一種高韌性鋼管材料及其制備方法
【專利摘要】一種高韌性鋼管材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：C0.02-0.07、硅0.4-0.56、錳0.5-0.7、鈦0.5-0.8、V0.2-0.3、Bi1-1.5、Nd0.02-0.05、氮0.25-0.4、P≤0.002、S≤0.002、余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明鋼管材料添加了Nd、氮、鈦、V等元素，使得材料組織致密，晶粒細(xì)，提高了強(qiáng)度和韌性，尤其是低溫韌性好，耐大氣腐蝕性好、焊接性能好，加工性能好，可進(jìn)行熱軋、冷軋，成形性(深沖性)好，可以制作復(fù)雜的管道；通過合理控制熱處理溫度，提高了綜合力學(xué)性能；本發(fā)明精煉劑能與鋼液進(jìn)行充分物化反應(yīng)，金屬收得率和鋼管成材率提高。
【專利說明】一種高韌性鋼管材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合金材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高韌性鋼管材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼管不僅用于輸送流體和粉狀固體、交換熱能、制造機(jī)械零件和容器，它還是一種經(jīng)濟(jì)鋼材。從人們的日常用具、家具、供排水、供氣、通風(fēng)和采暖設(shè)施到各種農(nóng)機(jī)用具的制造、地下資源的開發(fā)、國防和航天所用槍炮、子彈、導(dǎo)彈、火箭等都離不開鋼管。
[0003]隨著生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步，人民生活水平的提高，對鋼管的質(zhì)量要求越來越高，不但要求有更高的強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕性、耐磨性、耐高溫、彈性好、抗彎曲、耐沖擊、好的韌性、不易發(fā)生裂紋，提高安全性能，而且還需要有良好的加工性，降低經(jīng)濟(jì)成本，提高產(chǎn)品的競爭力，還需要進(jìn)一步提高鋼管的質(zhì)量，尤其是針對不同用途研發(fā)不同性能的鋼管材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高韌性鋼管材料及其制備方法，該鋼管材料具有強(qiáng)度高和韌性好的優(yōu)點(diǎn)，尤其是低溫韌性好，耐大氣腐蝕性好、焊接性能好，加工性能好。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高韌性鋼管材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:C
0.02-0.07、硅 0.4-0.56、錳 0.5-0.7、鈦 0.5-0.8、V0.2-0.3、Bil-L 5、Nd0.02-0.05、氮
0.25-0.4, P ≤0.002、S ≤0.002、余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0006]所述的高韌性鋼管材料的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)將生鐵送入爐中加精煉劑進(jìn)行一次精煉、添加合金成分、加精煉劑進(jìn)行二次精煉、測并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格，真空脫氣、連鑄圓管坯，再進(jìn)行退火處理，制得坯料；
(2)合金化過程中首先將合金與生鐵鑄成合金塊，再分批投放；合金塊的成分和投放順序?yàn)?1)硅、錳、Fe ; (2) Nd、氮、Fe ; (3)其他合金元素和Fe ;投放間隔的時(shí)間為23-25分鐘，投放后吹氬攪拌均勻；
(3)加熱穿孔，將所述坯料加熱至1200-122(TC下穿孔，得到管坯，并且控制穿孔偏心率小于7% ；
(4)熱處理。
[0007]所述的熱處理是:將管坯以24_26°C /s速度加熱到820_840°C，保溫30_40分鐘，再以26-28°C/s速度加熱到1020 -1030 °C，保溫8_10分鐘；再以220_240°C /小時(shí)速度降溫到60-90°C ;再以24-26°C /s速度加熱到620-630°C，保溫30-40分鐘，再以23-25°C /s速度加熱到920-930°C，保溫1-1.5小時(shí)，再以220_240°C /s速度噴淋降溫到320_330°C，再以180-190°C /s速度噴淋降溫到80-100°C，再以21_23°C /s速度加熱到570_580°C，保溫2-3小時(shí)，取出空冷即得。
[0008]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:廢鐵粉末20-24、納米二氧化鈦0.5-1、納米云母粉0.5-1、獨(dú)居石3-5、氧化鋇2-4、氧化鈣6-8、三氧化二鉻2_4、膨脹石墨4_6 ;制備方法是將獨(dú)居石粉碎，與廢鐵粉末加熱至熔融狀態(tài)，加入獨(dú)居石、氧化鋇、氧化鈣、三氧化二鉻、膨脹石墨攪拌均勻，在真空中脫氣；將所得粉末在0.7-lKpa下壓制成坯，然后，在1210-1240°C下煅燒1-2小時(shí)，冷卻后，再粉碎成100-200目粉末，與其他剩余成分混合均勻，即得。
[0009]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明鋼管材料添加了 Nd、氮、鈦、V等元素，使得材料組織致密，晶粒細(xì)，提高了強(qiáng)度和韌性，尤其是低溫韌性好，耐大氣腐蝕性好、焊接性能好，加工性能好，可進(jìn)行熱軋、冷軋，成形性(深沖性)好，可以制作復(fù)雜的管道；通過合理控制熱處理溫度，提高了鋼管材料的綜合力學(xué)性能，提高了安全系數(shù)；本發(fā)明精煉劑能與鋼液進(jìn)行充分物化反應(yīng)，達(dá)到脫氧、脫硫、脫磷、改善夾雜物形態(tài)目的，提高鋼的純凈度，金屬收得率和鋼管成材率得到提高。
【具體實(shí)施方式】
[0010]一種高韌性鋼管材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:C 0.02-0.07、硅 0.4-0.56、錳 0.5-0.7、鈦 0.5-0.8,V0.2-0.3,Bil-1.5,Nd0.02-0.05、氮 0.25-0.4、P ≤
0.002、S ( 0.002、余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0011]所述的高韌性鋼管材料的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
(1)將生鐵送入爐中加精煉劑進(jìn)行一次精煉、添加合金成分、加精煉劑進(jìn)行二次精煉、測并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格，真空脫氣、連鑄圓管坯，再進(jìn)行退火處理，制得坯料；
(2)合金化過程中首先將合金與生鐵鑄成合金塊，再分批投放；合金塊的成分和投放順序?yàn)?I)硅、錳、Fe ; (2) Nd、氮、Fe ; (3)其他合金元素和Fe ;投放間隔的時(shí)間為23-25分鐘，投放后吹氬攪拌均勻；
(3)加熱穿孔，將所述坯料加熱至1210°C下穿孔，得到管坯，并且控制穿孔偏心率小于
7% ；
(4)熱處理。
[0012]所述的熱處理是:將管坯以25V /s速度加熱到830°C，保溫35分鐘，再以27°C /s速度加熱到1025 °C，保溫9分鐘；再以230°C /小時(shí)速度降溫到70°C ;再以25°C /s速度加熱到625°C，保溫35分鐘，再以24°C /s速度加熱到925°C，保溫1.3小時(shí)，再以230°C /s速度噴淋降溫到325°C，再以185°C /s速度噴淋降溫到90°C，再以22°C /s速度加熱到575 °C,保溫2.5小時(shí)，取出空冷即得。
[0013]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:廢鐵粉末22、納米二氧化鈦0.7、納米云母粉0.8、獨(dú)居石4、氧化鋇3、氧化鈣7、三氧化二鉻3、膨脹石墨5 ;制備方法是將獨(dú)居石粉碎，與廢鐵粉末加熱至熔融狀態(tài)，加入獨(dú)居石、氧化鋇、氧化鈣、三氧化二鉻、膨脹石墨攪拌均勻，在真空中脫氣；將所得粉末在0.SKpa下壓制成坯，然后，在1230°C下煅燒1.5小時(shí)，冷卻后，再粉碎成150目粉末，與其他剩余成分混合均勻，即得。
[0014]采用本實(shí)施例的高韌性鋼管材料制成壁厚為4.2mm的鋼管，可以承受18Mpa以上的壓力而不爆管，屈服強(qiáng)度820Pa，抗拉強(qiáng)度在915MPa，硬度(HV) 236，沖擊吸收功56J，沖擊韌性64J/cm2，延伸率16%。
【權(quán)利要求】
1.一種高韌性鋼管材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:C 0.02-0.07、硅 0.4-0.56、錳 0.5-0.7、鈦 0.5-0.8、V0.2-0.3、Bil-L 5、Nd0.02-0.05、氮0.25-0.4, P ( 0.002、S ( 0.002、余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性鋼管材料的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將生鐵送入爐中加精煉劑進(jìn)行一次精煉、添加合金成分、加精煉劑進(jìn)行二次精煉、測并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格，真空脫氣、連鑄圓管坯，再進(jìn)行退火處理，制得坯料； (2)合金化過程中首先將合金與生鐵鑄成合金塊，再分批投放；合金塊的成分和投放順序?yàn)?I)硅、錳、Fe ；(2) Nd、氮、Fe ；(3)其他合金元素和Fe ;投放間隔的時(shí)間為23-25分鐘，投放后吹氬攪拌均勻； (3)加熱穿孔，將所述坯料加熱至1200-122(TC下穿孔，得到管坯，并且控制穿孔偏心率小于7% ； (4)熱處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高韌性鋼管材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的熱處理是:將管坯以24-26 °C /s速度加熱到820-840°C，保溫30-40分鐘，再以26-28 °C /s速度加熱到1020 -1030 °C，保溫8-10分鐘；再以220_240°C /小時(shí)速度降溫到60_90°C ;再以24-26 °C /s速度加熱到620-630°C，保溫30-40分鐘，再以23-25 °C /s速度加熱到920-930 °C,保溫1-1.5小時(shí)，再以220-240 °C /s速度噴淋降溫到320-330 °C，再以180-190°C /s速度噴 淋降溫到80-100°C，再以21_23°C /s速度加熱到570_580°C，保溫2-3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高韌性鋼管材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:廢鐵粉末20-24、納米二氧化鈦0.5-1、納米云母粉0.5-1、獨(dú)居石3-5、氧化鋇2-4、氧化鈣6-8、三氧化二鉻2-4、膨脹石墨4_6 ;制備方法是將獨(dú)居石粉碎，與廢鐵粉末加熱至熔融狀態(tài)，加入獨(dú)居石、氧化鋇、氧化鈣、三氧化二鉻、膨脹石墨攪拌均勻，在真空中脫氣；將所得粉末在0.7-lKpa下壓制成坯，然后，在1210-1240°C下煅燒1_2小時(shí)，冷卻后，再粉碎成100-200目粉末，與其他剩余成分混合均勻，即得。
【文檔編號】C21D9/08GK103789624SQ201410018742
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】楊五和 申請人:安徽省楊氏恒泰鋼管扣件加工有限公司