專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種降低無(wú)縫鋼管硬度的軟化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種制造無(wú)縫鋼管的方法，特別是一種降低無(wú)縫鋼管硬度的軟化方法。
背景技術(shù)：
：對(duì)于尺寸精度(包括外徑和壁厚精度)要求很?chē)?yán)格的無(wú)縫鋼管，采用普通的熱軋工藝無(wú)法達(dá)到±5%的精度要求。通常的做法是先將圓鑄坯熱軋成一個(gè)與成品管規(guī)格相近的熱軋態(tài)中間規(guī)格，然后再進(jìn)一步冷軋或者冷拔成所需要的成品管規(guī)格。這樣才能保證尺寸精度的要求。然后對(duì)于一些高強(qiáng)度高韌性的鋼管，由于合金化的需要，在成分設(shè)計(jì)時(shí)添加了較多的Cr、Mo、Mn、Ni、V、Nb、Ti等合金成分。這些合金加入以后，熱軋態(tài)組織以貝氏體或馬氏體為主，洛氏硬度HRC在2545，這么高的硬度對(duì)后續(xù)的進(jìn)一步冷加工，如冷軋或冷拔造成了困難。而且，采取普通的高溫回火軟化工藝，硬度很難降到冷軋所需的硬度。采用退火軟化工藝，則生產(chǎn)效率很低，不適合無(wú)縫管的連續(xù)化生產(chǎn)。這類(lèi)熱軋態(tài)無(wú)縫鋼管，如果按照傳統(tǒng)的退火軟化方法長(zhǎng)時(shí)間的高溫(部分或全部奧氏體化溫度)保溫處理然后再緩慢冷卻至室溫，雖然硬度能夠降到很低，但是這種軟化方法使得保溫和冷卻過(guò)程中大量的合金元素Cr、Mo、Mn、以及Nb、V、Ti等微合金元素從晶粒內(nèi)部析出到晶界上，并以粗大的碳化物形式在晶界網(wǎng)狀分布，弱化了晶界的結(jié)合力，降低了材料沖擊功，而且這些起強(qiáng)化作用的合金元素在晶界析出以后，材料的強(qiáng)度也隨之降低。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，通過(guò)后續(xù)的調(diào)質(zhì)工藝不能使這些合金元素完全回溶到晶內(nèi)去，材料的強(qiáng)度和韌性都受到了嚴(yán)重影響。上述傳統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間高溫保溫處理或者長(zhǎng)時(shí)間的高溫(部分或全部奧氏體化溫度)保溫，然后再緩慢冷卻至室溫導(dǎo)致的生產(chǎn)效率低下，存在軟化后合金元素在晶界大量析出、鋼管表面氧化脫碳嚴(yán)重、調(diào)質(zhì)處理后性能不佳、能源設(shè)備消耗較大等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種降低無(wú)縫鋼管硬度的軟化方法，以利于達(dá)到目的之一，將硬度很高的熱軋態(tài)鋼管軟化成洛氏硬度服C值至1016之間，抗拉強(qiáng)度低于700MPa，便于后續(xù)冷軋或者冷拔；目的之二，不對(duì)現(xiàn)有的步進(jìn)式加熱爐進(jìn)行設(shè)備改造；目的之三，軟化工藝便于連續(xù)化生產(chǎn)，保證生產(chǎn)效率；目的之四，軟化工藝不造成合金元素在晶界的大量析出，冷軋或者冷拔完成以后，通過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理能使鋼管達(dá)到較高的強(qiáng)度和沖擊韌性。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種降低無(wú)縫鋼管硬度的軟化方法，該方法包括兩個(gè)道次爐溫溫度的設(shè)定以及保溫時(shí)間的設(shè)定，具體為第一道次爐溫溫度的設(shè)定根據(jù)鋼管的壁厚，在該鋼管鋼種的兩相區(qū)AclAc3溫度的上限溫度區(qū)間，該鋼管鋼種的Ac3溫度為835°C，則第一道次爐溫可設(shè)定在800°C835"C之間，保溫3060分鐘，然后出爐空冷；第二道次爐溫溫度的設(shè)定在該鋼管鋼種的兩相區(qū)AclAc3溫度的下限溫度區(qū)間，該鋼管鋼種的Acl溫度為735'C，則第二道次爐溫可設(shè)定在735'C760。C之間，保溫4090分鐘，再出爐空冷；經(jīng)過(guò)上述兩個(gè)道次的回火軟化以后，洛氏硬度HRC值降到1016，達(dá)到了進(jìn)入下一工序的冷軋機(jī)組的承載負(fù)荷；通過(guò)上述冷軋工序的鋼管，再經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)工藝處理，該鋼管的縱向拉伸屈服強(qiáng)度能夠達(dá)到10681172MPa，0。C時(shí)夏比V型橫向沖擊值能達(dá)到70IOOJ，縱向沖擊值能達(dá)到100140J。本發(fā)明的效果是1、經(jīng)過(guò)兩個(gè)道次的回火軟化，鋼管的洛氏硬度HRC降至1016,抗拉強(qiáng)度低于700MPa。2、不需對(duì)現(xiàn)有的步進(jìn)式加熱爐進(jìn)行設(shè)備改造，兩個(gè)道次皆為恒溫加熱，加熱爐的溫度恒定，便于大生產(chǎn)操作和控制。3、軟化工藝便于連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。4、兩個(gè)道次保溫時(shí)間都較短，合金元素沒(méi)有在晶界大量析出，通過(guò)后續(xù)的調(diào)質(zhì)工藝能將強(qiáng)度和沖擊韌性都明顯提升。采用兩道次軟化后再調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度和韌性都較好，與熱軋態(tài)管不經(jīng)過(guò)軟化而直接調(diào)質(zhì)處理的性能相當(dāng)。改善了傳統(tǒng)爐冷軟化工藝后，再調(diào)質(zhì)處理強(qiáng)度和韌性顯著降低的狀況。具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一種降低無(wú)縫鋼管硬度的軟化方法是如何實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明旨在采用分步回火軟化法，降低這類(lèi)無(wú)縫鋼管的洛氏硬度HRC到1016，抗拉強(qiáng)度低于700MPa，為后續(xù)冷軋或冷拔創(chuàng)造條件，且便于連續(xù)化生產(chǎn)。本發(fā)明的方法對(duì)需要進(jìn)行冷軋或者冷拔的高鋼級(jí)管材的熱軋態(tài)硬度進(jìn)行軟化，且不影響后續(xù)調(diào)質(zhì)處理的性能。高鋼級(jí)鋼管管材采用C、Cr、Mo、Ni、Mn等合金作為主要強(qiáng)化元素，同時(shí)添加少量V、Nb、Ti等微合金元素。具體元素重量配比為..C:0.160.35%,Si:0.100.500%，Mn:o.151.45%，Cr:0.251.50%，Mo:0.151.25%，Ni:0.151.45%，Cu:0.O010.60%，V:0.0010.20%，Nb:0.0010.08%,Ti:0.0010.08%，W:0.0010.85%，B:0.00010.005%，Al:0.0050.06%。Ca:0.00010.06%。經(jīng)過(guò)電爐煉鋼，精煉，真空除氣，連鑄，加熱，穿孔，連軋，定徑，冷卻，降硬度軟化，冷軋或冷拔，熱處理，探傷等工序，最終得到高強(qiáng)度、高韌性、高尺寸精度的無(wú)縫鋼管。本發(fā)明的降低無(wú)縫鋼管硬度的軟化方法，該方法包括兩個(gè)道次爐溫溫度的設(shè)定以及保溫時(shí)間的設(shè)定，具體為第一道次爐溫溫度的設(shè)定根據(jù)鋼管的壁厚，在該鋼管鋼種的兩相區(qū)AclAc3溫度的上限溫度區(qū)間，該鋼管鋼種的Ac3溫度為835°C，則第一道次爐溫設(shè)定在800°C835°C，保溫3060分鐘，然后出爐空冷；第二道次爐溫溫度的設(shè)定在該鋼管鋼種的相區(qū)AclAc3溫度的下限溫度區(qū)間(例如該鋼管鋼種的Acl溫度為735°C，則第二道次爐溫設(shè)定在735。C76(TC之間)保溫4090分鐘，再出爐空冷；經(jīng)過(guò)上述兩個(gè)道次的回火軟化以后，洛氏硬度HRC值降到1016，達(dá)到了進(jìn)入下一工序的冷軋機(jī)組的承載負(fù)荷；通過(guò)上述冷軋工序的鋼管，再經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)工藝處理，該鋼管的縱向拉伸屈服強(qiáng)度能夠達(dá)到10681172MPa，(TC時(shí)夏比V型橫向沖擊值能達(dá)到70IOOJ，縱向沖擊值能達(dá)到100140J，具有較好的強(qiáng)度和沖擊韌性。所述兩個(gè)道次的爐溫溫度的設(shè)定可以是在兩個(gè)加熱爐內(nèi)，爐溫分別設(shè)定為第一個(gè)道次的爐溫和第二個(gè)道次的爐溫，所述鋼管在第一個(gè)道次的加熱爐保溫完成以后出爐空冷，空冷時(shí)間不限，然后進(jìn)入第二個(gè)道次的加熱爐，保溫完成后出爐空冷至室溫。所述兩個(gè)道次的爐溫溫度的設(shè)定可以是在一個(gè)加熱爐內(nèi)，先將該加熱爐爐溫設(shè)定為第一個(gè)道次的爐溫，所述鋼管在加熱爐保溫完成后出爐空冷，空冷時(shí)間不限，然后再將爐溫設(shè)定為第二個(gè)道次的爐溫，所述鋼管在加熱爐保溫完成后出爐空冷至室溫。釆用這種方法回火軟化由于高溫停留時(shí)間較短，合金元素沒(méi)有大量析出，通過(guò)后續(xù)的冷軋或者冷拔工序后再經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理能將強(qiáng)度和沖擊韌性都提高上來(lái)，己經(jīng)在實(shí)際中進(jìn)行了驗(yàn)證。表1中的"軟化前"描述的是本發(fā)明所述的高鋼級(jí)鋼管管材熱軋狀態(tài)的力學(xué)性能及微觀組織；表1中的"軟化后"描述的是本發(fā)明所述的高鋼級(jí)鋼管管材熱軋后再經(jīng)過(guò)本發(fā)明所述的兩個(gè)道次的回火軟化后的力學(xué)性能及微觀組織；如表1所示，經(jīng)過(guò)兩個(gè)道次的回火軟化，鋼管的洛氏硬度HRC降至16以下，抗拉強(qiáng)度低于700MPa。表1軟化前后鋼管性能對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>如表2所示，對(duì)比列出了15#鋼管調(diào)質(zhì)處理的力學(xué)性能。表2中所述的15#鋼管，來(lái)源于同一煉鋼爐，經(jīng)過(guò)煉鋼、連鑄、熱軋以后，再分別經(jīng)過(guò)不同的后續(xù)工藝處理，組成了五種不同的狀態(tài)；表2中所述的15#鋼管的調(diào)質(zhì)熱處理工藝相同，均為89091(TC水淬以及56065(TC的回火空冷；1#鋼管為熱軋態(tài)管直接進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的性能；2#鋼管為熱軋態(tài)管進(jìn)行傳統(tǒng)爐冷軟化后再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的性能，3#鋼管為熱軋態(tài)管進(jìn)行傳統(tǒng)爐冷軟化后，再冷軋成目標(biāo)尺寸規(guī)格，然后再調(diào)質(zhì)處理的性能；4#鋼管是熱軋態(tài)管采用兩道次軟化工藝后再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的性能，5#鋼管是熱軋態(tài)管采用兩道次軟化工藝后，再冷軋成目標(biāo)尺寸規(guī)格，然后再調(diào)質(zhì)處理的性能。可以看出(一)熱軋態(tài)管采用兩道次軟化后再調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度和韌性都較好，與熱軋態(tài)管不經(jīng)過(guò)軟化而直接調(diào)質(zhì)處理的性能相當(dāng)；(二)熱軋態(tài)管采用傳統(tǒng)爐冷軟化工藝后，再調(diào)質(zhì)處理強(qiáng)度和韌性就顯著降低；(三)冷軋工序?qū)︿摴艿恼{(diào)質(zhì)處理無(wú)明顯影響，軟化工藝的不同才是造成調(diào)質(zhì)處理后管材性能差異的主要影響因素。表2五種狀態(tài)下鋼管經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種降低無(wú)縫鋼管硬度的軟化方法，該方法包括兩個(gè)道次爐溫溫度的設(shè)定以及保溫時(shí)間的設(shè)定，具體為第一道次爐溫溫度的設(shè)定根據(jù)鋼管的壁厚，在該鋼管鋼種的兩相區(qū)Ac1～Ac3溫度的上限溫度區(qū)間，該鋼管鋼種的Ac3溫度為835℃，則第一道次爐溫可設(shè)定在800℃～835℃之間，保溫30～60分鐘，然后出爐空冷；第二道次爐溫溫度的設(shè)定在該鋼管鋼種的兩相區(qū)Ac1～Ac3溫度的下限溫度區(qū)間，該鋼管鋼種的Ac1溫度為735℃，則第二道次爐溫可設(shè)定在735℃～760℃之間，保溫40～90分鐘，再出爐空冷；經(jīng)過(guò)上述兩個(gè)道次的回火軟化以后，洛氏硬度HRC值降到10～16，達(dá)到了進(jìn)入下一工序的冷軋機(jī)組的承載負(fù)荷；通過(guò)上述冷軋工序的鋼管，再經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)工藝處理，該鋼管的縱向拉伸屈服強(qiáng)度能夠達(dá)到1068～1172MPa，0℃時(shí)夏比V型橫向沖擊值能達(dá)到70～100J，縱向沖擊值能達(dá)到100～140J。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟化方法，其特征是所述兩個(gè)道次的爐溫溫度的設(shè)定是在兩個(gè)加熱爐內(nèi)，爐溫分別設(shè)定為第一個(gè)道次的爐溫和第二個(gè)道次的爐溫，所述鋼管在第一個(gè)道次的加熱爐保溫完成以后出爐空冷，空冷時(shí)間不限，然后進(jìn)入第二個(gè)道次的加熱爐，保溫完成后出爐空冷至室溫o3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟化方法，其特征是所述兩個(gè)道次的爐溫溫度的設(shè)定是在一個(gè)加熱爐內(nèi)，先將該加熱爐爐溫設(shè)定為第一個(gè)道次的爐溫，所述鋼管在加熱爐保溫完成后出爐空冷，空冷時(shí)間不限，然后再將爐溫設(shè)定為第二個(gè)道次的爐溫，所述鋼管在加熱爐保溫完成后出爐空冷至室、〉曰7皿o全文摘要本發(fā)明涉及一種降低無(wú)縫鋼管硬度的軟化方法，該方法包括兩個(gè)道次爐溫溫度的設(shè)定以及保溫時(shí)間的設(shè)定，具體為第一道次爐溫溫度的設(shè)定；第二道次爐溫溫度的設(shè)定；經(jīng)過(guò)上述兩個(gè)道次的回火軟化以后，洛氏硬度HRC值降到10～16，達(dá)到了進(jìn)入下一工序的冷軋機(jī)組的承載負(fù)荷；通過(guò)上述冷軋工序的鋼管，再經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)工藝處理，該鋼管的縱向拉伸屈服強(qiáng)度能夠達(dá)到1068～1172MPa，0℃時(shí)夏比V型橫向沖擊值能達(dá)到70～100J，縱向沖擊值能達(dá)到100～140J。兩個(gè)道次皆為恒溫加熱，加熱爐的溫度恒定，便于連續(xù)化大生產(chǎn)操作和控制，生產(chǎn)效率高。合金元素沒(méi)有在晶界大量析出，改善了傳統(tǒng)爐冷軟化工藝后，再調(diào)質(zhì)處理強(qiáng)度和韌性顯著降低的狀況。文檔編號(hào)C21D8/10GK101597677SQ200910069529公開(kāi)日2009年12月9日申請(qǐng)日期2009年7月2日優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日發(fā)明者嚴(yán)澤生,付繼成,劉江成,史慶志,周家祥,周曉峰,宗衛(wèi)兵,張傳友,李效華,勇江,王青峰,章華明申請(qǐng)人:天津鋼管集團(tuán)股份有限公司