一种降低无缝钢管硬度的软化方法技术

本发明专利技术涉及一种降低无缝钢管硬度的软化方法，该方法包括两个道次炉温温度的设定以及保温时间的设定，具体为：第一道次炉温温度的设定；第二道次炉温温度的设定；经过上述两个道次的回火软化以后，洛氏硬度ＨＲＣ值降到１０～１６，达到了进入下一工序的冷轧机组的承载负荷；通过上述冷轧工序的钢管，再经过调质工艺处理，该钢管的纵向拉伸屈服强度能够达到１０６８～１１７２ＭＰａ，０℃时夏比Ｖ型横向冲击值能达到７０～１００Ｊ，纵向冲击值能达到１００～１４０Ｊ。两个道次皆为恒温加热，加热炉的温度恒定，便于连续化大生产操作和控制，生产效率高。合金元素没有在晶界大量析出，改善了传统炉冷软化工艺后，再调质处理强度和韧性显著降低的状况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造无缝钢管的方法，特别是一种降低无缝钢管硬度的 软化方法。
技术介绍
对于尺寸精度(包括外径和壁厚精度)要求很严格的无缝钢管，采用 普通的热轧工艺无法达到±5%的精度要求。通常的做法是先将圆铸坯热 轧成一个与成品管规格相近的热轧态中间规格，然后再进一步冷轧或者冷 拔成所需要的成品管规格。这样才能保证尺寸精度的要求。然后对于一些高强度高韧性的钢管，由于合金化的需要，在成分设计时添加了较多的Cr、 Mo、 Mn、 Ni、 V、 Nb、 Ti等合金成分。这些合金加入 以后，热轧态组织以贝氏体或马氏体为主，洛氏硬度HRC在25 45，这么 高的硬度对后续的进一步冷加工，如冷轧或冷拔造成了困难。而且，采取 普通的高温回火软化工艺，硬度很难降到冷轧所需的硬度。采用退火软化 工艺，则生产效率很低，不适合无缝管的连续化生产。这类热轧态无缝钢管，如果按照传统的退火软化方法长时间的高温 (部分或全部奥氏体化温度)保温处理然后再缓慢冷却至室温，虽然硬度 能够降到很低，但是这种软化方法使得保温和冷却过程中大量的合金元素 Cr、 Mo、 Mn、以及Nb、 V、 Ti等微合金元素从晶粒内部析出到晶界上，并 以粗大的碳化物形式在晶界网状分布，弱化了晶界的结合力，降低了材料 冲击功，而且这些起强化作用的合金元素在晶界析出以后，材料的强度也 随之降低。实验已经证明，通过后续的调质工艺不能使这些合金元素完全 回溶到晶内去，材料的强度和韧性都受到了严重影响。上述传统的长时间高温保温处理或者长时间的高温(部分或全部奥氏 体化温度)保温，然后再缓慢冷却至室温导致的生产效率低下，存在软化 后合金元素在晶界大量析出、钢管表面氧化脱碳严重、调质处理后性能不 佳、能源设备消耗较大等缺陷。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种降 低无缝钢管硬度的软化方法，以利于达到目的之一，将硬度很高的热轧态钢管软化成洛氏硬度服C值至10 16之间，抗拉强度低于700MPa，便于后 续冷轧或者冷拔；目的之二，不对现有的步进式加热炉进行设备改造；目 的之三，软化工艺便于连续化生产，保证生产效率；目的之四，软化工艺 不造成合金元素在晶界的大量析出，冷轧或者冷拔完成以后，通过调质热 处理能使钢管达到较高的强度和冲击韧性。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种降低无缝钢管硬 度的软化方法，该方法包括两个道次炉温温度的设定以及保温时间的设定， 具体为第一道次炉温温度的设定根据钢管的壁厚，在该钢管钢种的两相区Acl Ac3温度的上限温度区 间，该钢管钢种的Ac3温度为835°C，则第一道次炉温可设定在800°C 835 "C之间，保温30 60分钟，然后出炉空冷；第二道次炉温温度的设定在该钢管钢种的两相区Acl Ac3温度的下限温度区间，该钢管钢种的 Acl温度为735'C，则第二道次炉温可设定在735'C 760。C之间，保温40 90分钟，再出炉空冷；经过上述两个道次的回火软化以后，洛氏硬度HRC值降到10 16，达 到了进入下一工序的冷轧机组的承载负荷；通过上述冷轧工序的钢管，再经过调质工艺处理，该钢管的纵向拉伸屈服强度能够达到1068 1172MPa， 0。C时夏比V型横向冲击值能达到70 IOOJ，纵向冲击值能达到100 140J。 本专利技术的效果是1、 经过两个道次的回火软化，钢管的洛氏硬度HRC降至10 16,抗拉强度低于700MPa。2、 不需对现有的步进式加热炉进行设备改造，两个道次皆为 恒温加热，加热炉的温度恒定，便于大生产操作和控制。3、 软化工艺便于连续化生产，生产效率高。4、 两个道次保温时间都较短，合金元素没有在晶界大量析出， 通过后续的调质工艺能将强度和冲击韧性都明显提升。采用两道次软化后 再调质处理，强度和韧性都较好，与热轧态管不经过软化而直接调质处理 的性能相当。改善了传统炉冷软化工艺后，再调质处理强度和韧性显著降 低的状况。具体实施例方式下面，结合实施例详细说明本专利技术的一种降低无缝钢管硬度的软化方 法是如何实现的。本专利技术旨在采用分步回火软化法，降低这类无缝钢管的洛氏硬度HRC 到10 16，抗拉强度低于700MPa，为后续冷轧或冷拔创造条件，且便于连 续化生产。本专利技术的方法对需要进行冷轧或者冷拔的高钢级管材的热轧态 硬度进行软化，且不影响后续调质处理的性能。高钢级钢管管材采用C、 Cr、 Mo、 Ni、 Mn等合金作为主要强化元素， 同时添加少量V、 Nb、 Ti等微合金元素。具体元素重量配比为..C: 0. 16 0.35%, Si: 0. 10 0. 500%， Mn: o. 15 1.45%， Cr: 0. 25 1.50%， Mo: 0. 15 1.25%， Ni: 0. 15 1.45%， Cu: 0.O01 0. 60%， V: 0. 001 0.20%， Nb: 0. 001 0. 08%, Ti: 0. 001 0. 08%， W: 0. 001 0. 85%， B: 0. 0001 0.005%， Al: 0. 005 0. 06%。 Ca: 0. 0001 0. 06% 。经过电炉炼钢，精炼，真空除气，连铸，加热，穿孔，连轧，定径， 冷却，降硬度软化，冷轧或冷拔，热处理，探伤等工序，最终得到高强度、 高韧性、高尺寸精度的无缝钢管。本专利技术的降低无缝钢管硬度的软化方法，该方法包括两个道次炉温温度的设定以及保温时间的设定，具体为 第一道次炉温温度的设定根据钢管的壁厚，在该钢管钢种的两相区Acl Ac3温度的上限温度区 间，该钢管钢种的Ac3温度为835°C，则第一道次炉温设定在800°C 835 °C，保温30 60分钟，然后出炉空冷；第二道次炉温温度的设定在该钢管钢种的相区Acl Ac3温度的下限温度区间(例如该钢管钢种 的Acl温度为735°C ，则第二道次炉温设定在735。C 76(TC之间)保温40 90分钟，再出炉空冷；经过上述两个道次的回火软化以后，洛氏硬度HRC值降到10 16，达 到了进入下一工序的冷轧机组的承载负荷；通过上述冷轧工序的钢管，再经过调质工艺处理，该钢管的纵向拉伸屈 服强度能够达到1068 1172MPa， (TC时夏比V型横向冲击值能达到70 IOOJ，纵向冲击值能达到100 140J，具有较好的强度和冲击韧性。所述两个道次的炉温温度的设定可以是在两个加热炉内，炉温分别设 定为第一个道次的炉温和第二个道次的炉温，所述钢管在第一个道次的加 热炉保温完成以后出炉空冷，空冷时间不限，然后进入第二个道次的加热 炉，保温完成后出炉空冷至室温。所述两个道次的炉温温度的设定可以是在一个加热炉内，先将该加热 炉炉温设定为第一个道次的炉温，所述钢管在加热炉保温完成后出炉空冷， 空冷时间不限，然后再将炉温设定为第二个道次的炉温，所述钢管在加热 炉保温完成后出炉空冷至室温。釆用这种方法回火软化由于高温停留时间较短，合金元素没有大量析 出，通过后续的冷轧或者冷拔工序后再经过调质热处理能将强度和冲击韧 性都提高上来，己经在实际中进行了验证。表1中的"软化前"描述的是本专利技术所述的高钢级钢管管材热轧状态的力学性能及微观组织；表1中的"软化后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低无缝钢管硬度的软化方法，该方法包括两个道次炉温温度的设定以及保温时间的设定，具体为：　第一道次炉温温度的设定　根据钢管的壁厚，在该钢管钢种的两相区Ａｃ１～Ａｃ３温度的上限温度区间，该钢管钢种的Ａｃ３温度为８３５℃，则第一 道次炉温可设定在８００℃～８３５℃之间，保温３０～６０分钟，然后出炉空冷；　第二道次炉温温度的设定　在该钢管钢种的两相区Ａｃ１～Ａｃ３温度的下限温度区间，该钢管钢种的Ａｃ１温度为７３５℃，则第二道次炉温可设定在７３５℃～７６０℃ 之间，保温４０～９０分钟，再出炉空冷；　经过上述两个道次的回火软化以后，洛氏硬度ＨＲＣ值降到１０～１６，达到了进入下一工序的冷轧机组的承载负荷；　通过上述冷轧工序的钢管，再经过调质工艺处理，该钢管的纵向拉伸屈服强度能够达到１０６ ８～１１７２ＭＰａ，０℃时夏比Ｖ型横向冲击值能达到７０～１００Ｊ，纵向冲击值能达到１００～１４０Ｊ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周家祥，张传友，江勇，宗卫兵，刘江成，史庆志，李效华，章华明，周晓峰，严泽生，付继成，王青峰，
申请(专利权)人：天津钢管集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]