本發(fā)明涉及冶金工藝，特別一種超高強(qiáng)度1020mpa級(jí)無縫鋼管材質(zhì)及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、

2、高端起重裝備用管存在兩個(gè)顯著的特征，也是其開發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，一是持續(xù)的結(jié)構(gòu)輕量化要求。在滿足結(jié)構(gòu)性能和安全性的前提下，開發(fā)具有高強(qiáng)度、高韌性的高強(qiáng)鋼，實(shí)現(xiàn)減小設(shè)計(jì)截面，自重減輕同時(shí)達(dá)到相同的承載強(qiáng)度目的，從而減少鋼材消耗量和構(gòu)件額外的載荷。二是開發(fā)焊接性能臂架管，提升焊接結(jié)構(gòu)安全性要求，尤其是不同鋼級(jí)，不同壁厚之間的焊接性能。

3、履帶式起重機(jī)臂架是通過四根主弦桿與腹桿焊接而成的空間桁架結(jié)構(gòu)，吊重能力要求極高，在起重機(jī)工作時(shí)，桁架臂受力復(fù)雜，臂架桿件整體受壓，但是主腹弦桿處承受拉壓復(fù)合載荷作用，其節(jié)點(diǎn)焊縫的焊接性能和質(zhì)量對(duì)起重機(jī)的安全性有著舉足輕重的作用。尤其是1000mpa以上超高強(qiáng)度鋼材強(qiáng)度的提升，往往會(huì)使其可焊性下降，這成為高品質(zhì)臂架管的設(shè)計(jì)開發(fā)難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決目前臂架用鋼管可焊性下降的技術(shù)問題，而提供一種組織穩(wěn)定1020mpa級(jí)超高力學(xué)強(qiáng)度無縫鋼管及其制備方法。

2、一種組織穩(wěn)定1020mpa級(jí)超高力學(xué)強(qiáng)度無縫鋼管，所述鋼管中元素的重量百分含量為：c：0.16～0.20％，si：0.20～0.35％，mn：1.40～1.70％，cr：1.00～1.20％，mo：0.50～0.70％，ni：1.00～1.20％，v：0.060～0.100％，nb：0.015～0.025％，ti：0.010～0.025％，al≤0.030％，p≤0.012％，s≤0.008％，n≤0.007％，余量為fe。

3、所述的一種組織穩(wěn)定1020mpa級(jí)超高力學(xué)強(qiáng)度無縫鋼管的制備方法，其特征在于該方法具體按以下步驟進(jìn)行：

4、一、按照元素重量百分含量為c：0.16～0.20％，si：0.20～0.35％，mn：1.40～1.70％，cr：1.00～1.20％，mo：0.50～0.70％，ni：1.00～1.20％，v：0.060～0.100％，nb：0.015～0.025％，ti：0.010～0.025％，al≤0.030％，p≤0.012％，s≤0.008％，n≤0.007％，余量為fe進(jìn)行配料；

5、二、將鐵水和廢鋼裝入轉(zhuǎn)爐進(jìn)行冶煉，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制符合：c≤0.08％；p≤0.006％，出鋼溫度≥1610℃；

6、三、轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)鋼包脫氧合金化：出鋼過程中底吹氬氣，每爐出鋼時(shí)加入合金及精煉渣，合金加入順序依次為硅鐵合金、鋁錠、中碳錳鐵、低碳鉻鐵和釩鐵，精煉渣隨合金加入，然后隨鋼流加入石灰，完成出鋼；

7、然后轉(zhuǎn)運(yùn)到精煉工位，加入鉬鐵、鈮鐵和鎳板進(jìn)行合金化，當(dāng)溫度滿足連鑄要求時(shí)，加入硅鋇合金進(jìn)行深脫氧，2min后停電進(jìn)行精煉出鋼，加入鈦鐵，進(jìn)行微鈦處理，完成精煉出鋼；

8、四、精煉出鋼后加入鋼包覆蓋劑，控制氬氣流量進(jìn)行軟吹；然后將鋼液轉(zhuǎn)運(yùn)至連鑄工位，連鑄過程采用全程保護(hù)澆注，將鋼液連鑄成連鑄坯；

9、五、將連鑄獲得的連鑄坯進(jìn)行分段，再轉(zhuǎn)運(yùn)至緩冷坑進(jìn)行緩冷處理，緩冷出坑后進(jìn)行表面檢驗(yàn)，精整；

10、六、將步驟五處理合格的連鑄坯轉(zhuǎn)運(yùn)到軋鋼車間進(jìn)行坯料分段上料，然后進(jìn)行穿孔，軋制，鋸切，無損探傷；

11、七，熱處理：采用臨界淬火工藝進(jìn)行淬火處理，然后進(jìn)行回火；

12、八、后續(xù)檢驗(yàn)與入庫：熱處理后依次進(jìn)行矯直，無損探傷，取樣檢驗(yàn)，表面檢查，噴標(biāo)入庫，獲得一種組織穩(wěn)定1020mpa級(jí)超高力學(xué)強(qiáng)度無縫鋼管，即完成所述制備方法。

13、進(jìn)一步的，步驟三所述硅鐵合金的加入量為3.5kg/t鋼、鋁錠的加入量為1.5-2kg/t鋼、中碳錳鐵的加入量為15kg/t鋼、低碳鉻鐵的加入量為12kg/t鋼、釩鐵的加入量為1.0kg/t鋼；精煉渣的加入量為200kg/t鋼、石灰的加入量為300kg/t鋼；

14、精煉渣按質(zhì)量百分含量組成為：cao為52-58％、sio2為8～10％、mgo為5～8％、al2o3為20～25％、feo≤0.7％；其余為雜質(zhì)。

15、進(jìn)一步的，步驟四加入鋼包覆蓋劑時(shí)，將鋼包覆蓋劑均勻覆蓋整個(gè)渣面，軟吹時(shí)控制氬氣流量為0.2～0.5nl/min/t鋼，軟吹時(shí)間≥15分鐘。

16、進(jìn)一步的，步驟五分段后的連鑄坯進(jìn)入緩冷坑溫度≥400℃，在緩冷坑連鑄坯溫度降低至200℃以下時(shí)出坑。

17、進(jìn)一步的，步驟六所述軋制工藝：加熱溫度為1170～240℃，均熱溫度為1230～1260℃，開軋溫度為1230～1250℃，軋后分級(jí)微控冷壓力為0.8～1.2mpa，終軋溫度為850-880℃。

18、進(jìn)一步的，步驟七所述熱處理工藝：淬火爐加熱溫度為740～880℃，淬火爐均熱溫度為760～880℃，臨界淬火工藝采用外淋內(nèi)噴與快速半寖式結(jié)合，冷速≥20℃/s；回火爐加熱溫度為520～620℃，回火爐均熱溫度540～600℃；若壁厚≥20mm，補(bǔ)充進(jìn)行二次回火，回火均熱溫度為580～620℃；若壁厚≥30mm，熱處理前進(jìn)行金相組織檢驗(yàn)，如存在異常組織，晶粒度波動(dòng)區(qū)間超過1.5級(jí)，先進(jìn)行均質(zhì)化處理，再進(jìn)行淬火和回火處理，控制處理時(shí)間為滿足完全奧氏體化后在爐保溫≥3h。

19、本發(fā)明提供一種組織穩(wěn)定1020mpa級(jí)超高力學(xué)強(qiáng)度無縫鋼管及其制造方法。在降低貴重合金的使用量的前提下，實(shí)現(xiàn)低成本；針對(duì)不同壁厚無縫鋼管制定不同的生產(chǎn)工藝，提升產(chǎn)品綜合性能，實(shí)現(xiàn)易焊接。

20、本發(fā)明有益效果：

21、本發(fā)明一種組織穩(wěn)定1020mpa級(jí)超高力學(xué)強(qiáng)度無縫鋼管及其制造方法的制備方法，在降低貴重合金的使用量的前提下，采用新合金設(shè)計(jì)原理、配合冶煉工藝、熱軋工藝、調(diào)質(zhì)工藝及針對(duì)不同，針對(duì)不同壁厚無縫鋼管制定不同的生產(chǎn)工藝，提升產(chǎn)品綜合性能，實(shí)現(xiàn)低成本易焊接特性。

22、在化學(xué)成分上實(shí)現(xiàn)了多元合金+微合金強(qiáng)化機(jī)理，以及合金元素窄成分控制機(jī)制；在軋制過程中關(guān)鍵溫度控制，實(shí)現(xiàn)了無縫鋼管組織的穩(wěn)定性，在調(diào)質(zhì)過程中關(guān)鍵溫度及冷速控制，實(shí)現(xiàn)無縫鋼管性能穩(wěn)定性。

23、專用臂架用管要求具備高的強(qiáng)度、塑性、韌性，并具有良好的焊接性能。依據(jù)國際焊接協(xié)會(huì)碳當(dāng)量和焊接裂紋敏感系數(shù)計(jì)算，合金中降低碳含量可以有效優(yōu)化焊接性能，提高沖擊韌性和耐低溫性能，一般不宜超過0.30％。為實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過使用cr、mo元素實(shí)現(xiàn)固溶強(qiáng)化作用提升材料的強(qiáng)度。加入的v或nb或ti或者三者的組合在鋼中形成穩(wěn)定的碳化物，起到彌散強(qiáng)化的作用，控制鋼中n含量+組織轉(zhuǎn)變溫度減少氮化物的析出，同時(shí)可以細(xì)化母材和焊縫的晶粒，提高并穩(wěn)定焊接性能。對(duì)于寒冷地帶服役的裝備，考慮添加ni元素以提高低溫韌性。通過純凈鋼冶煉工藝降低s、p等有害元素和氣體含量以提升材料的綜合性能。取消貴重金屬w元素降低合金成本。

24、經(jīng)檢驗(yàn)本發(fā)明制備的鋼管性能指標(biāo)：屈服強(qiáng)度≥1020mpa，抗拉強(qiáng)度1060～1250mpa，伸長率≥13％，-20℃縱向沖擊功≥50j，-40℃縱向沖擊功≥40j，調(diào)質(zhì)組織，晶粒度≥9.0級(jí)，180°彎曲檢驗(yàn)無裂紋。

25、本發(fā)明組織穩(wěn)定1020mpa級(jí)超高力學(xué)強(qiáng)度無縫鋼管用于制備專用臂架。