[发明专利]一种确定无缝钢管中砷锡含量之和上限的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定无缝钢管中砷锡含量之和上限的方法，属于冶金工业生产的金属材料领域。

背景技术

钢中残余元素如：AS、Sn等为有害元素，其含量达到一定程度很容易造成钢材产生裂纹。据《机械工程材料》2011年第11期的“X95钢级钻杆开裂原因分析”报道，钻杆管体的开裂属于脆性开裂，是由于钻杆钢中含有锡等有害元素。但文中未提及砷锡有害元素需要控制到何种水平。

据《钢铁研究学报》2009年第5期的“残余元素对连铸坯和热轧板表面质量的影响”报道，连铸坯氧化层中存在铜、砷和锡同时富集，热轧板基体层与氧化层界面存在铜、砷和锡富集，恶化了钢的塑性，导致中板表面微裂纹缺陷的产生。但文中未提及确定锡有害元素上限的方法。

据《现代冶金》2009年第3期的“砷对9Cr2Mo钢机械性能和金相组织的影响”报道，砷对钢的冲击韧性有明显的危害，但文中未提及将砷含量控制在何种范围内，对钢材的性能不会产生明显的影响。

据《柳钢科技》2011年第3期的“砷对钢材性能的影响综述”报道，当钢中砷含量大于0.20%时，会破坏金属的连续性。

包钢使用的矿石中有一部分来自于黄岗梁矿，该矿石中含有少量锡元素及砷元素，以锡元素为主，由于这两种元素在冶炼中难以去除，因此部分残留在钢中。根据实际钢材实物的检测结果，在同样的砷锡含量下，无缝钢管表面更容易开裂并引起性能的不合，因此对无缝钢管类的钢种进行了研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单、成本低，对无缝钢管生产有较好的指导作用的确定无缝钢管中砷锡含量之和上限的方法。

本发明的技术方案是：采用钢种生产过程模拟的方法，将模拟钢种的原料和含有砷元素的锡粒加入到真空感应炉中，所加入原料中的锡粒的锡含量和砷含量的重量百分比含量与所模拟的钢种中的锡含量和砷含量的重量百分比含量相当，然后采用浇铸、锻造、车削、加热炉加热、小型轧管机穿管、探伤工艺模拟现场大工业生产无缝钢管，然后对轧制成的钢管进行性能检验，分析检验结果，确定出无缝钢管中砷锡含量之和的上限； 

锡粒的化学成分如表1。

表1 锡粒的化学成分，wt%

锡含量砷含量杂质84-8514-150.1-0.5

整个试验过程可描述为：100kg真空感应炉冶炼→加入含有砷元素的锡粒→浇铸成100kg钢锭→成分检验→切头切尾→加热锻造成φ85mm毛坯→冷却→车削成φ75mm圆坯→加热炉加热→小型轧管机穿管为φ75mm×5mm→毛管冷却→钢管切头切尾→钢管表面人工打磨→人工无损探伤并进行性能检测。

本发明的优点是：操作简单、成本低，对无缝钢管生产有较好的指导作用。

具体实施方式

实施例1

34Mn6钢

以34Mn6钢种为例。对锡粒进行化学成分的检测，其结果如表2所示。

考虑到包钢所用黄岗梁矿中锡含量与砷含量的重量百分比约为5.7，因此采购的锡粒中主要元素为锡和砷，锡含量与砷含量的重量百分比也为5.7左右。

表2 锡粒的化学成分，%