專利名稱：大口徑厚壁無縫鋼管的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種大口徑厚壁無縫鋼管，尤其是涉及大型鋼構(gòu)建筑、橋梁用大口徑厚壁無縫鋼管的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
據(jù)報道，鋼構(gòu)建筑是21世紀新型節(jié)能環(huán)保建筑的典范，發(fā)達國家早在八、九十年代即大量興建，它不但能滿足單體建筑造型新穎獨特、大跨度、重量輕、抗震性能好的要求，而且構(gòu)件在工廠制造，減少現(xiàn)場工作量，尺寸精度高，建設(shè)周期短，現(xiàn)場安裝施工方便，在若干年后，可回收利用，同時建造和拆除時污染少。鋼管是鋼架結(jié)構(gòu)中重要結(jié)構(gòu)材料。因此，鋼管對整個網(wǎng)架的受力性能、制作安裝、工程進度、用鋼量指標以及工程造價都有直接影響。目前，鋼架結(jié)構(gòu)的大口徑厚壁管普遍采用Q235、Q345或普通低合金鋼厚板卷制焊接而成，采用這種鋼管存在材料利用率不高、變形量難以預(yù)測、焊接殘余應(yīng)力無消除、焊接難度大等缺點。為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的就是要提供一種大口徑厚壁無縫鋼管的生產(chǎn)工藝，采用一次澆注成形，并可根據(jù)設(shè)計要求，制作出多種大口徑非標厚壁的鋼管，公稱外徑800～1600，壁厚40～160，采用電弧爐熔煉，同時加入鉬元素、稀土元素，增加其強度和剛度及淬透性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，大口徑厚壁無縫鋼管的生產(chǎn)工藝，該鋼管的主要成份為(按重量百分比計)Ni≤0.30、Mo≤0.15、Cr≤0.30、S≤0.015、P≤0.02、Mn＝1.10～1.50、Si＝0.20～0.50、C＝0.15～0.23、Re＝0.20～0.35，余量為Fe，其特征在于(1)爐料配備及金屬液的冶煉以碳素鋼的鋼錠切頭或邊角料為主要爐料；輔以低P、S含量的鐵合金采用電弧爐進行熔煉；在熔化期提前進行吹氧，并將吹氧過程一直持續(xù)到氧化期終了時；同時在熔氧期采用特效脫磷劑造渣；然后進行還原造渣操作程序為白渣——電石渣——白渣；(2)鑄造工藝采用臥式離心鑄造；(3)澆注工藝在出鋼時，在盛鋼桶中加入0.2-0.35％的重稀土鈰對鋼水進行孕育，同時鎮(zhèn)靜5S以上時間，然后進行澆注；(4)熱處理工藝對澆注的產(chǎn)品毛坯進行正火+回火熱處理。
本發(fā)明采用優(yōu)質(zhì)低合金鋼經(jīng)離心澆鑄而成，化學成份設(shè)計合理，通過一定的熱處理工藝來保證其良好的機械性能抗拉強度δb≥500MPa，屈服強度δs≥300MPa、延伸率≥24％。
具體實施例方式本發(fā)明所述大口徑厚壁無縫鋼管的生產(chǎn)工藝，該鋼管的主要成份為(按重量百分比計)Ni≤0.30、Mo≤0.15、Cr≤0.30、S≤0.015、P≤0.02、Mn＝1.10～1.50、Si＝0.20～0.50、C＝0.15～0.23、Re＝0.20～0.35，余量為Fe，具體實施時
1、爐料配備及金屬液的冶煉在金屬爐料的配備方面，由于產(chǎn)品的化學成份和綜合機械性能等方面的要求均系具有良好的焊接性能的優(yōu)質(zhì)合金鋼范疇，特別是要求Cr、Ni、Cu、Mo、V等殘余元素總量不超過1％，所以爐料的配備主要以優(yōu)質(zhì)碳素鋼的鋼錠切頭或邊角料為主；輔以低P、S含量的鐵合金及輔料進行熔煉，以保證其材質(zhì)化學成份合格。
金屬液的冶煉方面，根據(jù)相關(guān)的DIN德國標準，JIS日本標準以及ANSI/ASTM美國標準的有關(guān)闡述，采用電弧爐堿性氧化法熔煉工藝，本發(fā)明的冶煉工藝能滿足產(chǎn)品材質(zhì)的冶煉要求，整個冶煉過程由熔化期、氧化期、還原期、出鋼鎮(zhèn)靜等四個工步組成。
在冶煉過程中打破傳統(tǒng)工藝，采用先進的熔氧結(jié)合工藝，在熔化期提前進行吹氧，并將吹氧過程一直持續(xù)到氧化期終了，即將熔化與氧化結(jié)合為一個連續(xù)的過程，此工藝與傳統(tǒng)工藝相比，大大地降低了鋼液中的氫的含量，避免了因鋼液含氫而造成產(chǎn)品氣孔缺陷。同時在熔氧期采用脫磷劑造渣，通過吹氧，獲得脫磷效果較好的較高堿度和較高氧化鐵含量的爐渣。在氧化期終了時有目的地將鋼液中P的含量控制在0.005％以下。再者，在熔化期提前吹氧，有足夠的時間通過吹氧法進行脫碳，使氧化期終了時，鋼液的碳含量達到痕跡值。同時由于連續(xù)的吹氧操作，可以在氧化末期獲得較高的鋼液溫度，為鋼液進入還原期打下良好的基礎(chǔ)。
熔煉過程中還原期的主要任務(wù)是有效地脫氧、脫硫，并調(diào)整好鋼液的化學成份和鋼液溫度，使之達到出鋼的要求。主要操作是通過渣況的改變，進行有效地脫硫、脫氧過程，造渣操作程序為白渣-電石渣-白渣。由于在氧化末期已獲得了較高的鋼液溫度，首次白渣可創(chuàng)造良好的脫硫條件，將鋼液的S含量控制在痕跡值范圍，即S≤0.015％。電石渣的操作，主要目的是有利于鋼液的脫氧，配合鐵合金的加入，將鋼液中含氧量大幅度降低。最后還原成白渣，并及時調(diào)整其化學成份達到規(guī)定要求。
出鋼時，在底注式盛鋼桶中加入0.20～0.35％重稀土鈰對鋼水進行孕育，以利于細化鋼的晶粒，為產(chǎn)品的熱處理工藝打好基礎(chǔ)。
2、澆注工藝鋼液冶煉還原期結(jié)束，所有的化學成份均符合標準要求后，對鋼液進行終脫氧。同時在紅熱的盛鋼桶中加入稀土出鋼。出鋼操作時鋼渣同流以進一步保證脫硫效果。
鋼液在盛鋼桶內(nèi)得到了稀土孕育，同時鎮(zhèn)靜5秒以上時間以利鋼液中雜質(zhì)的上浮凈化，保證鋼液的純凈和成份均勻。利用底注式鋼包澆注，保證了鋼渣不隨鋼流入型腔，使產(chǎn)品毛坯無夾渣現(xiàn)象。同時減少了鋼液的吸氣時間，保證產(chǎn)品成形過程中無氣孔缺陷產(chǎn)生。
離心澆注時，主要從轉(zhuǎn)速、涂襯、金屬液溫度、金屬液定量、冷卻等工步控制其質(zhì)量。首先，根據(jù)鑄件要求確定其鑄型轉(zhuǎn)速，鑄型上涂料或履樹脂砂前清理和預(yù)熱，并嚴格控制鑄型溫度及涂料層履砂層的厚度，澆注時嚴格掌握合金液的溫度，定量或準確掌握好澆注速度。同時，由于厚壁鋼管過熱量大，模型極易受熱變形，在澆注過程中采用水冷形式，并掌握好冷卻強度，鑄件取出后，控制好鑄型工作溫度，準備澆下一個鑄件。
3、熱處理工藝大口徑厚壁無縫鋼管要求具有良好的綜合性能，同時要求其無內(nèi)應(yīng)力存在，所以有必要對其進行熱處理。主要采用的熱處理方法正火+回火熱處理方式。在熱處理操作中，關(guān)鍵是控制產(chǎn)品的冷卻速度。針對較大件的熱處理，采用強風冷卻，以達到所需的冷卻速度，保證材質(zhì)在相變過程中得到細化的晶粒，然后通過高溫回火達到產(chǎn)品所需的綜合性能。
權(quán)利要求
1.大口徑厚壁無縫鋼管的生產(chǎn)工藝，該鋼管的主要成份為(按重量百分比計)Ni≤0.30、Mo≤0.15、Cr≤0.30、S≤0.015、P≤0.02、Mn＝1.10～1.50、Si＝0.20～0.50、C＝0.15～0.23、Re＝0.20～0.35，余量為Fe，其特征在于(1)爐料配備及金屬液的冶煉以碳素鋼的鋼錠切頭或邊角料為主要爐料；輔以低P、S含量的鐵合金采用電弧爐進行熔煉；在熔化期提前進行吹氧，并將吹氧過程一直持續(xù)到氧化期終了時；同時在熔氧期采用特效脫磷劑造渣；然后進行還原造渣操作程序為白渣——電石渣——白渣；(2)鑄造工藝采用臥式離心鑄造；(3)澆注工藝在出鋼時，在盛鋼桶中加入0.2-0.35％的重稀土鈰對鋼水進行孕育，同時鎮(zhèn)靜5S以上時間，然后進行澆注；(4)熱處理工藝對澆注的產(chǎn)品毛坯進行正火+回火熱處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及到大口徑厚壁無縫鋼管，尤其是涉及到大型鋼構(gòu)建筑、橋梁大口徑厚壁無縫鋼管的生產(chǎn)工藝，提供一種厚壁無縫鋼管的生產(chǎn)工藝，采用離心鑄造，根據(jù)設(shè)計要求，制造出厚壁40～160的厚壁管，同時在鑄造過程中加入鉬元素、稀土元素，增加其強度、鋼度和淬透性。與采用厚板卷制焊接的大口徑管相比，避免了變形及內(nèi)部加強筋制作的繁鎖和施工不便，整體性能、尺寸精度更優(yōu)。
文檔編號C22C38/00GK1836806SQ20051003866
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月27日
發(fā)明者傅德生 申請人:江蘇永益鑄管股份有限公司