[发明专利]一种在线制造低成本超细晶粒双相钢无缝管的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢管的制备领域，具体涉及一种在线制造低成本超细晶粒双相钢无缝管的制备方法。

背景技术

近几年，气候变化、能源短缺等问题对现代工业的发展及人们的日常生活产生着日益严重的影响。节能减排、低碳环保已经是当今各国工业发展所亟待解决的问题。作为现代工业的标志与象征的汽车工业既是拉动国民经济发展的支柱产业，也是高消耗、高排放，造成环境污染的重点行业，其所产生的一系列环境负面影响构成了汽车工业可持续发展面临要解决的首要问题。

为了满足环境保护的需求，在保证整车性能的前提下实现轻量化，已成为各汽车企业研发新产品的目标，除了采用更高强度的材料以外，另一有效途径就是通过使用空心部件代替实心部件的方法来实现。随着管材内高压生产技术的成熟，高强度空心构件的工业生产已经成为可能，而实现该方案需要有高强度的空心件作为前提。双相钢具有良好的塑性和强度匹配，且因其初始塑性变形时高的加工硬化速率而被广泛应用在汽车工业。

目前，钢管的热处理加热方式仍以燃气加热和电阻加热为主，多数是将钢管整体放入加热炉内进行加热，这样所加工的钢管长度受到加热炉炉体大小的限制，不能生产大规格和长度较大的钢管，从而限制了钢管的产品规格；此外，采用这种装置在加热过程中升温较慢，钢管表面的氧化层严重，而且工作效率较低；再者，炉体内的托辊道无法保证钢管在加热炉内的匀速转动，其加热不均，可导致钢管的弯曲。中频感应加热处理后的产品质量良好、控制精度高、设备投资小、生产成本低、劳动条件好、节能环保、设备维护简单，是一项值得推广的技术。

发明内容

针对目前钢管制造技术存在的诸多问题，本发明提供一种在线制造低成本超细晶粒双相钢无缝管的制备方法，目的是采用中频感应热处理工艺，利用普通低碳钢的化学成分生产出具有良好综合力学性能的低成本超细晶粒双相钢无缝管。

一种低成本超细晶粒双相钢无缝管，化学组成按质量百分比为C：0.06%～0.20%，Si：0.1%～0.8%，Mn：1.5%～1.9%，Nb≤0.04%，V≤0.05%，P≤0.02%，S≤0.03%，余量为Fe和冶炼条件下产生的杂质。

低成本超细晶粒双相钢无缝管抗拉强度≥790MPa，屈强比≤0.53，延伸率≥24.2%，加工硬化指数≥0.24；显微组织平均晶粒尺寸均≤3.0μm，其中马氏体体积分数在15.0～26.0%范围内。

优选的，低成本超细晶粒双相钢无缝管抗拉强度790～870MPa，屈强比0.47～0.53，延伸率24.2%～29.1%，加工硬化指数0.24～0.30；显微组织平均晶粒尺寸均≤3.0μm，其中马氏体体积分数在15.0～26.0%范围内。

本发明所选用的钢材原材料的化学组成按质量百分比为C：0.06%～0.20%，Si：0.1%～0.8%，Mn：1.5%～1.9%，Nb≤0.04%，V≤0.05%，P≤0.02%，S≤0.03%，余量为Fe和冶炼条件下产生的杂质。

实现本发明的技术方案按照以下步骤进行：

冶炼—锻棒—车削—加热—穿孔—冷拔—中频感应热处理—成品

一种在线制造低成本超细晶粒双相钢无缝管的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将冶炼后的钢材原材料锻造成棒材，棒材经过车削除去外表面褶皱和缺陷形成管坯，将管坯加热到1100～1250℃并保温2小时后进行穿孔，然后冷却至室温，将冷却后的管坯进行3～7道次冷拔，即得到无缝冷拔钢管；

(2)将无缝冷拔钢管采用中频加热感应线圈进行≥3次循环加热+淬火处理，其中加热速率≥300℃/s，退火温度(A_c3－55℃)～(A_c3－10℃)，退火时间5～20s；

(3)置于空气中缓冷至650～720℃，随后采用压缩空气以≥50℃/s的速率冷却到250～300℃，等温处理120～300s；

(4)对等温处理后的钢管进行空冷﹑水冷或自然冷却至室温，获得超细晶粒双相钢无缝管。

优选的，得到的无缝冷拔钢管满足尺寸：壁厚≤20mm，外径≤1000mm。

A_c3为热处理加热过程中铁素体完全转变为奥氏体的温度。

与现有技术相比较，本发明的特点和有益效果是：