一种稀土微合金化大口径铬钼系无缝钢管的制造方法与流程

本发明属于冶金材料，尤其涉及一种稀土微合金化大口径铬钼系无缝钢管的制造方法。

背景技术：

1、随着气体、汽车工业的发展，气瓶行业也随之迅速发展，气瓶的需求量越来越大。氧气、氮气、氩气、乙炔、液化石油气等工业气瓶、民用气瓶用量常年稳定，矿山、冶金、化工、建筑、医疗行业持续消耗，市场空间持续扩大。新能源带动爆发式增量，车载氢瓶、储氢瓶、加氢站高压气瓶快速普及，氢能产业的发展带动高压无缝钢管需求大幅提升；新能源汽车的大量面市使车载天然气（cng）气瓶、车载储气瓶用量逐年上涨；储能、特种气体如半导体、光伏、电子行业高纯气体需求激增，带动高端气瓶钢管需求。消防气瓶、灭火器、潜水气瓶、医疗气瓶、军工及航空特种气瓶需求稳步增加。

2、国内可生产气瓶无缝钢管生产机组统计情况见表1。

3、表1 国内无缝钢管机组统计

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5、表2 国内主要钢企高压气瓶无缝钢管开发情况

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7、近几年来, 随着工业气体特别是天然气的使用量迅速增长，而现代汽车工业的迅猛发展，天然气代替汽油和柴油为汽车燃料以降低尾气污染物的排放已成为趋势。因此，如何实现气体的快速、高效和便捷输送成为工业气体行业关注的焦点，为大口径高压气瓶管的生产带来了巨大的商机。

8、研发大口径气瓶无缝钢管意义非常重大。本专利研究的稀土微合金化大口径铬钼系无缝钢管作为高压气瓶的重要原材料,可以完善企业在高压气瓶领域用无缝管产品市场的种类，提升产品的档次，增加市场竞争力，同时将为企业带来较大的经济效益与社会效益。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种稀土微合金化大口径铬钼系无缝钢管的制造方法，针对铬钼系产品的使用条件，本发明以中c，低mn为基础，加入cr、mo等微合金元素，通过炼钢、轧管等工艺生产出抗拉强度（rm）目标值890mpa,实测值995 mpa～1050 mpa；屈服强度（rp0.2）目标值大于755mpa,实测值840mpa～920mpa，延伸率（a） 目标值大于14%,实测值16%；-50℃实验环境下v型全尺寸纵向冲击功目标值大于60j,实测值达到110j的机加工用热轧无缝管。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种稀土微合金化大口径铬钼系无缝钢管的制造方法，生产工艺：高炉铁水→铁水预处理→转炉冶炼→lf炉外精炼→vd真空处理→连铸→铸坯缓冷→入库→连铸坯→锯切→环形炉加热→穿孔→连轧→脱管→定（张减）径→冷床→锯切→矫直→漏磁探伤→超声波探伤→检查→热处理→测长、称重、喷标→包装入库→出厂；其特征在于：

4、炼钢过程采用“lf+vd”，以保证铸坯的洁净度；转炉冶炼的终渣碱度≥3.0，必须做好终点碳的控制，不能过氧化和超低碳出钢，转炉终点控制目标：c≥0.06%、p≤0.010%，出钢温度1600～1620℃，全程按lf精炼的要求吹氩，控制吹氩强度，保持钢液蠕动且不得裸露钢液，精炼后期进行成分微调，按比例添加稀土合金；真空处理后软吹时间≥13min，同时应注意弱搅拌效果，不能裸露钢水，必须做好钢液非金属夹杂物的去除；

5、连铸钢水过热度15℃～35℃；采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌工艺，抑制凝固末期富含杂质钢水向中心流动来减轻中心偏析；

6、热轧工艺：

7、将铸坯出炉温度控制在1260～1280℃；穿孔时严格控制推钢咬入、穿孔、抱辊抱管及抛钢的平稳性；在奥氏体再结晶区进行粗轧，为了充分细化原始奥氏体晶粒，尽量做到大压下量轧制，在设备参数允许的条件下，加大粗轧阶段总变形量；通过三辊限动芯棒连轧机组pqf结合高端热轧控制技术得到不同尺寸的高精度的优质管体；

8、热处理工艺：

9、热处理采用淬火+回火，淬火870±5℃，水淬，保温时间20-40分，回火600±5℃，保温时间50-70分，空冷；

10、其化学元素质量百分含量如下：c 0.30-0.37%；si 0.20～0.35%；mn 0.60-0.80%；p≤0.015%；s≤0.005%；cr 0.95-1.20%，mo 0.15-0.25%；re加入量0.002%；其余为fe和不可避免的杂质，质量分数共计为100％。

11、进一步的，热处理采用淬火+回火，淬火870℃，水淬，保温时间30分，回火600℃，保温时间60分，空冷。

12、进一步的，其化学元素质量百分含量如下：c 0.34%；si 0.27%；mn 0.62%；p0.008%；s 0.002%；cr 1.00%，mo 0.22%；re加入量0.002%；其余为fe和不可避免的杂质，质量分数共计为100％。

13、进一步的，其化学元素质量百分含量如下：c 0.32%；si 0.26%；mn 0.61%；p0.007%；s 0.002%；cr 0.97%，mo 0.21%；re加入量0.002%；其余为fe和不可避免的杂质，质量分数共计为100％。

14、进一步的，其化学元素质量百分含量如下：c 0.32%；si 0.29%；mn 0.69%；p0.007%；s 0.003%；cr 0.96%，mo 0.22%；re加入量0.002%；其余为fe和不可避免的杂质，质量分数共计为100％。

15、进一步的，其化学元素质量百分含量如下：c 0.33%；si 0.28%；mn 0.66%；p0.007%；s 0.003%；cr 0.97%，mo 0.21%；re加入量0.002%；其余为fe和不可避免的杂质，质量分数共计为100％。

16、进一步的，其化学元素质量百分含量如下：c 0.32%；si 0.30%；mn 0.65%；p0.008%；s 0.005%；cr 0.96%，mo 0.23%；re加入量0.002%；其余为fe和不可避免的杂质，质量分数共计为100％。

17、碳(c)：碳元素是钢中最有效的强化元素，适当的增加钢中碳含量有利于提髙材料的强度，同时韧性将会下降。碳可强化固溶体，更主要的是能与多种合金元素生成不同类型的碳化物，提高钢的热稳定性和耐磨性，也是影响碳当量的重要元素，进而影响工程机械的焊接性能。本发明对碳含量进行适当的控制，在保障强度的同时，提高了钢的韧性，对本发明来说，c含量0.30-0.37%。

18、硅（si）：在钢中主要以固溶态存在，以固溶强化为主，不形成碳氮化物，能显著提高铁素体的体积分数及强化铁素体组织。对本发明来说，si 含量0.20～0.35%。

19、锰（mn）：可脱o、s，增加拉伸强度、韧性，改善非调质钢的强韧性的重要合金元素，增加mn含量,将降低钢的共析成分碳的含量，导致珠光体的量增多，且细化珠光体团及珠光体的片层间距，同时能细化铁素体晶粒，从而提高钢的强韧性，但是mn含量的增加，提高了珠光体的体积分数，使韧性降低，强韧性处于矛盾的状态。对本发明来说，mn含量范围为0.60-0.80%。

20、铬（cr）：铬与铁形成连续固溶体，铬与碳形成多种碳化物，与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等。cr能提高钢的热力学稳定性，提高钢的强度和硬度，同时加入其他合金元素时，效果较显著，显著提高钢的脆性转变温度减缓奥氏体的分解速度，显著提高钢的淬透性，但亦增加钢的回火脆性倾向。因此，本发明cr含量0.95-1.20%。

21、钼（mo）：mo能缩小γ区，强烈抑制先共析铁素体的析出和长大过程，促进高密度位错亚结构的针状铁素体的形成，对控制相变组织起重要作用，使组织进一步细化，通过组织的相变强化来提高钢的强度；在调质钢中，mo还可以提高钢的淬透性，防止或降低钢的回火脆性，提高钢的回火稳定性；另外因mo是大原子半径元素，少量加入可以有效增加钢的抗局部腐蚀和抗氯离子腐蚀性，还可以提高钢的抗硫化氢腐蚀能力。因此，本发明mo含量0.15-0.25%。

22、稀土（re）：适量稀土元素加入钢中后，有利于净化钢液，细化晶粒，增大晶粒生长阻力，抑制柱状晶的生长，改变夹杂物的性质、形态和分布，从而提高钢的各项性能。因此，本发明中re加入量0.002%。

23、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

24、本发明提供了一种大口径铬钼系无缝钢管及其制造方法，合金元素的合理选择，恰当的元素含量配比，使钢种具有较低的成本，且易于生产，合理的冶炼连铸工艺、轧制工艺使钢管具有较高的强度、优异的冲击韧性、高的尺寸精度。本发明是气瓶的最主要原材料，可广泛应用工业生产等领域，是各种高压气瓶、蓄能器等能源行业的专用原料，具有易生产、低成本、性能优良的特点。