較高，強(qiáng)韌性配合不理想。回火屈氏體鋼具有較高的強(qiáng)韌性 配合，可應(yīng)用于耐磨鋼管領(lǐng)域，解決目前耐磨管道存在的低溫韌性偏低的問(wèn)題。

　　【發(fā)明內(nèi)容】

　　[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種輸送用耐磨無(wú)縫鋼管及其 生產(chǎn)方法，該無(wú)縫鋼管同時(shí)具有較好的耐磨性能與低溫沖擊韌性。

　　[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方 法，所述生產(chǎn)方法包括以下步驟：

　　[0007] a、冶煉管坯，所述管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)包括C 0.28~0.36%，Si 0. 70 ~1. 30 %，Mn 2. 80 ~3. 20 %，V 0. 05 ~0. 15 %，Nb 0. 02 ~0. 04 %，Cr 0. 40 ~ 0· 80%，Mo 0· 14 ~0· 26%，B 0· 0005 ~0· 0035%，As 0 ~0· 015%，Sn 0 ~0· 010%，P 0~0.015%，S 0~0.010%以及余量的Fe。

　　[0008] b、將管坯軋制成無(wú)縫鋼管，乳制前管坯的加熱溫度為1220~1260°C，控制終軋溫 度為860~900 °C。

　　[0009] c、將制成的無(wú)縫鋼管進(jìn)行熱處理，包括淬火和回火，淬火加熱溫度為890~~ 950°C，淬火方式為外噴淋加內(nèi)軸流，回火加熱溫度為380~460°C。

　　[0010] 優(yōu)選地，所述管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為：C 0.32%，Si 1.00%，Mn 3.0%, V 0.08%, Nb 0.03% ,Cr 0.60%, Mo 0.20%, B 0.0025, As 0.012%, Sn 0.008%, P 0.01%，S 0.008%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。

　　[0011] 優(yōu)選地，所述軋制前管坯的加熱溫度為1240 °C。

　　[0012] 優(yōu)選地，所述無(wú)縫鋼管熱處理的淬火溫度為920°C，回火溫度為420°C。

　　[0013] 根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種輸送用耐磨無(wú)縫鋼管，所述輸送用耐磨無(wú)縫 鋼管的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為：C 0.28~0.36%，Si 0.70~1.30%，Mn 2. 80~ 3. 20%，V 0. 05 ~0. 15%，Nb 0. 02 ~0. 04%，Cr 0. 40 ~0. 80%，Mo 0. 14 ~0. 26%，B 0.0005 ~ 0.0035%，As0~0.015%，Sn0~0.010%，P0~0.015%，S0~0.010%# 及余量的Fe。

　　[0014] 優(yōu)選地，所述輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為：C 0. 32%，Si 1. 00%, Mn 3. 0%, V 0. 08%, Nb 0. 03% , Cr 0. 60%, Mo 0. 20%, B 0. 0025, As 0. 012%, Sn 0.008%，P 0.01%，S 0.008%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。

　　[0015] 其中，所述輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的~30度沖擊（AKV)不小于21J，硬度不小于 42HRC〇

　　[0016] 與未經(jīng)過(guò)壓力加工的耐磨鑄鐵、耐磨鑄鋼管道相比，采用本發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)的輸送 用耐磨無(wú)縫鋼管經(jīng)過(guò)大變形量的壓力加工后，其晶粒細(xì)化，組織致密，可同時(shí)具有較好的耐 磨性能與低溫沖擊韌性。

　　[0017] 采用本發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的金相組織為回火屈氏體及彌散析 出的微細(xì)碳化物的復(fù)合組織，其低溫沖擊韌性明顯優(yōu)于現(xiàn)有的下貝氏體耐磨無(wú)縫鋼管，而 耐磨性能則與下貝氏體耐磨無(wú)縫鋼管相當(dāng)。

　　[0018] 本發(fā)明解決了國(guó)內(nèi)、國(guó)際復(fù)合管道兩層結(jié)構(gòu)的難題，生產(chǎn)的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管 可同時(shí)具有較好的耐磨性能和低溫沖擊韌性，解決了下貝氏體耐磨無(wú)縫鋼管低溫沖擊韌性 偏低的問(wèn)題。

　　【具體實(shí)施方式】

　　[0019] 在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的一種輸送用耐磨無(wú)縫鋼管及 其生產(chǎn)方法。

　　[0020] 根據(jù)本發(fā)明一方面的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法包括步驟：

　　[0021] a、冶煉管坯，所述管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為C 0. 28~0. 36 %，Si 0. 70 ~1. 30 %，Mn 2. 80 ~3. 20 %，V 0. 05 ~0. 15 %，Nb 0. 02 ~0. 04 %，Cr 0. 40 ~ 0· 80%，Mo 0· 14 ~0· 26%，B 0· 0005 ~0· 0035%，As 0 ~0· 015%，Sn 0 ~0· 010%，P 0~0.015%，S 0~0.010%以及余量的Fe;

　　[0022] b、將管坯軋制成無(wú)縫鋼管，乳制前管坯的加熱溫度為1220~1260°C，控制終軋溫 度為860~900 °C。

　　[0023] c、將制成的無(wú)縫鋼管進(jìn)行熱處理，包括淬火和回火，淬火加熱溫度為890~ 950°C，淬火方式為外噴淋加內(nèi)軸流，回火加熱溫度為380~460°C。

　　[0024] 進(jìn)一步的，所述管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為：C 0.32%，Si 1.00%，Mn 3. 0%, V 0. 08%, Nb 0. 03% , Cr 0. 60%, Mo 0. 20%, B ：0. 0025, As 0. 012%, Sn 0. 008%, P 0.01%，S 0.008%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。

　　[0025] 進(jìn)一步的，所述軋制前管坯的加熱溫度為1240 °C。

　　[0026] 進(jìn)一步的，所述無(wú)縫鋼管熱處理的淬火溫度為920°C，回火溫度為420°C。

　　[0027] 根據(jù)本發(fā)明另一方面的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為：C 0.28 ~0.36%，Si 0.70 ~1.30%，Mn 2. 80 ~3. 20%，V 0.05 ~0.15%，Nb 0.02 ~ 0. 04%，Cr 0. 40 ~0. 80%，Mo 0. 14 ~0. 26%，B 0. 0005 ~0. 0035%，As 0 ~0. 015%， 5110~0.010%，卩0~0.015%，5 0~0.010%以及余量的卩6。

　　[0028] 進(jìn)一步的，所述輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為：C0. 32%，Si 1. 00%, Mn 3. 0%, V 0. 08%, Nb 0. 03% , Cr 0. 60%, Mo 0. 20%, B ：0. 0025, As 0. 012%, Sn 0.008%，P 0.01%，S 0.008%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。

　　[0029] 生產(chǎn)上述鋼管的其余步驟與常規(guī)無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法相同。

　　[0030] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管屬于中碳低合金鋼，其合金成分以錳、硅為主， 又加入了對(duì)材料基體組織及淬透性有強(qiáng)烈影響的鉻、鉬、釩、鈮、硼等合金元素。

　　[0031] 其中，錳的含量為2. 80~3. 20%，明顯高于一般中低碳耐磨鋼中的錳含量，其主 要作用是提高鋼管的淬透性與耐磨性能；

　　[0032] 硅能提高鋼的強(qiáng)度與硬度，增加鋼的回火穩(wěn)定性，綜合硅對(duì)鋼的性能和組織的各 種影響，將硅的含量范圍定在〇. 70~1. 30% ;

　　[0033] 碳是影響鋼管強(qiáng)度、硬度、韌性及淬透性、耐磨性的至關(guān)重要的元素。碳量過(guò)高，熱 處理后鋼管硬度高，韌性低，熱處理時(shí)易形成裂紋；碳量過(guò)低，淬透性差，硬度低，耐磨性不 佳。綜合考慮耐磨性與韌性的配合，將碳的含量范圍定在〇. 28~0. 36% ;

　　[0034] 鉻的主要作用是提高鋼的淬透性，同時(shí)固溶強(qiáng)化基體，增加其抗腐

　　蝕的能力，鉻和 與碳形成的多種化合物對(duì)于提高耐磨性有重要作用。但鉻亦有增加鋼的回火脆性的傾向。 綜合鉻對(duì)鋼的組織和性能的各種影響，將鉻的含量范圍定在〇. 40~0. 80% ;

　　[0035] 鉬在鋼中的作用為提高淬透性、防止回火脆性，提高在某些介質(zhì)中的抗蝕性與防 止點(diǎn)蝕傾向等。鉬作為單一的合金元素存在于鋼中時(shí)，增加鋼的回火脆性，但和其他導(dǎo)致 回火脆性的元素，如鉻、錳等并存時(shí)，鉬又降低或抑制因其他元素所導(dǎo)致的回火脆性。由于 不同的鉬的含量可能對(duì)鋼的性能產(chǎn)生不同的影響，綜合以上因素，把鉬的含量定在〇. 14~ 0· 26%〇

　　[0036] 釩屬于強(qiáng)碳化物形成元素。由于釩在鋼中是以非常彌散的碳化物形式存在，要使 這些碳化物溶解到奧氏體中需要加熱到很高的溫度。因此，釩的碳化物在鋼中起到細(xì)化晶 粒與增加耐磨性的作用。綜合以上因素，將釩的含量范圍定在0. 05~0. 15%。

　　[0037] 鈮在鋼中的作用體現(xiàn)以下兩個(gè)方面：一細(xì)化晶粒；二是發(fā)揮沉淀強(qiáng)化作用提高強(qiáng) 度；三是該鋼中同時(shí)加入鈮和釩后，可充分利用鈮和釩之間的交互作用，起到鈮釩復(fù)合強(qiáng)化 的作用。綜合以上因素，把鈮的含量定在〇. 02~0. 04%。

　　[0038] 硼在鋼中突出的作用是微量的硼就可以成倍地增加鋼的淬透性。微量硼有使奧氏 體晶粒長(zhǎng)大的傾向，當(dāng)硼的含量大于0. 007%時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致鋼的熱脆現(xiàn)象。因此把硼的含量 確定在 〇· 0005 ~0· 0035 %。

　　[0039] 由于硫、憐與神、砸兀素易沿晶界析出，弱化晶界，導(dǎo)致晶間脆性，因此，為提尚鋼 管的沖擊韌性，本發(fā)明對(duì)材質(zhì)中的硫、磷與砷、硒的含量進(jìn)行了嚴(yán)格限制。

　　[0040] 為獲得優(yōu)異的耐磨性，本發(fā)明設(shè)計(jì)的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的材質(zhì)中加入了 2. 80~3. 20%的錳，其含量明顯高于常見(jiàn)的中低碳耐磨鋼。由于高含量的錳會(huì)造成鋼管晶 粒粗大、偏析嚴(yán)重，為此，又在材質(zhì)中同時(shí)加入了對(duì)細(xì)化晶粒與組織起顯著作用的釩、鈮元 素，以抵消錳對(duì)沖擊韌性所起的負(fù)面作用。

　　[0041] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管材質(zhì)中的碳與各種合金元素的含量配比得當(dāng)， 具有優(yōu)異的淬透性，可使鋼管表面與心部易于淬透，從而降低了淬火熱處理的工藝技術(shù)難 度，使鋼管整個(gè)截面獲得均勻一致的力學(xué)性能。

　　[0042] 在進(jìn)行鋼管軋制時(shí)，要嚴(yán)格控制管坯的加熱溫度與終軋溫度，如果管坯的加熱溫 度大于1260°C，雖然有利于提高軋管的生產(chǎn)效率，但是終軋溫度高，晶粒粗大，產(chǎn)品性能難 于保證；如果管坯的加熱溫度低于1220 °C，則乳管工具消耗大，乳管的生產(chǎn)效率低，終軋溫 度低，產(chǎn)品性能也難于保證。

　　[0043] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的熱處理制度為淬火+中溫回火，其淬火加熱 溫度為890~950°C。如果淬火溫度過(guò)高，晶粒將趨于粗大，鋼管的低溫沖擊韌性下降；如 果淬火溫度過(guò)低，溶入奧氏體的合金元素?cái)?shù)量減少，鋼管的強(qiáng)度與硬度下降。

　　[0044] 目前，很多耐磨鋼軋制成型后均采取"淬火+低溫回火"的熱處理制度，得到了回 火馬氏體組織，該組織保持了馬氏體高硬度與高耐磨性的特點(diǎn)，但沖擊韌性極低。下貝氏體 耐磨無(wú)縫鋼管軋制成型后一般采取"空冷+低溫回火"或直接空冷的熱處理制度，其硬度與 耐磨性低于回火馬氏體耐磨鋼，常溫沖擊韌性雖明顯高于回火馬氏體耐磨鋼，但其低溫沖 擊韌性仍處于一個(gè)較低的水平。而本發(fā)明采用的淬火+中溫回火的熱處理制度，使鋼管獲 得了回火屈氏體及彌散析出的微細(xì)碳化物的復(fù)合組織，其低溫沖擊韌性顯著優(yōu)于下貝氏體 耐磨無(wú)縫鋼管，而耐磨性能則與下貝氏體耐磨無(wú)縫鋼管相當(dāng)。

　　[0045] 下面將結(jié)合具體示例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行示例性說(shuō)明。

　　[0046] 1、冶煉管坯

　　[0047] 通過(guò)冶煉和連鑄，得到示例1至3的管坯。示例1至3的管坯的化學(xué)成分如表1 所示，管坯中除下述之外的余量均為Fe，且還可能包含不可避免的雜質(zhì)。

　　[0048] 表1、示例1至3的管坯的化學(xué)成分（wt% )

　　[0049]

　　【主權(quán)項(xiàng)】

　　1. 一種輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于所述生產(chǎn)方法包括以下步驟： a、 冶煉管坯，所述管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)包括C:0. 28~0. 36%，Si:0. 70~ 1. 30%，Mn:2. 80 ~3. 20%，V:0.05 ~0. 15%，Nb:0.02 ~0.04%,Cr:0.40 ~0.80%，Mo: 0? 14 ~0? 26%，B:0? 0005 ~0? 0035%，As:0 ~0? 015%，Sn:0 ~0? 010%，P:0 ~0? 015%， S:0~0? 010%以及余量的Fe ; b、 將管坯軋制成無(wú)縫鋼管，乳制前管坯的加熱溫度為1220~1260°C，控制終軋溫度為 860 ~900。。； c、 將制成的無(wú)縫鋼管進(jìn)行熱處理，包括淬火和回火，淬火加熱溫度為890~~950°C， 淬火方式為外噴淋加內(nèi)軸流，回火加熱溫度為380~460°C。

　　2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于所述管坯的化 學(xué)成分按重量百分比計(jì)包括C:0. 32%，Si:1. 00%，Mn:3. 0%，V:0. 08%，Nb:0. 03%,Cr: 0? 60%，Mo:0? 20%，B:0? 0025,As:0? 012%，Sn:0? 008%，P:0? 01%，S:0? 008% 以及余量 的Fe和不可避免的雜質(zhì)。

　　3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述管坯軋 制前的加熱溫度為1240 °C。

　　4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于：步驟c所述 無(wú)縫鋼管的淬火溫度為920°C，回火溫度為420°C。

　　5. -種輸送用耐磨無(wú)縫鋼管，其特征在于所述輸送用耐磨無(wú)縫鋼管的化學(xué)成分按重量 百分比計(jì)包括C:0? 28 ~0? 36%，Si:0? 70 ~I. 30%，Mn:2. 80 ~3. 20%，V:0? 05 ~0? 15%， Nb:0. 02 ~0. 04%，Cr:0. 40 ~0. 80%，Mo:0. 14 ~0. 26%，B:0. 0005 ~0. 0035%，As: 0 ~0? 015%，Sn:0 ~0? 010%，P:0 ~0? 015%，S:0 ~0? 010% 以及余量的Fe。

　　6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管，其特征在于所述輸送用耐磨無(wú)縫 鋼管的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)包括C:0. 32%，Si:1. 00%，Mn:3. 0%，V:0. 08%，Nb: 0. 03%,Cr：0. 60 %,Mo：0. 20 %,B：0. 0025,As：0. 012%,Sn：0. 008%,P：0. 01%,S： 0. 008%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。

　　7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的輸送用耐磨無(wú)縫鋼管，其特征在于：所述輸送用耐磨無(wú)縫鋼 管的~30°C沖擊（AKV)不小于21J，硬度不小于42HRC。

　　【專利摘要】本發(fā)明提供了一種輸送用耐磨無(wú)縫鋼管及其生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括以下步驟：冶煉得到管坯的化學(xué)成分為：C：0.28～0.36％，Si：0.70～1.30％，Mn：2.80～3.20％，V：0.05～0.15％，Nb：0.02～0.04％,Cr：0.40～0.80％，Mo：0.14～0.26％，B：0.0005～0.0035％，As：0～0.015％，Sn：0～0.010％，P：0～0.015％，S：0～0.010％，以及余量的Fe等；軋制管坯，軋制前管坯的加熱溫度為1220～1260℃，終軋溫度為860～900℃；無(wú)縫鋼管的熱處理，包括淬火和回火，淬火加熱溫度為890～950℃，淬火方式為外噴淋加內(nèi)軸流，回火加熱溫度為380～460℃。采用本發(fā)明所生產(chǎn)的無(wú)縫鋼管經(jīng)過(guò)大變形量的壓力加工及熱處理后，獲得了回火屈氏體及彌散析出的微細(xì)碳化物的復(fù)合組織，同時(shí)具有較好的耐磨性能與低溫沖擊性能。

　　【IPC分類】C22C38-38, C21D8-10

　　【公開(kāi)號(hào)】CN104726781

　　【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510163300

　　【發(fā)明人】陳雨, 黃英, 吳紅, 曾禮, 李榮芳

　　【申請(qǐng)人】攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司

　　【公開(kāi)日】2015年6月24日

　　【申請(qǐng)日】2015年4月8日