热轧无缝钢管管坯的生产方法

摘要

本发明公开了一种热轧无缝钢管管坯的生产方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)炼钢；(2)连铸；(3)轧管与在线热处理。本发明的方法步骤简单，便于操作，本发明在炼钢工序中通过采用专门设计的低碱度酸性合成精炼渣进行精炼，将钢中的脆性夹杂物转化为塑性夹杂物，从而使得油缸用热轧无缝钢管管坯在冷拔过程中不易拔裂及机加工后钢管表面不易出现由脆性夹杂物所致的“白斑、凹坑”等影响产品质量的缺陷，因此可提高本发明制得的无缝钢管管坯的质量，适合推广使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无缝钢管管坯的生产方法，尤其涉及一种热轧无缝钢管管 坯的生产方法。

背景技术

油缸用冷拔无缝钢管的生产工艺流程一般为：热轧无缝钢管管坯——退火 热处理——酸洗、磷化、皂化——冷拔成成品钢管。其中，退火热处理工序的 作用是通过降低热轧无缝钢管管坯的屈服强度及残余应力、改善其塑性及组织 的均匀性来提高冷拔无缝钢管的成品质量。

目前，很多冷拔无缝钢管生产厂家在生产中低碳油缸用冷拔无缝钢管时， 省去了管坯的退火热处理工序，采取了酸洗、磷化、皂化后直接冷拔的生产工 艺。虽然在使用该生产工艺后，冷拔无缝钢管生产厂家提高了生产效率，节约 了设备购置费用，降低了生产成本。但是，冷拔无缝钢管的成材率却显著下降。

产生废次冷拔无缝钢管的原因主要与热轧无缝钢管管坯的实物质量有关， 虽然该热轧无缝钢管管坯满足相关国家标准—GB/T8162的要求，但不能适应直 接冷拔生产工艺的使用要求。这主要体现在以下几个方面：

1、中低碳油缸用热轧无缝钢管管坯的交货状态一般为热轧态，其晶粒度较 为粗大，组织紊乱、残余组织应力较大，延伸偏低，易导致冷拔缺陷的产生。

2、中低碳油缸用热轧无缝钢管管坯的壁厚公差为±12.5％，公差范围较大。 在壁厚公差较大同时延伸偏低的情况下，易导致冷拔缺陷的产生。

3、GB/T8162对中低碳油缸用热轧无缝钢管管坯中的非金属夹杂物含量无 明确要求。当中低碳油缸用热轧无缝钢管管坯中分布着数量较多的脆性夹杂时， 不仅冷拔时易在脆性夹杂处形成缺陷，而且机加工后脆性夹杂也易脱落并形成 “白斑、凹坑”等影响产品质量的缺陷。

因此，要充分满足中低碳油缸用热轧无缝钢管管坯直接冷拔生产工艺的要 求，热轧无缝钢管管坯必须符合以下技术条件：1、延伸较好，2、壁厚精度较 高，3、钢中的脆性夹杂物含量较少。

发明内容

本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种热轧无缝钢管管坯的生产 方法，以期望解决现有技术制得的中低碳油缸用热轧无缝钢管管坯不能满足直 接冷拔生产工艺的要求的问题。

发明的目的通过下述技术方案实现：

热轧无缝钢管管坯的生产方法，该方法包括以下步骤：

(1)炼钢

(1a)铁水预脱硫，控制入转炉铁水S含量≤0.015％；

(1b)转炉冶炼，转炉出钢时，碳含量为C≥0.10％，磷含量为P≤0.008％， 出钢温度为1620℃～1660℃，然后出钢脱氧合金化；

(1c)LF精炼炉精炼，采用低碱度酸性合成精炼渣精炼，所述低碱度酸性 合成精炼渣是由重量份计35～55份SiO2、25～40份CaO、10～20份Al2O3组 成的；

(1d)进行合金化操作，制得钢液；

(2)连铸

(2a)采用连铸长水口结合吹Ar保护以及保护垫的保护浇注方式对步骤 (1d)制得的钢液进行连铸；

(2b)控制中包液位，连铸中间包开浇液位为550—650mm，浇注液位为750 —850mm，连浇液位低于450mm时禁止连浇；

(2c)控制钢水的过热度，中间包温度为1520℃～1545℃；

(2d)制得连铸坯；

(3)轧管与在线热处理

使用连轧机组热轧步骤(2d)制得的连铸坯，穿孔，采用连轧管机组轧制， 待轧制后的荒管空冷至500℃以下再加热，保温出炉后定径，定径变形量控制在 10％～15％，钢管成品的壁厚公差为-10％～+10％，定径后在空气中堆冷却至室 温。

根据本发明的一个实施例，步骤(1b)中出钢脱氧合金化采用无Al脱氧工 艺，并加入Si—Mn合金2.5～3.5Kg/t进行脱氧。

根据本发明的一个实施例，步骤(1c)中LF精炼炉结束精炼出钢时，静吹 前温度为1595℃～1605℃，出钢后静吹时间≥15min，并控制吹氩强度以保持钢 液蠕动且钢液不得裸露。

根据本发明的一个实施例，步骤(1d)中制得钢液的化学成分按重量百分 比计为：C：0.23％～0.28％、Si：0.17％～0.37％、Mn：0.70％～1.00％、 P≤0.035％、S≤0.035％、Cr≤0.25％、Ni≤0.30％、Cu≤0.25％、 余量为Fe以及其他杂质。

根据本发明的一个实施例，步骤(3)中使用连轧机组热轧连铸坯时环形炉 出炉管的温度为1230℃-1270℃。

根据本发明的一个实施例，步骤(3)中采用二辊斜轧锥形辊穿孔机穿孔。

根据本发明的一个实施例，步骤(3)中轧制时终轧温度为860℃-900℃。

根据本发明的一个实施例，步骤(3)中采用三辊定径。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的方法步骤简单，便于操作，本发明在炼钢工序中通过采用 专门设计的低碱度酸性合成精炼渣进行精炼，将钢中的脆性夹杂物转化为塑性 夹杂物，从而使得油缸用热轧无缝钢管管坯在冷拔过程中不易拔裂及机加工后 钢管表面不易出现由脆性夹杂物所致的“白斑、凹坑”等影响产品质量的缺陷， 因此可提高本发明制得的无缝钢管管坯的质量。

(2)本发明采用连轧机组轧制钢管，保证了钢管的壁厚公差控制在±10％， 使得生产出来的油缸用热轧无缝钢管管坯在冷拔过程中不易拔裂。

(3)本发明将终轧温度控制在860-900度，通过细化油缸用热轧无缝荒管 的晶粒度来细化成品的晶粒度及提高成品的延伸率。

(4)本发明的在线热处理工艺采用了将荒管在AC3以上10-30度温度区间 定径的工艺，与常用的在两相区在线热处理的工艺比较，本发明的在线热处理 工艺不仅保持了两相区正火工艺细化晶粒的特点，而且由于其定径温度在AC3 以上，钢管金相组织中的带状组织显著改善，故热处理后的钢管还具有屈服强 度较低、纵向延伸率较高、尤其横向延伸率明显较高的优势。

(5)本发明的在线热处理工艺中，定径后采用了堆冷的冷却方式；由于堆 冷的冷却速度较慢，因此，热处理后钢管的延伸率提高，内应力明显降低。

(6)本发明的在线热处理工艺与一般的在线热处理工艺的生产成本相当， 但热处理后钢管的屈服强度、延伸率等性能却明显好于后者；本发明在线热处 理工艺的生产成本明显低于一般的离线热处理工艺，而热处理后钢管的屈服强 度、延伸率等性能略好于后者。因此，本发明的在线热处理工艺具有生产成本 较低，产品质量较好的优势。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：

实施例1

本发明的热轧无缝钢管管坯的生产方法主要包括炼钢、连铸以及轧管与在 线热处理的步骤，该热轧无缝钢管管坯生产方法生产的无缝钢管管坯主要用于 生产油缸。

生产规格为159*17的油缸用热轧无缝钢管管坯，该油缸用热轧无缝钢管管 坯的化学成分按重量百分比计(％)见表一，余量为Fe以及其他杂质。

C Si Mn P S Cr Ni Cu

0.24 0.28 0.76 0.013 0.014 0.03 0.03 0.06

表一

所述炼钢步骤中首先进行预脱硫铁水的步骤，然后使用70T转炉初炼钢水， 入转炉铁水进行铁水预脱硫处理，控制入转炉铁水的S含量≤0.015％，为后续 LF炉采用低碱度渣创造条件，然后进行如下的步骤：

转炉冶炼，转炉出钢时控制碳含量与磷含量，所述碳含量为0.10％，磷含 量为0.008％。同时控制出钢温度，所述出钢温度为1620℃～1660℃。

预脱氧及初步合金化，控制钢中总氧含量，以减少脱氧产物所产生的夹杂 物，为后续脱氧及钢中夹杂物的去除创造有利条件。控制钢中夹杂物的种类， 转炉出钢脱氧合金化采用无Al脱氧工艺，并加入Si—Mn合金2.5～3.5Kg/t进 行脱氧，所述Si—Mn合金2.5～3.5Kg/t表示每吨钢水中加入2.5～3.5千克的 Si—Mn合金。

LF精炼炉精炼，LF精炼炉精炼过程中，为了严格控制钢水中夹杂物的种类、 数量、尺寸及形态，本发明采用低碱度酸性合成精炼渣进行精炼。所述低碱度 酸性合成精炼渣是由重量份计35～55份SiO2、25～40份CaO、10～20份Al2O3 组成的。在钢水的精炼处理过程中不加Al，可减少渣中Al2O3含量，精炼结束 时炉渣Al2O3含量控制在10％左右，精炼最终目的是把夹杂物中的Al2O3控制 在20％左右。适当提高出钢温度，增加钢水流动性，保持底吹Ar畅通，控制吹 Ar强度，避免钢液翻腾吸气。强脱氧操作，快速造泡沫化白渣，保持白渣出钢， 再采用延长钢水静吹时间促使钢中夹杂物上浮。

然后进行合金化操作，由于不同规格的油缸用热轧无缝钢管管坯中，各化 学元素成份含量不同，因此通过合金化操作可调整钢液中各化学元素成份的含 量，以成产出不同规格的油缸用热轧无缝钢管管坯。所有不同规格的油缸用热 轧无缝钢管管坯中，各化学成分按重量百分比计均在以下的含量范围内：C： 0.23％～0.28％、Si：0.17％～0.37％、Mn：0.70％～1.00％、P≤0.035％、 S≤0.035％、Cr≤0.25％、Ni≤0.30％、Cu≤0.25％、余量为Fe以 及其他杂质。本实施例生产规格159*17的油缸用热轧无缝钢管管坯，则可通过 合金化操作将所述钢液的各化学成分按重量百分比计调整为：C：0.24％、Si： 0.28％、Mn：0.76％、P:0.013％、S:0.014％、Cr:0.03％、Ni：0.03％、 Cu：0.06％，余量为Fe以及其他杂质。精炼结束出钢时，静吹前温度控制范 围为：1595℃～1605℃，精炼出钢后静吹时间为15min，并控制吹Ar强度以保 持钢液蠕动且钢液不得裸露，通过以上炼钢的步骤即可制得钢液。

所述连铸步骤中，连铸采用连铸长水口结合吹Ar保护以及保护垫的保护浇 注方式对炼钢步骤制得的钢液进行连铸，防止钢水的吸氮和二次氧化。为了防 止中包卷渣带入夹杂，对中包液位进行严格控制，连铸中间包开浇液位为 550-650mm，浇注液位为750-850mm，连浇液位低于450mm时禁止连浇。控制钢 水的过热度，采用低过热度浇注，中间包温度为1520～1545℃。连铸保护渣采 用专用保护渣，浇注过程中拉速控制稳定，连铸二冷水全程自动配水。最终生 产出化学成分均匀且钢中夹杂物特别是脆性夹杂物含量低的连铸坯。

所述轧管与在线热处理步骤中，使用连轧机组热轧连铸步骤制得的连铸坯， 使用连轧机组热轧连铸坯时环形炉出炉管的温度为1230℃-1270℃。然后采用二 辊斜轧锥形辊穿孔机穿孔，并采用连轧管机组轧制，轧制步骤中采用热轧的方 式进行，终轧温度控制为860-900℃。待轧制后的荒管空冷至500℃以下，进入 步进加热炉进行再加热，再加热温度为835-865℃，保温出炉后采用三辊定径， 定径的变形量控制在10-15％。钢管成品的壁厚公差控制范围为：-10％～+10％， 定径后在空气中堆冷至室温。再经过探伤、检查后包装、入库。

本实施例中制得的成品钢管经金相、力学检验后，其非金属夹杂物含量及 力学性能满足设计要求。其中，成品钢管的部分力学性能检验数据见表二，非 金属夹杂物检验数据见表三。

表二

表三

实施例2

本实施例与实施例1的生产方法完全相同，唯一不同点在于本实施例生产 的油缸用热轧无缝钢管管坯的规格为168*15的油缸用热轧无缝钢管管坯，该规 格的油缸用热轧无缝钢管管坯的化学成分按重量百分比计(％)见表四，余量为 Fe以及其他杂质。

C Si Mn P S Cr Ni Cu 0.25 0.28 0.80 0.012 0.013 0.03 0.03 0.07

表四

本实施例中，转炉冶炼时，转炉出钢时控制碳含量与磷含量，所述碳含量 为0.13％，磷含量为0.007％。进行合金化操作时，按照规格为168*15的油缸 用热轧无缝钢管管坯中各化学成分含量调整钢液中各化学成分的含量，即将钢 液中各化学成分按重量百分比计调整为：C：0.25％、Si：0.28％、Mn：0.80％、 P：0.012％、S：0.013％、Cr：0.03％、Ni：0.03％、Cu：0.07％、 余量为Fe以及其他杂质。

本实施例制得的成品钢管经金相、力学检验后，其非金属夹杂物含量及力 学性能满足设计要求。其中，成品钢管的部分力学性能检验数据见表五，非金 属夹杂物检验数据见表六。

表五

表六

实施例3

本实施例与实施例1的生产方法完全相同，唯一不同点在于本实施例生产 的油缸用热轧无缝钢管管坯的规格为139.7*17的油缸用热轧无缝钢管管坯，该 规格的油缸用热轧无缝钢管管坯的化学成分按重量百分比计(％)见表七，余量 为Fe以及其他杂质。

C Si Mn P S Cr Ni Cu 0.25 0.30 0.83 0.015 0.014 0.03 0.02 0.06

表七

本实施例中，转炉冶炼时，转炉出钢时控制碳含量与磷含量，所述碳含量 为0.14％，磷含量为0.008％。进行合金化操作时，按照规格为139.7*17的油 缸用热轧无缝钢管管坯中各化学成分含量调整钢液中各化学成分的含量，即将 钢液中各化学成分按重量百分比计调整为：C：0.25％、Si：0.30％、Mn：0.83％、 P：0.015％、S：0.014％、Cr：0.03％、Ni：0.02％、Cu：0.06％、 余量为Fe以及其他杂质。

本实施例制得的成品钢管经金相、力学检验后，其非金属夹杂物含量及力 学性能满足设计要求。其中，成品钢管的部分力学性能检验数据见表八，非金 属夹杂物检验数据见表九。

表八

表九

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。