專利名稱：一種無縫鋼管高溫快速淬火方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無縫鋼管的加工工藝，特別是其高溫快速淬火工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
熱處理是鋼管冷拔生產(chǎn)中的重要工序，也可以認(rèn)為是冷拔車間最重要的 一道工序，被稱為特殊控制工序。鋼管熱處理的第一道工序是加熱；第二道 工序是保溫；第三道工序是冷卻。冷卻過程是鋼管熱處理最關(guān)鍵工序，它決 定著鋼管在冷卻后的金相組織和力學(xué)性能。鋼管熱處理工藝根據(jù)不同的鋼管 熱處理溫度，結(jié)合不同的鋼管冷卻速度，分為正火、退火、回火、淬火及其 它工藝。鋼管淬火是幾種工藝中最重要的一種工藝，鋼管經(jīng)過淬火后能使鋼 管的綜合性能得到大幅度的提高。由于鋼材調(diào)質(zhì)熱處理機(jī)械性能與鋼材的淬 火所獲得的馬氏體百分量有關(guān)，鋼材淬火所獲得的馬氏體百分量越高，經(jīng)調(diào) 質(zhì)熱處理后鋼材的綜合機(jī)械性能越好。根據(jù)30Mn鋼的CCT曲線和淬透性。 通過比較法，可以近似得出28Mn2鋼CCT曲線和淬透性，即當(dāng)冷卻速度大 于6(TC/s時，能得到50%以上的馬氏體組織，淬透性能滿足高溫快速冷卻 Oll4.3X6.35以下規(guī)格油井管淬火硬度要求。
生產(chǎn)用28Mn2鋼所采用的冶金工藝路線為高爐煉鐵、鐵水預(yù)處理、 頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼、LF爐外精煉、VD處理和圓坯連鑄。鋼的化學(xué)成分為C: 0.30， Si: 0.28， Mn: 1.5， P:《0.018， S:《0遍，Cr: 0.20， Mo: 0.014， Al: 0.15， Ni: 0.005，夾雜物及五害元素含量均符合API標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。硬 度試驗(yàn)在TH300洛氏硬度計上進(jìn)行。采用水淬工藝需要有適合于該工藝的 鋼種。而CCT曲線和淬透性是檢驗(yàn)此鋼種能否滿足水淬工藝要求的重要依據(jù)，同時也是制定相應(yīng)熱處理制度的基礎(chǔ)。根據(jù)30Mn鋼的CCT曲線，采 用類似比較法，可近似得出28Mn2鋼的CCT曲線。按照API標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要 求，對于N80Q鋼級，淬火后應(yīng)獲得50%以上的馬氏體組織。因此，確定獲 得50%馬氏體組織的冷卻速度,對于檢驗(yàn)鋼種的淬透性及實(shí)際生產(chǎn)具有重要 的指導(dǎo)意義。28Mn2鋼完全奧氏體化后，在冷卻速度為60°C/S左右時，可 得到50%的馬氏體組織。因此選擇適當(dāng)?shù)拇慊鹧b置和水淬工藝對獲得大于 50%的馬氏體組織是相關(guān)重要的。
在鋼管的各種淬火技術(shù)中，以水作為淬火介質(zhì)可以減少環(huán)境污染，降低 生產(chǎn)成本，提高管材性能。鋼管水淬主要有淬火環(huán)淬火、水槽淬火和臺架淬 火3種形式。
淬火環(huán)淬火是對鋼管外表面或內(nèi)外表面進(jìn)行噴淬，鋼管在輥道上一邊前 進(jìn)一邊淬火。此種淬火方式生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)規(guī)格比較單一，近年已很少采用。
水槽淬火是將加熱后的鋼管置于充滿淬火介質(zhì)的水槽中，利用水槽中的 水冷卻鋼管的內(nèi)、外表面。采用這種方式淬火的鋼管極易彎曲，特別是小口 徑的鋼管更容易彎曲。
臺架淬火是近年來出現(xiàn)的一種新型鋼管淬火冷卻形式，它是把鋼管放在 淬火臺架上壓緊，在鋼管旋轉(zhuǎn)的同時，對鋼管進(jìn)行內(nèi)表面軸流冷卻、外表面 層流冷卻的水淬技術(shù)，此種淬火方式可以使鋼管獲得較為理想的冷卻效果， 但該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要占用較大的場地，并且設(shè)備本身造價很高、后期維 護(hù)和使用成本較高。
油井管作為一種較為特殊的鋼管產(chǎn)品，通常采用低碳合金或合金鋼制 造，絕大部分適宜以水為淬火介質(zhì)進(jìn)行淬火冷卻處理。28Mn2鋼是用于水 淬工藝生產(chǎn)N80鋼級油井管管體的鋼種。按照API標(biāo)準(zhǔn)的要求，N80鋼級 的鋼種應(yīng)在淬火后得到大于50%的馬氏體組織的，此時材料的最小硬度由下
4面公式確定HRCmin=52X (%C) +21。根據(jù)此公式可計算出28Mn2鋼的 HRCmin約為HRC36。由30Mn鋼在不同淬火溫度下，與HRC36所對應(yīng)的 距淬火端距離(淬透性指數(shù))。采用類似比較法，便可得到28Mn2鋼的淬透 性指數(shù)變化規(guī)律。隨著淬火溫度的升高，材料的淬透性指數(shù)也從4.78mm增 至6.79mm，即在這個厚度范圍內(nèi)，試樣組織中含有50%的馬氏體組織。
由上述對28Mn2材料的CCT曲線和淬透性的分析結(jié)果表明，選擇適當(dāng) 的熱處理工藝制度，對于壁厚小于6.79mm的28Mn2材料鋼管采用單面冷 卻淬火是完全能夠保證同截面各處組織中含有大于50%以上的馬氏體組織。 從而通過適當(dāng)回火就能夠滿足API 5CT/N80-Q的組織性能要求。
但采用水作為淬火介質(zhì)具有低溫冷卻速度太快、冷卻特性對水溫變化太 敏感等特點(diǎn)，容易導(dǎo)致鋼管產(chǎn)品在淬火冷卻過程中出現(xiàn)淬裂、硬度不均且畸 變嚴(yán)重等現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于發(fā)明一種綜合性能好、成本低、效率高的油井用①114.3 X6.35以下規(guī)格無縫鋼管高溫快速淬火工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是鋼管經(jīng)輥底式熱處理爐處理后直接進(jìn)行高溫快速 水淬。
本發(fā)明在鋼管仍然是高溫的情況下直接進(jìn)行高溫快速淬火，經(jīng)過隨機(jī)對 淬火鋼管的硬度測量，所有硬度值均達(dá)到API標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且硬度波動 值只在3個洛氏硬度值范圍之內(nèi)。實(shí)踐證明對水淬后的鋼管經(jīng)過適當(dāng)回火， 鋼管的各項機(jī)械性能指標(biāo)完全達(dá)到API標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的N80-Q鋼級要求。本 發(fā)明大大地減少了淬火熱處理設(shè)備的投資，能有效地擴(kuò)大油管淬火熱處理能 力，淬火質(zhì)量穩(wěn)定。
為使鋼管快速進(jìn)入淬火工藝步驟，本發(fā)明輥底式熱處理爐的輥道轉(zhuǎn)速不 小于5m/分鐘。
5另，本發(fā)明所述水淬溫度為900 930'C，升溫時間為10 15分鐘，保 溫時間為15 20分鐘。本發(fā)明大幅度增加了油井管淬火熱處理的生產(chǎn)能力、 實(shí)現(xiàn)了0114.3X6.35以下規(guī)格油井管熱處理生產(chǎn)、節(jié)省了上千萬元的"步 進(jìn)熱處理設(shè)備"的投資，為大批量熱處理生產(chǎn)油井管，實(shí)現(xiàn)短、平、快的生 產(chǎn)節(jié)奏提供了可靠的保證。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明直接在輥底式熱處理爐的出口處安裝水淬裝置，當(dāng)鋼管熱處理完 之后就可以直接進(jìn)行高溫快速水淬。
當(dāng)鋼管在連續(xù)輥底爐熱處理完畢后被輥道送到爐口 ，經(jīng)氣缸控制的擋板 對齊之后，啟動氣缸通過擋板把鋼管頭部對齊，再通過控制氣動球閥打開水 淬裝置，在鋼管仍然是高溫的情況下直接進(jìn)行高溫快速淬火。
提高輥底式熱處理爐的輥道轉(zhuǎn)速達(dá)到5m/分鐘，水淬溫度為900 930°C，升溫時間為10 15分鐘，保溫時間為15 20分鐘。
權(quán)利要求
1、一種無縫鋼管高溫快速淬火方法，其特征在于鋼管經(jīng)輥底式熱處理爐處理后直接進(jìn)行高溫快速水淬。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述無縫鋼管高溫快速淬火方法，其特征在于輥底 式熱處理爐的輥道轉(zhuǎn)速不小于5m/分鐘。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述無縫鋼管高溫快速淬火方法，其特征在于所述 水淬溫度為900 930°C，升溫時間為10 15分鐘，保溫時間為15 20分鐘。
全文摘要
一種無縫鋼管高溫快速淬火方法，涉及一種無縫鋼管的加工工藝，特別是其高溫快速淬火工藝技術(shù)。本發(fā)明在鋼管仍然是高溫的情況下直接進(jìn)行高溫快速淬火，經(jīng)過隨機(jī)對淬火鋼管的硬度測量，所有硬度值均達(dá)到API標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且硬度波動值只在3個洛氏硬度值范圍之內(nèi)。實(shí)踐證明對水淬后的鋼管經(jīng)過適當(dāng)回火，鋼管的各項機(jī)械性能指標(biāo)完全達(dá)到API標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的N80-Q鋼級要求。本發(fā)明大大地減少了淬火熱處理設(shè)備的投資，能有效地擴(kuò)大油管淬火熱處理能力，淬火質(zhì)量穩(wěn)定。
文檔編號C21D1/60GK101580893SQ20091003228
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者錚 張, 朱茂榮, 俊 蘇, 忠 陳 申請人:江蘇誠德鋼管股份有限公司