專利名稱：一種b-p-t鋼管及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高性能和高耐磨鋼管領(lǐng)域，具體涉及一種貝氏體鋼管，以及該鋼管的制備方法。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)鋼管廣泛應(yīng)用到電力、冶金、礦山、煤炭、石油等行業(yè)，用以運(yùn)輸沙石、煤粉、灰渣、石油、水，氣體等。其工作環(huán)境惡劣要求具有高硬度、高韌性和高塑性以便獲得良好的組織性能。但是一般而言，韌性隨著硬度的提高而發(fā)生惡化，因此目前一般采用X系列管線 鋼，鋼管需要熱處理工藝，復(fù)合耐磨管道和內(nèi)壁硬化的方法來(lái)制造高強(qiáng)鋼管，但是這種方法 工藝復(fù)雜，成本較高，對(duì)塑性作用不大。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種高硬度、高韌性和高塑性的貝氏體鋼管，以及一種工藝簡(jiǎn)單、低成本的貝氏體鋼管制備方法。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，提供一種B-P-T鋼管，其主要成分質(zhì)量百分比為 C :0. ro. 50wt%, Mn :1. 2 5. 0wt%, Cr :0 1. 8wt%, Si :0. 1-3. 0wt%, Al
0.001-2. 0wt%, S 0. 001-0. lwt%, P 0. 001-0. lwt%，余量為 Fe。進(jìn)一步地,其主要成分還包括Ni :0. 1-1. 0wt%。根據(jù)需要,在上述成分中，選擇添加 0. lwt%、0. 5wt% 或 I. 0wt% 的 Ni。進(jìn)一步地,其主要成分還包括V :0. 01-1. 0wt%。根據(jù)需要,在上述成分中，選擇添加 0. 01wt%、0. lwt% 或 I. 0wt% 的 V0進(jìn)一步地，其主要成分還包括Ti :0. 01-1. 0wt%。根據(jù)需要，在上述成分中，選擇添力口 0. 01wt%、0. lwt% 或 I. 0wt% 的 Ti。進(jìn)一步地,其主要成分還包括Nb :0. 001-0. lwt%。根據(jù)需要,在上述成分中，選擇添加 0. 001wt%、0. 01wt% 或 0. lwt% 的 Nb。進(jìn)一步地，其主要成分還包括N :0. 001-0. lwt%。根據(jù)需要，在上述成分中，選擇添加 0. 001wt%、0. 01wt% 或 0. lwt% 的 No進(jìn)一步地，其主要成分還包括B :0. 001-0. lwt%。根據(jù)需要，在上述成分中，選擇添加 0. 001wt%、0. 01wt% 或 0. lwt% 的 B。進(jìn)一步地,其主要成分還包括Re :0. 001-1. 0wt%。根據(jù)需要,在上述成分中，選擇添加 0. 001wt%、0. 05wt% 或 I. 0wt% 的 Re。進(jìn)一步地,其主要成分還包括Ca :0. 001-0. lwt%。根據(jù)需要,在上述成分中，選擇添加 0. 001wt%、0. 05wt% 或 0. lwt% 的 Ca。進(jìn)一步地,其主要成分還包括Mo :0. 1-1. 0wt%。根據(jù)需要,在上述成分中，選擇添加 0. lwt%、0. 5wt% 或 I. 0wt% 的 Mo。進(jìn)一步地,其主要成分還包括Cu :0. 01-0. 5wt%。根據(jù)需要,在上述成分中，選擇添力口 0. lwt%、0. 25wt% 或 0. 5wt% 的 Cu。進(jìn)一步地，所述鋼管的硬度HRC20-70，沖擊韌性V型缺口大于30J/cm2，抗拉強(qiáng)500-2500MPa,屈服強(qiáng)度 400_2000MPa。本發(fā)明還提供了上述B-P-T鋼管的制造方法，該方法步驟依次如下
1)B配方成分；主要成分將上述成分合金化，通過(guò)轉(zhuǎn)爐、精煉、軋制成貝氏體鋼管，鋼管組織成分含10%以上的殘余奧氏體；
2)P工藝經(jīng)冶煉、熱軋后，將管件冷卻到300-500°C保溫一定時(shí)間，再進(jìn)行自然冷卻，或者經(jīng)冶煉、熱軋后，先將管件冷卻到室溫，然后再加熱到300-50(TC保溫一定時(shí)間，再進(jìn)行 自然冷卻。300-500°C加熱，加熱過(guò)程中碳重新分配，貝氏體中的碳向奧氏體分配擴(kuò)散，加熱后奧氏體含有更多的碳量。起到細(xì)化組織作用，讓殘余奧氏體起到為此鋼的塑性和韌性配合，達(dá)到提高延伸率效果；
3)T工藝管件經(jīng)過(guò)P工藝降溫到180-400°C保溫后自然冷卻或P工藝后降到常溫再加熱到180-400°C保溫后自然冷卻?；鼗饻囟鹊倪x擇是根據(jù)性能需求決定的。根據(jù)不同的性能需求，我們選擇不同溫度的低溫回火，這個(gè)溫度的回火可以減小殘余應(yīng)力，提高綜合性能。研究表明在18(T400°C之間回火，有利于改善鋼的沖擊韌性。通過(guò)B-P-T工藝制備的貝氏體鋼管延伸率提高到10A%以上，并具有良好的強(qiáng)韌性配合。根據(jù)使用需要
可制備得到硬度HRC20-30、延伸率30A%以上的貝氏體鋼管，來(lái)代替淬火無(wú)縫管和X系管或油井管；
制備得到硬度HRC30-50、延伸率20A%以上超高強(qiáng)高合金無(wú)縫鋼管，代替進(jìn)口超強(qiáng)鋼
管；
制備得到硬度HRC50-60、延伸率10A%以上耐磨管道，代替國(guó)內(nèi)復(fù)合管道。本發(fā)明所使用的配方合金成本較低，碳當(dāng)量(Cea%)較低。一般而言，碳含量增力口，有利于提高鋼管的強(qiáng)度，但對(duì)韌性不利，為保證鋼管的強(qiáng)韌性配合，將碳含量控制在0.ro. 50wt%之間；錳由于其溶質(zhì)拖拽和類拖拽作用，成為提高淬透性最有效的元素之一，同時(shí)成本低廉，因此本發(fā)明專利將錳作為主要合金元素。錳和硅相互作用可以促進(jìn)錳的拖拽和類拖拽效應(yīng)，促進(jìn)貝氏體和殘余奧氏體的形成，但是其對(duì)焊接性能不利，所以控制硅在
0.2 3.0wt%之間。因此C，Mn，Si是主要合金元素，在經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐-精煉-連鑄-圓坯后，將圓坯在120(Tl35(TC保溫均勻化后，在125(Tl00(TC穿孔連軋，在80(Tl00(TC定徑，生產(chǎn)出貝氏體鋼管，在貝氏體鋼管主要獲取貝氏體和殘余奧氏體主要組織。上述配方為貝氏體鋼配方，簡(jiǎn)稱B配方成分。有益的是，本發(fā)明采用B鋼生產(chǎn)配方再加上P工藝即碳分配工藝和T工藝即回火工藝，可以獲得具有較高的硬度大于HRC20，V型缺口沖擊值大于30J/cm2。在原來(lái)塑性的基礎(chǔ)上可以提高50%以上，可以應(yīng)用于輸送的高性能和高耐磨鋼管等領(lǐng)域，解決目前塑性低的技術(shù)問(wèn)題，提出了一種B-P-T高強(qiáng)貝氏體鋼管的制造方法及工藝。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、成本低，且產(chǎn)品質(zhì)量高，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
具體實(shí)施例方式在制備的過(guò)程中，B配方成分組合配方、溫度的控制不能達(dá)到完全精確，鑄造工藝的溫度、以及P工藝、T工藝的溫度控制無(wú)法避免地出現(xiàn)一點(diǎn)誤差，故B-P-T鋼管的機(jī)械性能有一定的誤差是客觀存在的。實(shí)施例I
本實(shí)施例中所描述的B-P-T鋼管，其主要成分為C、Mn、Si、S、P和Fe。按質(zhì)量百分比計(jì)C 0. lwt%, Mn 1. 2wt%, Si :0. lwt%, S :0. 001wt%, P :0. 001wt%，余量為 Fe。需要說(shuō)明的是，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)摻入一些雜質(zhì)。該漿體輸送用下貝氏體耐磨鋼管性能硬度HRC22. 5，沖擊韌性V型缺口大于100J/cm2，抗拉強(qiáng)850MPa，屈服強(qiáng)度550MPa，延伸率20A%。實(shí)施例2
本實(shí)施例中所描述的B-P-T鋼管，其主要成分為C、Mn、Cr、Si、Al、S、P和Fe。按質(zhì)量百 分比計(jì)C 0. 20wt%, Mn 5. 0wt%, Cr :1. 8wt%, Si :3. 0wt%, Al :2. 0wt%, S :0. lwt%, P :0. lwt%,余量為Fe。需要說(shuō)明的是，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)摻入一些雜質(zhì)。該漿體輸送用下貝氏體耐磨鋼管性能硬度HRC30. 5，沖擊韌性V型缺口大于lOOJ/cm2，抗拉強(qiáng)1200MPa，屈服強(qiáng)度800MPa，延伸率30A%。實(shí)施例3
本實(shí)施例中所描述的B-P-T鋼管，其主要成分為C、Mn、Cr、Si、Al、S、P和Fe。按質(zhì)量百分比計(jì)C 0. 25wt%, Mn :3. lwt%, Cr :0. 9wt%, Si :1. 6wt%, Al :1. 0wt%, S :0. 05wt%, P :0. 05wt%,余量為Fe。需要說(shuō)明的是，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)摻入一些雜質(zhì)。該漿體輸送用下貝氏體耐磨鋼管性能硬度HRC35. 5，沖擊韌性V型缺口大于lOOJ/cm2，抗拉強(qiáng)1300MPa，屈服強(qiáng)度900MPa，延伸率35A%。實(shí)施例4
本實(shí)施例中所描述的B-P-T鋼管，其主要成分為C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、V和Fe。按質(zhì)量百分比計(jì)C 0. 22wt%, Mn :4. 0wt%, Cr :1. 5wt%, Si :2. 0wt%, Al :2. 0wt%, S :0. lwt%, P
0.001wt%, V 0. 01wt%，余量為Fe。需要說(shuō)明的是，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)摻入一些雜質(zhì)。該漿體輸送用下貝氏體耐磨鋼管性能硬度HRC32. 5，沖擊韌性V型缺口大于lOOJ/cm2，抗拉強(qiáng)1220MPa，屈服強(qiáng)度880MPa，延伸率32A%。實(shí)施例5
本實(shí)施例中所描述的B-P-T鋼管，其主要成分為C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、B和Fe。按質(zhì)量百分比計(jì)C 0. 3wt%, Mn 3. 0wt%, Cr :0. 8wt%, Si :2. 5wt%, Al :1. 5wt%, S :0. 05wt%, P
0.05wt%，B 0. 001wt%，余量為Fe。需要說(shuō)明的是，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)摻入一些雜質(zhì)。該漿體輸送用下貝氏體耐磨鋼管性能硬度HRC40. 5，沖擊韌性V型缺口大于50J/cm2，抗拉強(qiáng)1600MPa，屈服強(qiáng)度1200MPa，延伸率20A%。實(shí)施例6
本實(shí)施例中所描述的B-P-T鋼管，其主要成分為C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Re和Fe。按質(zhì)量百分比計(jì)C 0. 4wt%, Mn 2. 0wt%, Cr :0. 4wt%, Si :1. 0wt%, Al :0. 5wt%, S :0. 03wt%, P
0.05wt%,Re 0. 001wt%，余量為Fe。需要說(shuō)明的是，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)摻入一些雜質(zhì)。該漿體輸送用下貝氏體耐磨鋼管性能硬度HRC50. 5，沖擊韌性V型缺口大于30J/cm2，抗拉強(qiáng)1800MPa，屈服強(qiáng)度1600MPa，延伸率15A%。實(shí)施例7
本實(shí)施例中所描述的B-P-T鋼管，其主要成分為C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Ca和Fe。按質(zhì)量百分比計(jì)c 0. 2wt%, Mn 2. 5wt%, Cr :0. 9wt%, Si :1. 5wt%, Al :0. 001wt%, S :0. 06wt%,P 0. 001wt%, Ca 0. 001wt%，余量為Fe。需要說(shuō)明的是，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)摻入一些雜質(zhì)。該漿體輸送用下貝氏體耐磨鋼管性能硬度HRC22. 5，沖擊韌性V型缺口大于100J/cm2,抗拉強(qiáng)850MPa，屈服強(qiáng)度550MPa，延伸率10A%。實(shí)施例8
本實(shí)施例中所描述的B-P-T鋼管，其主要成分為C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Mo和Fe。按質(zhì)量百分比計(jì)C 0. 2wt%, Mn 1. 5wt%, Cr :1. 0wt%, Si :2. 0wt%, Al :0. 02wt%, S :0. 002wt%, P
0.004wt%, Mo 0. lwt%，余量為Fe。需要說(shuō)明的是，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)摻入一些雜質(zhì)。該漿體輸送用下貝氏體耐磨鋼管性能硬度HRC30.5，沖擊韌性V型缺口大于lOOJ/cm2，抗拉強(qiáng)1200MPa，屈服強(qiáng)度800MPa，延伸率30A%。
實(shí)施例9
本實(shí)施例中所描述的B-P-T鋼管，其主要成分為C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Nb、N、B、Re和 Fe。按質(zhì)量百分比計(jì)C 0. 50wt%, Mn :5. 0wt%, Cr :1. 8wt%, Si :0. lwt%, Al :2. 0wt%, S
0.001wt%,P 0. 001wt%,Nb 0. lwt%,N :0. lwt%,B :0. lwt%,Re :1. 0wt%，余量為 Fe。需要說(shuō)明的是，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)摻入一些雜質(zhì)。該漿體輸送用下貝氏體耐磨鋼管性能硬度HRC60，沖擊韌性V型缺口大于20J/cm2，抗拉強(qiáng)2500MPa，屈服強(qiáng)度1800MPa，延伸率15A%。實(shí)施例10
本實(shí)施例中所描述的B-P-T鋼管，其主要成分為C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Ti和Fe。按質(zhì)量百分比計(jì)C 0. 50wt%, Mn 5. 0wt%, Cr :1. 8wt%, Si :0. lwt%, Al :2. 0wt%, S :0. 001wt%, P
0.001wt%, Ti :0. 5wt%，余量為Fe。需要說(shuō)明的是，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)摻入一些雜質(zhì)。該漿體輸送用下貝氏體耐磨鋼管性能硬度HRC60，沖擊韌性V型缺口大于20J/cm2，抗拉強(qiáng)2500MPa，屈服強(qiáng)度1800MPa，延伸率15A%。實(shí)施例11
本實(shí)施例中所描述的B-P-T鋼管，其主要成分為C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Cu和Fe。按質(zhì)量百分比計(jì)C 0. 50wt%, Mn 5. 0wt%, Cr :1. 8wt%, Si :0. lwt%, Al :2. 0wt%, S :0. 001wt%, P
0.001wt%，Cu 0. 25wt%，余量為Fe。需要說(shuō)明的是，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)摻入一些雜質(zhì)。該漿體輸送用下貝氏體耐磨鋼管性能硬度HRC60，沖擊韌性V型缺口大于20J/cm2，抗拉強(qiáng)2500MPa，屈服強(qiáng)度1800MPa，延伸率15A%。實(shí)施例12
本實(shí)施例中所描述的B-P-T鋼管，其主要成分為C、Mn、Cr、Si、Al、S、P、Ni和Fe。按質(zhì)量百分比計(jì)C 0. 50wt%, Mn 5. 0wt%, Cr :1. 8wt%, Si :0. lwt%, Al :2. 0wt%, S :0. 001wt%, P
0.001wt%, Ni 0. 5wt%，余量為Fe。需要說(shuō)明的是，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)摻入一些雜質(zhì)。該漿體輸送用下貝氏體耐磨鋼管性能硬度HRC60，沖擊韌性V型缺口大于20J/cm2，抗拉強(qiáng)2500MPa，屈服強(qiáng)度1800MPa，延伸率15A%。實(shí)施例13
B-P-T鋼管的制備方法的步驟依次如下
I)將上述B鋼生產(chǎn)配方成分合金化，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐-精煉-連鑄-圓坯后，將圓坯在1200°C保溫均勻化后，在1250°C穿孔連軋，在850°C定徑，鋼管組織成分含10%以上的殘余奧氏體；2)P工藝經(jīng)冶煉、熱軋后，將管件冷卻到450°C保溫一定時(shí)間，再進(jìn)行自然冷卻；
3)T工藝管件經(jīng)過(guò)P工藝降溫到300°C以下保溫后自然冷卻。實(shí)施例14
B-P-T鋼管的制備方法的步驟依次如下
1)將上述B鋼生產(chǎn)配方成分合金化，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐-精煉-連鑄-圓坯后，將圓坯在1350°C保溫均勻化后，在1200°C穿孔連軋，在950°C定徑；
2)P工藝經(jīng)冶煉、熱軋后，將管件冷卻到300°C保溫一定時(shí)間，再進(jìn)行自然冷卻；
3)T工藝管件經(jīng)過(guò)P工藝降溫到180°C保溫后自然冷卻。
實(shí)施例15
B-P-T鋼管的制備方法的步驟依次如下
1)將上述B鋼生產(chǎn)配方成分合金化，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐-精煉-連鑄-圓坯后，將圓坯在1250°C保溫均勾化后，在1150 C芽孔連乳，在900 C定徑；
2)P工藝經(jīng)冶煉、熱軋后，先將管件冷卻到室溫，然后再加熱到500°C保溫一定時(shí)間，再進(jìn)行自然冷卻；
3)T工藝管件經(jīng)過(guò)P工藝后降到常溫后，再加熱到400°C保溫后自然冷卻。實(shí)施例16
B-P-T鋼管的制備方法的步驟依次如下
1)將上述B鋼生產(chǎn)配方成分合金化，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐-精煉-連鑄-圓坯后，將圓坯在1350°C保溫均勻化后，在1250°C穿孔連軋，在1000°C定徑；
2)P工藝經(jīng)冶煉、熱軋后，先將管件冷卻到室溫，然后再加熱到350°C保溫一定時(shí)間，再進(jìn)行自然冷卻；
3)T工藝管件經(jīng)過(guò)P工藝后降到常溫后，再加熱到250°C保溫后自然冷卻。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種B-P-T鋼管，其特征在于，其主要成分質(zhì)量百分比為C :0. ro. 50wt%, Mn I.2 5. Owt%, Cr :0 1. 8wt%, Si :0. 1-3. Owt%, Al :0. 001-2. Owt%, S :0. 001-0. lwt%, P 0.001-0. lwt%，余量為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的B-P-T鋼管，其特征在于，其主要成分還包括Ni0.1-1. Owt%, V 0. 01-1. Owt% 或 / 和 Ti :0. 01-1. Owt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的B-P-T鋼管，其特征在于，其主要成分還包括Nb:0.001-0. lwt%, N 0. 001-0. lwt%, B :0. 001-0. lwt% 或 / 和 Re :0. 001-1. Owt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的B-P-T鋼管，其特征在于，其主要成分還包括Ca: 0.001-0. lwt%, Mo 0. 1-1. Owt% 或 / 和 Cu :0. 01-0. 5wt%。
5.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的B-P-T鋼管，其特征在于，所述鋼管的硬度HRC20-70，沖擊韌性V型缺口大于30J/cm2，抗拉強(qiáng)500-2500MPa，屈服強(qiáng)度400_2000MPa。
6.一種權(quán)利要求5所述的B-P-T鋼管的制備方法，其特征在于，該方法步驟依次如下 1)B配方成分；將上述成分合金化，通過(guò)轉(zhuǎn)爐、精煉、軋制成貝氏體鋼管，鋼管組織成分含10%以上的殘余奧氏體； 2)P工藝經(jīng)冶煉、熱軋后，將管件冷卻到300-500°C保溫一定時(shí)間，再進(jìn)行自然冷卻，或者經(jīng)冶煉、熱軋后，先將管件冷卻到室溫，然后再加熱到300-50(TC保溫一定時(shí)間，再進(jìn)行自然冷卻； 3)T工藝管件經(jīng)過(guò)P工藝降溫到180-400°C保溫后自然冷卻或P工藝后降到常溫再加熱到180-400°C保溫后自然冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種B-P-T鋼管及制備方法，該鋼管的主要成分為C、Mn、Cr、Si、Al、S、P和Fe。其制備方法為將上述成分合金化，通過(guò)轉(zhuǎn)爐、精煉、軋制成貝氏體鋼管，經(jīng)過(guò)P工藝和T工藝后得到本發(fā)明所述B-P-T鋼管。在原來(lái)塑性的基礎(chǔ)上可以提高50%以上，可以應(yīng)用于輸送的高性能和高耐磨鋼管等領(lǐng)域，解決目前塑性低的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、成本低，且產(chǎn)品質(zhì)量高。
文檔編號(hào)C22C38/38GK102747272SQ20121027079
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者劉文利, 史慶志, 譚諄禮, 高古輝 申請(qǐng)人:攀枝花貝氏體耐磨管道有限公司