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1、(10)申请公布号 CN 103866203 A (43)申请公布日 2014.06.18 CN 103866203 A (21)申请号 201410017538.3 (22)申请日 2014.01.15 C22C 38/58(2006.01) C22C 38/50(2006.01) C22C 38/38(2006.01) C22C 38/28(2006.01) C22C 33/04(2006.01) C21D 8/10(2006.01) (71)申请人 扬州龙川钢管有限公司 地址 225200 江苏省扬州市江都沿江开发区 兴港路 1 号 (72)发明人 马自强 尤凤志 刘泽君 吴世康 夏魁 。
2、(74)专利代理机构 北京连和连知识产权代理有 限公司 11278 代理人 李海燕 (54) 发明名称 一种大口径高强度桥梁用无缝钢管及其TMCP 生产方法 (57) 摘要 本发明提供一种大口径高强度桥梁用无缝钢 管及其 TMCP 生产方法。其组分和质量百分比为 : C : 0.05 0.09%, Si:0.17 0.37%,Mn:1.4 1.85%,P 0.015%,S 0.008%,V:0.06 0.08%,Nb:0.03 0.05%,Ti : 0.02 0.04%, Ni 0.10%,Cu 0.15%,Mo:0.20% 0.40%,Cr:0.10% 0.30%,Al:0.015 0.04。
3、5%,Al/N 2, CEpcm 0.25, 其余为 Fe 和微 量杂质元素。 生产工艺:冶炼并连铸成圆管坯 ; 对 连铸坯进行加热、 穿孔、 轧制、 回转定径 ; 控制冷 却 ; 自然冷却至室温, 待用。本发明与国内外传统 的无缝钢管生产方式, 具有更大的轧制比, 更稳定 的机械性能和良好的低温冲击性能, 采用 TMCP 生 产方法, 工艺简单, 生产效率高, 并且能生产中厚 壁无缝钢管, 传统工艺生产高强度厚壁无缝钢管 时往往机械性能难以合格。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页。
4、 (10)申请公布号 CN 103866203 A CN 103866203 A 1/1 页 2 1. 一种大口径高强度桥梁用无缝钢管, 其特征在于, 其组分和质量百分比为 : C : 0.05 0.09%, Si:0.17 0.37%,Mn:1.4 1.85%,P 0.015%,S 0.008%,V:0.06 0.08%, Nb:0.03 0.05%,Ti : 0.02 0.04%, Ni 0.10%,Cu 0.15%, Mo:0.20% 0.40%,Cr:0.10% 0.30%,Al:0.015 0.045%,Al/N 2, CEpcm 0.25, 其余为 Fe 和微量 杂质元素。 2. 。
5、一种大口径高强度桥梁用无缝钢管的 TMCP 生产方法, 其特征在于, 包括以下步骤 : 按上述钢种组成元素重量成分配料冶炼, 电炉或转炉炼钢, 经 LF 精炼完后的钢水经 过 VD 真空除气, 喂入钙丝控制夹杂物形态, 随后喂入钛丝, 后上连铸平台进行连铸, 连铸过 程中采用电磁搅拌和气体保护 ; 并控制 A、 B、 C、 D 和 DS 类夹杂不大于 1.5 级, 切单系和不大 于 6.0 级, 气体含量 0 38PPm, N 80PPm, H 2.5PPm ; 轧制 1)检验合格后的定尺连铸坯在环形加热炉内加热, 加热炉炉温控制为 1200 1240 C, 穿孔温度控制为 1180 1220。
6、 C, 变形量 30% ; 2) 穿孔后内外除鳞, 进行皮尔格轧制, 轧制温度 950 1050 C, 变形量 50% ; 3) 皮尔格轧制后, 进行回转定径, 变形量 5%, 终轧温度 820 850 C ; 4) 定径后采用在线淬火, 冷却速度 5 15 C/S, 冷却至室温 ; 5) 淬火后采用 500 C 520 C 回火, 空冷至室温。 权 利 要 求 书 CN 103866203 A 2 1/3 页 3 一种大口径高强度桥梁用无缝钢管及其 TMCP 生产方法 技术领域 0001 本发明涉及到一种大口径高强度桥梁用无缝钢管及其生产方法, 具体是采用 TMCP 生产方法生产的高强度大口。
7、径中厚壁钢管的生产方法。 背景技术 0002 高强度工程桥梁用钢管主要用于桥梁桩腿和支柱等结构件, 受服役条件和焊接工 艺的限制, 这类用途的钢管需要材料具有足够的强度、 塑性、 耐腐蚀和焊接性能, 以适应极 端恶劣环境下野外作业。随着桥梁建设的需要, 对工程桥梁用钢管综合性能提出了更高要 求, 正逐步向更高钢级和更高韧性要求发展, 市场需求量也在逐年增加。 0003 传统的高强度工程桥梁用无缝钢管的生产一般采用穿孔 + 连轧 + 定径、 穿孔 + 磨 削 (机加工) 、 穿孔 + 热扩管的生产, 这些生产方式都存在一定的弊端, 如 : 连轧机组的规格 较小, 国内最大的连轧管机组为某厂的 4。
8、60 机组 ; 穿孔 + 磨削或热扩管的工艺生产, 轧制 变形量太小, 钢管的工艺性能较差, 且热扩管缺陷较多, 因此这些生产方式都制约了大口径 高强度工程桥梁用无缝钢管向更高钢级和更高要求的方向发展。 0004 发明内容 0005 本发明为解决工程桥梁用无缝钢管的高钢级开发, 利用本企业装备的优势开 发 TMCP 生产工艺生产一种更高钢级工程桥梁用无缝钢管 : 屈服强度 690Mpa, 抗拉强度 770Mpa, 延伸率 14%, -40 C 冲击功 40J。 0006 实现上述目的措施 : 其 组 分 和 质 量 百 分 比 为 : C : 0.05 0.09%, Si:0.17 0.37%。
9、,Mn:1.4 1.85%,P 0.015%,S 0.008%,V:0.06 0.08%, Nb:0.03 0.05%,Ti : 0.02 0.04%, Ni 0.10%,Cu 0.15%, Mo:0.20% 0.40%,Cr:0.10% 0.30%,Al:0.015 0.045%,Al/ N 2, CEpcm 0.25, 其余为 Fe 和微量杂质元素。 0007 采用 TMCP 的方法生产高强度, 包括以下步骤 : 上述钢种组成元素重量成分配料冶炼, 电炉或转炉炼钢, 经 LF 精炼完后的钢水经过 VD 真空除气, 喂入钙丝控制夹杂物形态, 随后喂入钛丝, 后上连铸平台进行连铸, 连铸过程 。
10、中采用电磁搅拌和气体保护 ; 并控制 A、 B、 C、 D 和 DS 类夹杂不大于 1.5 级, 且单系和不大于 6.0 级, 气体含量 0 38PPm, N 80PPm, H 2.5PPm。 0008 轧制 1) 检验合格后的定尺连铸坯在环形加热炉内加热, 加热炉炉温控制为 1200 1240 C, 穿孔温度控制为 1180 1220 C, 变形量 40%。 0009 2) 穿孔后内外除鳞, 进行皮尔格轧制, 轧制温度 950 1050 C, 变形量 60%。 0010 3) 皮尔格轧制后, 进行回转定径, 变形量 5%, 终轧温度 820 850 C。 0011 4) 定径后采用在线淬火,。
11、 冷却速度 5 15 C/S, 冷却至室温。 说 明 书 CN 103866203 A 3 2/3 页 4 0012 5) 淬火后采用 500 C 520 C 回火, 空冷至室温。 0013 本发明中各元素、 轧制工艺的作用及机理 : C, Mn是最有效的固溶强化元素, 随着钢中的C, Mn含量的增加, 其成品的屈服强度和 抗拉强度也相应增大, 特别是屈服强度上升较为明显。钢中加入 Mn 能防止在热加工时因硫 引起钢的脆化。碳低于 0. 05% 钢的强度达不到目标要求 ; 锰高于 1. 90% 同样会明显降低 焊接性能, 且大幅降低延伸率和冲击韧性。因此 C, Mn 含量控制范围分别为 : 0。
12、.05-0.09%, Mn:1.4 1.85%。 0014 钢中 S, P 是有害杂质元素, 钢中 P, S 含量越低越好。当钢中 S 含量较多时, 热轧 时容易产生热脆等问题 ; 而钢中 P 含量较多时, 钢容易发生冷脆, 此外, 磷还容易发生偏析。 0015 钢中Al的加入则会形成酸溶铝(Als)和酸不溶铝, 而Als包括固溶铝和AlN, 弥 散的AlN粒子能阻止奥氏体晶粒的长大, 细化晶粒, 囚此Al最低含量控制在0. 015%。 但对 于铝镇静钢来说, 随着 Al 的增加, 钢的夹杂物数量增多, 夹杂物尺寸也将变大, 将导致钢的 内部质量下降, 因此 Al 的最高含量控制在 0.045。
13、%, 且 Al/N 2。 0016 钒在轧制过程中应变诱导析出的 V(C、 N) 可阻止形变奥氏体的再结晶, 并可 阻止再结晶奥氏体晶粒的粗化。钒最重要的作用是在铁素体中大量沉淀析出而产生强烈 的沉淀强化效果, 即使在正火钢材中这一作用也十分明显。为此本钢种设计 V 的含量为 0.06-0.08%。 0017 在钢中加入 Nb, 可以通过 Nb (C、 N) 未溶质点及应变诱导析出抑制高温变形过 程的再结晶, 扩大未再结晶区范围, 以便 TMCP 工艺的施行, 从而达到细化晶粒的目的 ; Ti 的 添加, 可起到抑制加热过程中奥氏体晶粒的长大作用, 细化晶粒, 同时, 微合金低温区析出 物也能。
14、起到析出强化和降低脆性转变温度提高低温冲击性能的作用。因此 Nb 的最低含量 控制在 0. 03%, Nb 含量过高可能会导致析出相过分长大, 析出强化作用将减弱, 因此控制 Nb 的最高含量控制在 0. 05% ; Ti 的最低含量控制在 0. 02%, 最高含量控制在 0. 04%。 0018 钼是本钢的重要的合金元素, 扩大奥氏体相区, 推迟奥氏体向铁素体相变时析 出铁素体形成, 促进贝氏体的形成的主要元素, 对控制相变组织起到重要作用, 在向钢中加 入0.20-0.40%的Mo后, 即使在较慢的冷却速度下也一可以获得明显的贝氏体组织, 同时由 于相变向低温方向转变, 所以使得组织进一步。
15、细化。 0019 铬能显著提高钢的强度和耐腐蚀性能, 但是同时又会降低钢的塑性和韧性, 因 此 Cr 的含量最低控制在 0.1%, 最高含量控制在 0.3%。 0020 此外, 为了控制钢种的夹杂物, 还进行了钙处理, 为了提高钢工艺性能和抗腐蚀 性能, 控制 S 0.008%, P 0.015%, 成品氮小于 80PPm, 成品氧小于 38 PPm, 成品氢小于 2.5 PPm。 0021 所述高强度无缝管的力学性能达到的指标如下 : 屈服强度 : 690 MPa 抗拉强度 : 770 MPa 夏比 V 型冲击韧性 :-400C 横向全尺寸夏比冲击功 40J 延申率 : 14% 晶粒度 :8。
16、.5 9.0。 说 明 书 CN 103866203 A 4 3/3 页 5 具体实施方式 0022 以 609X50mm, LC690QL 为例 1、 炼钢、 连铸 按 上 述 钢 种 化 学 元 素 含 量 为 : C : 0.05 0.09%, Si:0.17 0.37%,Mn:1.4 1.85%,P 0.015%,S 0.008%,V:0.06 0.08%, Nb:0.03 0.05%,Ti : 0.02 0.04%, Ni 0.10%,Cu 0.15%, Mo:0.20% 0.40%,Cr:0.10% 0.30%,Al:0.015 0.045%,Al/ N 2, CEpcm 0.25。
17、, 其余为 Fe 和微量杂质元素。实际控制化学成分如下表 1 : 序号 CSiMnPSVCrCuMoNiAltNbTiPcm 10.07 0.25 1.76 0.010 0.001 0.07 0.27 0.08 0.31 0.04 0.032 0.04 0.03 0.21 20.08 0.27 1.76 0.009 0.002 0.07 0.25 0.07 0.33 0.03 0.031 0.04 0.03 0.22 其中气体含量 1# : 0:0.0035%,H:0.0002%,N0.0075%。 0023 2# : 0:0.0030%,H:0.0002%,N0.0072%。 0024 2、。
18、 轧制 1)检验合格后的定尺连铸坯在环形加热炉内加热, 加热炉炉温控制为 : 序号 1 为 1220 C、 序号 2 为 1240 C, 穿孔温度控制为序号 1 为 1210 C、 序号 2 为 1180 C, 变形 量 30%。 0025 2)穿孔后内外除鳞, 进行皮尔格轧制, 轧制温度序号 1 为 1050 C、 序号 2 为 980 C, 变形量 50%。 0026 3) 皮尔格轧制后, 进行回转定径, 变形量 5%, 终轧温度序号 1 为 820 C、 序号 2 为 850 C。 0027 4) 定径后采用在线淬火, 冷却速度序号 1 为 10 C/S、 序号 2 为 15 C/S, 冷却至 室温。 0028 5) 淬火后采用序号 1 为 500 C、 序号 2 为 520 C 回火, 空冷至室温。 0029 3、 产品性能 说 明 书 CN 103866203 A 5 。