一种耐磨无缝钢管材料及其制备方法
【专利摘要】一种耐磨无缝钢管材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：C0.06-0.10、Si0.3-0.5、Mn1.7-2.0、Cu0.2-0.4、Zr0.1-0.3、Ni0.5-0.8、Hf0.1-0.3、Y0.02-0.04、Sr0.02-0.03、P≤0.015、S≤0.006、余量为Fe及不可避免的杂质。本发明钢管材料强度高、韧性好，焊接和加工性能好，通过添加Zr、Y等元素，使得合金的耐磨性好；通过合理控制热处理温度，提高了钢管材料的综合力学性能，提高了安全系数；本发明精炼剂能与钢液进行充分物化反应，达到脱氧、脱硫、脱磷、改善夹杂物形态目的，提高钢的纯净度，金属收得率和钢管成材率得到提高。
【专利说明】一种耐磨无缝钢管材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种耐磨无缝钢管材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]钢管不仅用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器，它还是一种经济钢材。从人们的日常用具、家具、供排水、供气、通风和采暖设施到各种农机用具的制造、地下资源的开发、国防和航天所用枪炮、子弹、导弹、火箭等都离不开钢管。
[0003]随着生产技术不断进步，人民生活水平的提高，对钢管的质量要求越来越高，不但要求有更高的强度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性、耐高温、弹性好、抗弯曲、耐冲击、好的韧性、不易发生裂纹，提高安全性能，而且还需要有良好的加工性，降低经济成本，提高产品的竞争力，还需要进一步提高钢管的质量，尤其是针对不同用途研发不同性能的钢管材料。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种耐磨无缝钢管材料及其制备方法，该钢管材料强度高、韧性好，焊接和加工性能好，耐磨性好。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种耐磨无缝钢管材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:C 0.06-0.10、Si0.3-0.5、Mnl.7-2.0、Cu0.2-0.4、Zr0.1-0.3、Ni0.5-0.8、Hf0.1-0.3、Y0.02-0.04、Sr0.02-0.03、P ( 0.015、S ( 0.006、余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0006]所述的耐磨无缝钢管材料的生产方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)将生铁送入炉中加精炼剂进行一次精炼、添加合金成分、加精炼剂进行二次精炼、测并调整化学元素成分含量至合格，真空脱气、连铸圆管坯，再进行退火处理，制得坯料；
(2)合金化过程中首先将合金与生铁铸成合金块，再分批投放；合金块的成分和投放顺序为(I) S1、Cu、Fe ; (2) N1、Y、Fe ; (3) Zr、Hf、Fe ; (4)其他合金元素和Fe ;投放间隔的时间为24-26分钟,投放后吹IS搅拌均匀；
(3)加热穿孔，将所述坯料加热至1175-1185°C下穿孔，得到管坯，并且控制穿孔偏心率小于7% ；
(4)热处理。
[0007]所述的热处理是:将管坯以25_26°C /s速度加热到800_820°C，保温30-40分钟，再以27-290C /s速度加热到1010-1020 °C，保温8-10分钟，再以240-260°C /小时速度降温到50-900C ;再以23-250C /s速度加热到630-640°C，保温30-40分钟，再以23-25°C /s速度加热到930-940°C，保温1-1.5小时，再以240-250°C /s速度喷淋降温到300-310。。，再以190-200°C /s速度喷淋降温到60-90°C;再以21_23°C /s速度加热到550_560°C，保温
2-3小时，取出空冷即得。
[0008]所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:废铁粉末20-24、纳米二氧化钛0.5-1、纳米云母粉0.5-1、独居石3-5、氧化钡2-4、氧化钙6-8、三氧化二铬2_4、膨胀石墨4_6 ;制备方法是将独居石粉碎，与废铁粉末加热至熔融状态，加入独居石、氧化钡、氧化钙、三氧化二铬、膨胀石墨搅拌均匀，在真空中脱气；将所得粉末在0.7-lKpa下压制成坯，然后，在1210-1240°C下煅烧1-2小时，冷却后，再粉碎成100-200目粉末，与其他剩余成分混合均匀，即得。
[0009]本发明的有益效果
本发明钢管材料强度高、韧性好，焊接和加工性能好，通过添加Zr、Y等元素，使得合金的耐磨性好；通过合理控制热处理温度，提高了钢管材料的综合力学性能，提高了安全系数；本发明精炼剂能与钢液进行充分物化反应，达到脱氧、脱硫、脱磷、改善夹杂物形态目的，提高钢的纯净度，金属收得率和钢管成材率得到提高。
【具体实施方式】
[0010]一种耐磨无缝钢管材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:C
0.06-0.10、Si0.3-0.5、Mnl.7-2.0、Cu0.2-0.4、Zr0.1-0.3、Ni0.5-0.8、Hf0.1-0.3、Y0.02-0.04、Sr0.02-0.03、P ( 0.015、S ( 0.006、余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0011]所述的耐磨无缝钢管材料的生产方法，包括以下步骤:
(1)将生铁送入炉中加精炼剂进行一次精炼、添加合金成分、加精炼剂进行二次精炼、测并调整化学元素成分含量至合格，真空脱气、连铸圆管坯，再进行退火处理，制得坯料；
(2)合金化过程中首先将合金与生铁铸成合金块，再分批投放；合金块的成分和投放顺序为(I) S1、Cu、Fe ; (2) N1、Y、Fe ; (3) Zr、Hf、Fe ; (4)其他合金元素和Fe ;投放间隔的时间为25分钟,投放后吹IS搅拌均匀；
(3)加热穿孔，将所述坯料加热至1180°C下穿孔，得到管坯，并且控制穿孔偏心率小于
7% ；
(4)热处理。
[0012]所述的热处理是:将管坯以25°C /s速度加热到810°C，保温35分钟，再以28°C /s速度加热到1015 °C，保温9分钟，再以250°C /小时速度降温到70°C;再以24°C /s速度加热到635°C，保温35分钟，再以24°C /s速度加热到935°C，保温1.3小时，再以245°C /s速度喷淋降温到305°C，再以195°C /s速度喷淋降温到70°C;再以22°C /s速度加热到555°C，保温2.5小时，取出空冷即得。
[0013]所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:废铁粉末22、纳米二氧化钛0.7、纳米云母粉0.8、独居石4、氧化钡3、氧化钙7、三氧化二铬3、膨胀石墨5 ;制备方法是将独居石粉碎，与废铁粉末加热至熔融状态，加入独居石、氧化钡、氧化钙、三氧化二铬、膨胀石墨搅拌均匀，在真空中脱气；将所得粉末在0.SKpa下压制成坯，然后，在1230°C下煅烧1.5小时，冷却后，再粉碎成150目粉末，与其他剩余成分混合均匀，即得。
[0014]采用本实施例的耐磨无缝钢管材料制成壁厚为4.2mm的钢管，可以承受19Mpa以上的压力而不爆管，屈服强度798MPa，抗拉强度在856MPa，硬度(HV)238，冲击吸收功48J，冲击韧性59J/cm2，延伸率15.6%。
【权利要求】
1.一种耐磨无缝钢管材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:C 0.06-0.10、Si0.3-0.5、Mnl.7-2.0、Cu0.2-0.4、Zr0.1-0.3、Ni0.5-0.8、Hf0.1-0.3、Y0.02-0.04、Sr0.02-0.03、P ( 0.015、S ( 0.006、余量为 Fe 及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的耐磨无缝钢管材料的生产方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将生铁送入炉中加精炼剂进行一次精炼、添加合金成分、加精炼剂进行二次精炼、测并调整化学元素成分含量至合格，真空脱气、连铸圆管坯，再进行退火处理，制得坯料； (2)合金化过程中首先将合金与生铁铸成合金块，再分批投放；合金块的成分和投放顺序为(I) S1、Cu、Fe ; (2) N1、Y、Fe ; (3) Zr、Hf、Fe ; (4)其他合金元素和Fe ;投放间隔的时间为24-26分钟,投放后吹IS搅拌均匀； (3)加热穿孔，将所述坯料加热至1175-1185°C下穿孔，得到管坯，并且控制穿孔偏心率小于7% ； (4)热处理。
3.根据权利要求2所述的耐磨无缝钢管材料的生产方法，其特征在于:所述的热处理是:将管坯以25-26°C /s速度加热到800-820°C，保温30-40分钟，再以27-29°C /s速度加热到1010-1020 °C ，保温8-10分钟，再以240-260°C/小时速度降温到50-90°C ；再以23-25 °C /s速度加热到630-640°C，保温30-40分钟，再以23-25 °C /s速度加热到930-940 V，保温1-1.5小时，再以240-250 °C /s速度喷淋降温到300-310 °C，再以190-2000C /s速度喷淋降温到60-90°C ;再以21_23°C /s速度加热到550-560°C，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的耐磨无缝钢管材料的生产方法，其特征在于:所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:废铁粉末20-24、纳米二氧化钛0.5-1、纳米云母粉0.5-1、独居石3-5、氧化钡2-4、氧化钙6-8、三氧化二铬2-4、膨胀石墨4_6 ;制备方法是将独居石粉碎，与废铁粉末加热至熔融状态，加入独居石、氧化钡、氧化钙、三氧化二铬、膨胀石墨搅拌均匀，在真空中脱气；将所得粉末在0.7-lKpa下压制成坯，然后，在1210-1240°C下煅烧1_2小时，冷却后，再粉碎成100-200目粉末，与其他剩余成分混合均匀，即得。
【文档编号】C22C38/16GK103789629SQ201410018588
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】杨五和 申请人:安徽省杨氏恒泰钢管扣件加工有限公司