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CN111455270B - 一种具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢、其制备方法及其应用 - Google Patents

一种具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢、其制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢及其制备方法，按质量百分比计，所述高频感应焊接钢管原料钢包含：C 0.15％～0.20％，Si 0～0.05％，Mn 0.5％～1.3％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.03％～0.04％，Nb 0.03％～0.08％，V 0.03％～0.10％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明所述高频感应焊接钢管原料钢具有易成形、易于焊接与加工硬化度高等优点；此外，本发明所述高频感应焊接钢管原料钢制备得到的焊接钢管和托辊在服役中的耐磨性得到进一步提高。

Description

一种具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢、其制备方法 及其应用
技术领域
本发明属于钢铁轧制技术领域，具体涉及一种具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢、其制备方法及其应用。
背景技术
随着高频感应焊接钢管的制管技术不断成熟，高频感应焊接钢管的应用不断扩展，广泛应用在汽车领域、煤炭领域、工程机械领域、石油化工领域、钢结构领域等。就高频感应焊接钢管的用途方面而言，其除了用作静态结构件以外，还可用作动态承载件，例如用作汽车传动轴轴管、机械胀形桥壳壳体、带式输送机托辊辊筒等。其中，用作某些动态承载件的高频感应焊接钢管除了须具备优异的强塑性匹配外，根据所使用的环境和服役方式，该高频感应焊接钢管还须具备某些特殊性能，例如耐磨性、耐蚀性、耐酸性、低温韧性等。
此外，托辊是带式输送机非常重要的部件，其约占带式输送机总成本的30％，承受了70％以上的阻力，磨损失效发生率较高，成为日常维护的主要对象。托辊一旦失效，不但会影响工程进度，而且会大大加速传送带的磨损，造成较大的资源浪费与经济损失。目前，国内外所使用的托辊多采用Q235无缝钢管作为辊筒材料，其抗弯性能好，但是其耐磨性较差、寿命短。国内外针对该问题研发了非金属托辊，其中包括陶瓷托辊、橡胶托辊、高分子托辊等，具备耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性等优点，但这种产品的成型工艺复杂、韧性差、价格高等缺陷，因此应用范围受限。国内外关于如何提高托辊的耐磨性进行了大量研究部，其中研究较多的主要体现在结构设计上，例如通过在辊筒外增加橡胶圈来提高耐磨性，尚未见针对托辊产品本身材质的优化、改进从而达到提高耐磨性的控制方法。
对于耐磨性的提高，国内外大量的研究集中在通过热处理的手段，对材料的组织类型进行控制，获得马氏体、贝氏体等组织，从而耐磨性得到了很大的提升，远高于铁素体、珠光体钢。而对于高频感应焊接钢管原料钢而言，马氏体与贝氏体组织无法适用制管行业的要求，一方面是由于马氏体、贝氏体组织强度、硬度高，从而无法进行制管；另一方面，制管后的质量检查采用压扁实验进行，但是由于马氏体、贝氏体塑性较差，容易出现开裂问题。这两方面的原因显著了贝氏体与马氏体钢在托辊行业的应用。因此，托辊制造厂一般选择原料主要为普碳钢或者微合金化钢，组织类型主要为铁素体与珠光体的混合组织。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢、其制备方法及其应用。本发明所述高频感应焊接钢管原料钢具有易成形、易于焊接与加工硬化度高的特点；此外，本发明所述高频感应焊接钢管原料钢制备得到的焊接钢管和托辊在服役中的耐磨性得到进一步提高。
用于实现上述目的的技术方案如下：
本发明提供一种具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢，按质量百分比计，所述高频感应焊接钢管原料钢包含：C 0.15％～0.20％，Si 0～0.05％，Mn 0.5％～1.3％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.03％～0.04％，Nb 0.03％～0.08％，V 0.03％～0.10％，其余为Fe及不可避免的杂质。
在一个实施方案中，本发明所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢中，按质量百分比计，所述高频感应焊接钢管原料钢包含：C 0.16％～0.19％，Si 0～0.05％，Mn 0.5％～1.0％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.03％～0.04％，Nb 0.04％～0.08％，V0.04％～0.10％，其余为Fe及不可避免的杂质；
优选地，按质量百分比计，所述高频感应焊接钢管原料钢包含：C 0.18％，Si0.02％，Mn 0.85％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.036％，Nb 0.056％，V 0.08％，其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明提供根据本发明所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将铁水和/或废钢加入转炉冶炼，得到连铸钢坯，其中；按质量百分比计，所述连铸钢坯包含：C 0.15％～0.20％，Si 0～0.05％，Mn 0.5％～1.3％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.03％～0.04％，Nb 0.03％～0.08％，V 0.03％～0.10％，其余为Fe及不可避免的杂质；
优选地，按质量百分比计，所述连铸钢坯包含：C 0.16％～0.19％，Si 0～0.05％，Mn 0.5％～1.0％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.03％～0.04％，Nb 0.04％～0.08％，V0.04％～0.10％，其余为Fe及不可避免的杂质；
优选地，按质量百分比计，所述连铸钢坯包含：C 0.18％，Si 0.02％，Mn 0.85％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.036％，Nb 0.056％，V 0.08％，其余为Fe及不可避免的杂质；
(2)将步骤(1)中所述连铸钢坯进行热处理；
(3)将步骤(2)得到的连铸钢坯进行粗轧，得到中间钢坯；将所述中间钢坯进行卷取处理，得到中间钢卷；将所述中间钢卷进行开卷处理，后进行精轧，得到带钢；在该步骤中，在将所述中间钢坯进行卷取处理时，采用板卷箱进行卷取，从而使所述中间钢卷的头尾温差控制在25～30℃；
(4)将步骤(3)得到的带钢进行层流冷却，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢。
在一个实施方案中，本发明所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备方法中，所述步骤(2)中，所述热处理包括以下步骤：将步骤(1)中所述连铸钢坯加热至1100～1200℃，保温120～150min；
优选地，所述步骤(2)中，所述热处理包括以下步骤：将步骤(1)中所述连铸钢坯加热至1150℃，保温135min；
优选地，所述步骤(3)中，所述粗轧的开轧温度为1000～1100℃，优选1050℃；
优选地，所述步骤(3)中，所述粗轧的终轧温度为950～1050℃，优选1000℃；
优选地，所述步骤(3)中，所述粗轧的总压下率为75～85％，优选80％；
优选地，所述步骤(3)中，所述中间钢坯的厚度为26～30mm；
优选地，所述步骤(3)中，所述中间钢卷的头尾温差为25～30℃；
优选地，所述步骤(3)中，所述精轧的开轧温度为930～1050℃，优选980℃；
优选地，所述步骤(3)中，所述精轧的终轧温度为800～900℃，优选850℃；
优选地，所述步骤(3)中，所述精轧的总压下率为40～50％，优选45％。
在一个实施方案中，本发明所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备方法中，所述步骤(4)中，所述层流冷却包括以下步骤：将步骤(3)得到的带钢以冷却速率为50～70℃/s冷却至600～650℃，后以冷却速率为1～3℃/s冷却至15～30℃；
优选地，所述步骤(4)中，所述层流冷却包括以下步骤：将步骤(3)得到的带钢以冷却速率为50～70℃/s冷却至600～650℃，后置于缓冷坑中保持≥24h，得到缓冷后的带钢；将所述缓冷后的带钢以冷却速率为1～3℃/s冷却至15～30℃；
优选地，所述步骤(4)中，所述层流冷却包括以下步骤：将步骤(3)得到的带钢以冷却速率为50～70℃/s冷却至600～650℃后进行卷取，得到热轧钢卷；将所述热轧钢卷置于缓冷坑中保持≥24h，得到缓冷后的带钢；将所述缓冷后的带钢以冷却速率为1～3℃/s冷却至15～30℃；优选地，所述将所述热轧钢卷置于缓冷坑中保持≥24h，包括：将所述热轧钢卷置于缓冷坑中保持24～30h。
本发明提供一种根据本发明所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备方法制备得到的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢；
优选地，所述高频感应焊接钢管原料钢的厚度为2.6～5.0mm；
优选地，所述高频感应焊接钢管原料钢的屈服强度为520～540MPa；
优选地，所述高频感应焊接钢管原料钢的抗拉强度为580～600MPa；
优选地，所述高频感应焊接钢管原料钢的延伸率为32～35％；
优选地，所述高频感应焊接钢管原料钢的显微硬度为200～250HV10。
本发明提供一种采用本发明所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢制备得到的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管；
优选地，所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管的显微硬度为245～265HV10。
在一个实施方案中，根据本发明所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢进行辊压成型，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管；
优选地，所述将所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢进行辊压成型，包括：将所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢依次进行纵剪分条、辊压成型、焊接、热处理和锯切，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管。
在一个实施方案中，本发明所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管的制备方法中，所述热处理的步骤为：将所述焊接得到的焊缝加热至750～850℃，得到加热后的焊缝；将所述加热后的焊缝以冷却速率为5～10℃/s冷却至550～650℃，后以空冷方式冷却至15～30℃。
本发明提供一种采用本发明所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢制备得到的具有高耐磨性的托辊。
具体而言，本发明得到的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢具有2.5μm以内的超细化特征，该钢管原料的基体内分布大量的粒径为1-50nm的纳米级碳化物，因此具有显著的加工硬化率。
本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备方法，实现了将铁素体组织细化至2.5μm以内，厚度为2.6～5.0mm，延伸率超过32％，显微硬度超过200HV10。进一步地，本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的显微组织为铁素体，该铁素体的平均晶粒尺寸为1.0～2.5μm，该铁素体组织中含有平均粒径为1～50nm的纳米级第二相，如附图1所示。
本发明所述高频感应焊接钢管的制备过程中，实施辊压成型的制管工序，并将焊接钢管的焊缝进行在线热处理，其中焊缝与热影响区的组织均为超细化的铁素体组织，而且该焊缝组织中可存在少量粒状贝氏体组织。
本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备方法中，所述将步骤(2)得到的连铸钢坯进行粗轧，得到中间钢坯；将所述中间钢坯进行精轧，得到带钢对加热后的所述连铸板坯进行粗轧与精轧。其中，所述粗轧采用1+5模式，即：R1轧制1道次，R2轧制5次，所述粗轧的总压下率为75～85％，优选80％；所述精轧采取7道次轧制。
本发明所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管的制备方法中，将所述焊接得到的焊缝经过热处理后，需要进行在线冷却处理，在去毛刺装置进行3秒后进行冷却处理，将冷却速度控制在5～10℃/s，以免热影响区形成粗化的组织。最终本发明所述焊缝与热影响区的组织均为超细化铁素体组织，该焊缝组织中可存在少量粒状贝氏体组织。
本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢采用了特殊配比的化学元素，并结合所述高频感应焊接钢管原料钢的制备方法中所述的工艺措施，可获得具有优良的冷成形性与焊接性的超细化铁素体组织，确保在所述高频感应焊接钢管的制备过程中的剪切性能与冷成形性能，以防剪切与制管中原料钢的开裂。本发明所述高频感应焊接钢管具有超细化铁素体组织，其在运行过程中，随着磨损的进行，在所述钢管表面1～3μm处可进一步发生显著的加工硬化，形成了一层加工硬化层，从而提高所述钢管在服役过程中的耐磨性。
具体而言，在制备本发明所述高频感应焊接钢管时，通过控制制备钢管所需的轧辊孔型来实现椭圆度的高精度，而采用本发明所述得到的高频感应焊接钢管原料钢有助于获得更高精度的椭圆度，将椭圆度的偏差控制在±0.05mm的范围内，从而保证所述钢管的管体平稳运行，降低径向跳动。其中，所述钢管的椭圆度越高，该钢管的管体在运转过程中的径向跳动越小，从而可以防止局部加速磨损，能提高该钢管的管体的整体运转平稳性，从而提高耐磨性。
此外，在通常的钢管制备过程中，焊缝是高频感应焊接中的关键环节，该焊缝的组织结构与性能均有异于母体钢管材料。本发明中，为了提高所述高频感应焊接钢管的管体在组织结构与性能上的均一性，对所述钢管的管体进行了在线热处理，从而改善了焊缝的性能，以保证所得钢管在服役中均匀地发生磨损，从而提高了运转平稳性，也提高了整管的耐磨性能。
此外，在所述高频感应焊接钢管原料钢的制备过程中，将该原料钢的组织结构控制为铁素体，且保证该铁素体的组织平均晶粒尺寸小于2.5μm，同时将第二相粒子的平均粒径限定为1～50nm(铁素体基体硬度的提升依靠第二相粒子)；其中，当铁素体相的平均晶粒尺寸过大时，不能确保能够得到期望的硬度与加工硬化率，因此，本发明所述制备方法将第二相粒子的平均粒径限定为1～50nm，从而保证了所述原料钢的高强度、高硬度与优异冷成形性；而当该铁素体相中的纳米级析出相的平均粒径超过50nm时，则会降低所述原料钢的管体的延伸率。
本发明所述高频感应焊接钢管原料钢中，元素C、Mn、Nb和V为关键特征元素，其中，本发明中各化学元素的设计原理为：
C是钢中最经济的强化元素之一，适当提高C元素含量可显著提高基体的耐磨性能。但C含量并不是越高越好，过高影响原料钢的冷成形性、低温韧性与焊接性能；而C元素含量过低，则会影响原料钢基体的耐磨性能。因此，本发明经过综合考虑，通过大量的筛选试验，获得了如本发明所述的高频感应焊接钢管原料钢的各元素配比。
Si是一种固溶强化元素，易形成铁橄榄石相，其增加了除磷阶段的去除难度，从而不利于原料钢的表面质量，同时对原料钢的塑韧性、焊接性易产生不利影响。因此，本发明经过综合考虑，通过大量的筛选试验，在本发明所述原料钢中，将Si含量控制在0.05％以内。
Mn是固溶强化元素，Mn含量过高时会形成严重的带状组织，从而降低了延伸率，并影响冷成形性。因此，本发明经过综合考虑，通过大量的筛选试验，在本发明所述原料钢中，将Mn含量限定为0.5％～1.3％，并优选0.5％～1.0％。
P和S为钢材中的杂质元素，P元素易引起钢材中心偏析，从而恶化了钢材的焊接性与塑韧性；而S元素易于与Mn元素生成MnS夹杂物，如此将导致钢材的焊接性、成形性的降低。因此，本发明经过综合考虑，通过大量的筛选试验，在本发明所述原料钢中，将P含量限定为≤0.008％，将S含量限定为≤0.005％。
Al在炼钢时发挥脱氧剂的作用，而脱氧不净将导致钢材的冷成形性能下降，但是如果Al含量过高又会导致钢材中生成过多的AlN类夹杂物，从而降低了钢材的延伸率。因此，本发明综合考虑脱氧与冷成形性，通过大量的筛选试验，在本发明所述原料钢中，将Al含量限定为0.03％～0.04％。
Nb和V作为第二相形成元素，发挥着析出强化的作用，同时具有抑制热轧工序中奥氏体的恢复、再结晶的晶粒成长的作用，从而使铁素体相能够得到期望粒径；此外，第二相粒子属于硬相，可增加基体的耐磨性，尤其是V的第二相粒子能进一步增加基体的耐磨性。然而，当Nb和V含量过高时，一方面会显著增加热轧过程的轧制难度，另一方面还将导致延展性的降低。因此，本发明经过综合考虑，通过大量的筛选试验，在所述原料钢中，将Nb含量限定为0.03％～0.08％，将V含量限定为0.03～0.10％；进一步地，本发明将Nb元素限定为0.04％～0.08％，将V元素限定为0.04％～0.1％。
在本发明中，为保证采用所述原料钢制备所述高频感应焊接钢管时能够获得高精度的椭圆度要求，将原料钢的组织结构控制为铁素体，且保证该铁素体组织的平均晶粒尺寸小于2.5μm；而铁素体的基体硬度的提高依靠第二相粒子，该第二相粒子的平均粒径宜于限定为1～50nm。进一步而言，铁素体相的平均晶粒尺寸较大时，不能确保能够得到期望的硬度与加工硬化率。当第二相粒子的平均粒径超过50nm时，会降低原料钢的延伸率。
在本发明所述原料钢的制备过程中，所述层流冷却采用两段方式，第一段以超快冷模式，使带钢以大于等于50℃/s的速度冷却至所述卷取的温度，然后放置在缓冷坑保持≥24小时，然后出坑后缓慢冷却至15～30℃。
在本发明所述原料钢的制备过程中，在对所述连铸钢坯进行的热处理中，加热温度为1100～1200℃；其中，该连铸钢坯的加热温度是根据钢材中的Nb、V的固溶、析出情况以及根据钢材中的原始奥氏体晶粒的粗化行为来制定的。在本发明制备过程中，当上述加热温度较低时，连铸钢坯所产生的析出相还未溶解，从而影响所述原料钢的最终强度；而当该加热温度较高时，所得到的连铸钢坯的奥氏体晶粒趋于粗大化，从而影响最终铁素体组织的细化，最终无法保证得到期望的强度与冷成形性。
在本发明所述原料钢的制备过程中，所述精轧的终轧温度为800～900℃；当终轧温度超过900℃时，则得到的所述带钢的铁素体相的不均匀性增加；另一方面，当精轧的终轧温度低于800℃时，则趋于进入两相区轧制，导致原料钢的组织结构的不均匀性增加。
在本发明所述原料钢的制备过程中，层流冷却时所述带钢以冷却速率≥50℃/s冷却至温度为600～650℃，然后进行卷取。其中，在该冷却速率下，一方面能够抑制珠光体与先共析铁素体的转变，从而保持铁素体的过饱和碳含量，显著提高了所述原料钢的基体硬度；另一方面能够增加形核率，为组织超细化提供条件。根据本发明所述原料钢的铁素体相尺寸和第二相粒子尺寸，本发明将卷取温度设计为600～650℃。其中，当卷取温度低于600℃时，则不利于第二相粒子在铁素体区中的析出，从而影响所述原料钢的硬度；当卷取温度超过650℃时，则铁素体的相平均粒径超过2.5μm，第二相粒子会增大，则导致了所述原料钢的硬度降低。
在本发明所述原料钢的制备过程中，将所述带钢在温度为600～650℃下进行卷取后，置于缓冷坑中保持≥24小时，然后出坑，缓慢冷却至15～30℃。本发明中，将所述带钢放置在缓冷坑中进行冷却的主要目的是保证所述原料钢的第二相析出物能够充分析出，从而提高所述原料钢的基体硬度。本发明中，缓冷坑的温度低于400℃，这将不容易引起所述原料钢中的组织以及第二相析出物的粗化。
针对带式输送机托辊用钢的服役特征，在本发明中通过对所述高频感应焊接钢管原料钢中的成分配比和制备工艺的设计，能够提高所述高频感应焊接钢管的耐磨性。
本发明所述高频感应焊接钢管原料钢具有易成形、易于焊接与加工硬化度高的特点；本发明所述高频感应焊接钢管原料钢制备得到的焊接钢管和托辊在服役中的耐磨性进一步得到提高。此外，通过对本发明所述高频感应焊接钢管的椭圆度的高精度控制(即通过控制制管中轧辊孔型进行椭圆度的高精度控制)，还可进一步提高本发明所述高频感应焊接钢管的耐磨性能。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为本发明实施例1至5中制备得到的高频感应焊接钢管原料钢中的组织金相图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
实施例1：本发明所述高频感应焊接钢管的制备
一、本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备
(1)将铁水加入转炉冶炼、连铸，得到连铸钢坯，其中；按质量百分比计，所述连铸钢坯包含：C 0.15％，Mn 0.5％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.03％，Nb 0.03％，V0.03％，其余为Fe及不可避免的杂质；
(2)将步骤(1)中所述连铸钢坯加热至1100℃，保温120min；
(3)将步骤(2)得到的连铸钢坯进行粗轧，得到中间钢坯；将所述中间钢坯进行卷取处理，得到中间钢卷；将所述中间钢卷进行开卷处理，后进行精轧，得到带钢；该步骤中，在将所述中间钢坯进行卷取处理时，采用板卷箱进行卷取，从而使所述中间钢卷的头尾温差控制为25～30℃；
其中，在粗轧步骤中，粗轧采用1+5模式的轧制工艺，R1实行1道次除磷，R2实行1、3、5道次除磷；然后通过板箱卷取，缩小头尾温差，将头尾温差控制在25～30℃，为精轧的稳定性创造良好的温度条件；粗轧的开轧温度为1000℃，粗轧的终轧温度为950℃，粗轧的总压下率为75％，得到的中间钢坯的厚度为26mm；
在精轧步骤中，在精轧前利用18～25MPa的高压水对所述中间钢坯进行除磷，去除氧化铁皮，以免影响表面质量；在精轧过程中采取7道次轧制，精轧的开轧温度为930℃，精轧的终轧温度为800℃，精轧的总压下率为40％；
(4)将步骤(3)中所述带钢进行层流冷却，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢；
其中所述层流冷的步骤为：将所述带钢以冷却速率为50℃/s冷却至600℃后进行卷取，得到热轧钢卷；然后将所述热轧钢卷置于缓冷坑中24h，然后以冷却速率为1℃/s冷却至30℃。
二、本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管的制备
将上述制备的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢依次进行纵剪分条、辊压成型、焊接、热处理和锯切，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管；
其中：
(1)在所述纵剪分条过程中，要保证所述原料钢无浪形或允许轻微的浪形，以保证尺寸精度；
(2)在所述辊压成型过程中，对每道次变形进行变形量分配，并适当做出回弹补偿，以保证制管后的尺寸精度；
(3)在所述焊接过程中，在经高频感应焊接后清除内外毛刺，其中控制清除装置刀口的圆弧形以保证椭圆度。
(4)在所述热处理过程中，将所述焊接得到的焊缝加热至750℃，得到加热后的焊缝；将所述加热后的焊缝以冷却速率为5℃/s冷却至550℃，后以空冷方式冷却至15℃。
(5)在所述锯切过程中，对经过热处理的原料钢进行在线锯切，即获得本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管。
本实施例所制备得到的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢中：屈服强度为520MPa，抗拉强度为580MPa，延伸率为32％，显微硬度为200HV10，180°d＝a冷弯合格。本实施例制备得到的高频感应焊接钢管的显微硬度为245HV10。
实施例2：本发明所述高频感应焊接钢管的制备
一、本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备
(1)将铁水加入转炉冶炼、连铸，得到连铸钢坯，其中；按质量百分比计，所述连铸钢坯包含：C 0.20％，Si 0.05％，Mn 1.3％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.04％，Nb0.08％，V 0.1％，其余为Fe及不可避免的杂质；
(2)将步骤(1)中所述连铸钢坯加热至1200℃，保温150min；
(3)将步骤(2)得到的连铸钢坯进行粗轧，得到中间钢坯；将所述中间钢坯进行卷取处理，得到中间钢卷；将所述中间钢卷进行开卷处理，后进行精轧，得到带钢；该步骤中，在将所述中间钢坯进行卷取处理时，采用板卷箱进行卷取，从而使所述中间钢卷的头尾温差控制为25～30℃；
其中，在粗轧步骤中，粗轧采用1+5模式的轧制工艺，R1实行1道次除磷，R2实行1、3、5道次除磷；然后通过板箱卷取，缩小头尾温差，将头尾温差控制在25～30℃，为精轧的稳定性创造良好的温度条件；粗轧的开轧温度为1100℃，粗轧的终轧温度为1050℃，粗轧的总压下率为85％，得到的中间钢坯的厚度为30mm；
在精轧步骤中，在精轧前利用18～25MPa的高压水对所述中间钢坯进行除磷，去除氧化铁皮，以免影响表面质量；在精轧过程中采取7道次轧制，精轧的开轧温度为1050℃，精轧的终轧温度为900℃，精轧的总压下率为50％；
(4)将步骤(3)中所述带钢进行层流冷却，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢；
其中所述层流冷的步骤为：将所述带钢以冷却速率为70℃/s冷却至650℃后进行卷取，得到热轧钢卷；然后将所述热轧钢卷置于缓冷坑中30h，然后以冷却速率为3℃/s冷却至15℃。
二、本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管的制备
将上述制备的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢依次进行纵剪分条、辊压成型、焊接、热处理和锯切，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管；
其中：
(1)在所述纵剪分条过程中，要保证所述原料钢无浪形或允许轻微的浪形，以保证尺寸精度；
(2)在所述辊压成型过程中，对每道次变形进行变形量分配，并适当做出回弹补偿，以保证制管后的尺寸精度；
(3)在所述焊接过程中，在经高频感应焊接后清除内外毛刺，其中控制清除装置刀口的圆弧形以保证椭圆度。
(4)在所述热处理过程中，将所述焊接得到的焊缝加热至850℃，得到加热后的焊缝；将所述加热后的焊缝以冷却速率为10℃/s冷却至650℃，后以空冷方式冷却至30℃。
(5)在所述锯切过程中，对经过热处理的原料钢进行在线锯切，即获得本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管。
本实施例所制备得到的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢中：屈服强度为530MPa，抗拉强度为590MPa，延伸率为32％，显微硬度为210HV10，180°d＝a冷弯合格。本实施例制备得到的高频感应焊接钢管的显微硬度为250HV10。
实施例3：本发明所述高频感应焊接钢管的制备
一、本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备
(1)将铁水加入转炉冶炼、连铸，得到连铸钢坯，其中；按质量百分比计，所述连铸钢坯包含：C 0.16％，Mn 0.5％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.03％，Nb 0.04％，V0.04％，其余为Fe及不可避免的杂质；
(2)将步骤(1)中所述连铸钢坯加热至1100℃，保温120min；
(3)将步骤(2)得到的连铸钢坯进行粗轧，得到中间钢坯；将所述中间钢坯进行卷取处理，得到中间钢卷；将所述中间钢卷进行开卷处理，后进行精轧，得到带钢；该步骤中，在将所述中间钢坯进行卷取处理时，采用板卷箱进行卷取，从而使所述中间钢卷的头尾温差控制为25～30℃；
其中，在粗轧步骤中，粗轧采用1+5模式的轧制工艺，R1实行1道次除磷，R2实行1、3、5道次除磷；然后通过板箱卷取，缩小头尾温差，将头尾温差控制在25～30℃，为精轧的稳定性创造良好的温度条件；粗轧的开轧温度为1000℃，粗轧的终轧温度为950℃，粗轧的总压下率为85％，得到的中间钢坯的厚度为30mm；
在精轧步骤中，在精轧前利用18～25MPa的高压水对所述中间钢坯进行除磷，去除氧化铁皮，以免影响表面质量；在精轧过程中采取7道次轧制，精轧的开轧温度为1050℃，精轧的终轧温度为900℃，精轧的总压下率为50％；
(4)将步骤(3)中所述带钢进行层流冷却，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢；
其中所述层流冷的步骤为：将所述带钢以冷却速率为50℃/s冷却至650℃后进行卷取，得到热轧钢卷；然后将所述热轧钢卷置于缓冷坑中30h，然后以冷却速率为3℃/s冷却至25℃。
二、本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管的制备
将上述制备的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢依次进行纵剪分条、辊压成型、焊接、热处理和锯切，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管；
其中：
(1)在所述纵剪分条过程中，要保证所述原料钢无浪形或允许轻微的浪形，以保证尺寸精度；
(2)在所述辊压成型过程中，对每道次变形进行变形量分配，并适当做出回弹补偿，以保证制管后的尺寸精度；
(3)在所述焊接过程中，在经高频感应焊接后清除内外毛刺，其中控制清除装置刀口的圆弧形以保证椭圆度。
(4)在所述热处理过程中，将所述焊接得到的焊缝加热至750℃，得到加热后的焊缝；将所述加热后的焊缝以冷却速率为10℃/s冷却至650℃，后以空冷方式冷却至30℃。
(5)在所述锯切过程中，对经过热处理的原料钢进行在线锯切，即获得本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管。
本实施例所制备得到的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢中：屈服强度为530MPa，抗拉强度为595MPa，延伸率为33％，显微硬度为235HV10，180°d＝a冷弯合格。本实施例制备得到的高频感应焊接钢管的显微硬度为249HV10。
实施例4：本发明所述高频感应焊接钢管的制备
一、本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备
(1)将铁水加入转炉冶炼、连铸，得到连铸钢坯，其中；按质量百分比计，所述连铸钢坯包含：C 0.19％，Si 0.05％，Mn 1.0％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.04％，Nb0.08％，V 0.1％，其余为Fe及不可避免的杂质；
(2)将步骤(1)中所述连铸钢坯加热至1050℃，保温130min；
(3)将步骤(2)得到的连铸钢坯进行粗轧，得到中间钢坯；将所述中间钢坯进行卷取处理，得到中间钢卷；将所述中间钢卷进行开卷处理，后进行精轧，得到带钢；该步骤中，在将所述中间钢坯进行卷取处理时，采用板卷箱进行卷取，从而使所述中间钢卷的头尾温差控制为25～30℃；
其中，在粗轧步骤中，粗轧采用1+5模式的轧制工艺，R1实行1道次除磷，R2实行1、3、5道次除磷；然后通过板箱卷取，缩小头尾温差，将头尾温差控制在25～30℃，为精轧的稳定性创造良好的温度条件；粗轧的开轧温度为1020℃，粗轧的终轧温度为1050℃，粗轧的总压下率为80％，得到的中间钢坯的厚度为29mm；
在精轧步骤中，在精轧前利用18～25MPa的高压水对所述中间钢坯进行除磷，去除氧化铁皮，以免影响表面质量；在精轧过程中采取7道次轧制，精轧的开轧温度为930℃，精轧的终轧温度为900℃，精轧的总压下率为45％；
(4)将步骤(3)中所述带钢进行层流冷却，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢；
其中所述层流冷的步骤为：将所述带钢以冷却速率为60℃/s冷却至630℃后进行卷取，得到热轧钢卷；然后将所述热轧钢卷置于缓冷坑中28h，然后以冷却速率为2℃/s冷却至30℃。
二、本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管的制备
将上述制备的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢依次进行纵剪分条、辊压成型、焊接、热处理和锯切，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管；
其中：
(1)在所述纵剪分条过程中，要保证所述原料钢无浪形或允许轻微的浪形，以保证尺寸精度；
(2)在所述辊压成型过程中，对每道次变形进行变形量分配，并适当做出回弹补偿，以保证制管后的尺寸精度；
(3)在所述焊接过程中，在经高频感应焊接后清除内外毛刺，其中控制清除装置刀口的圆弧形以保证椭圆度。
(4)在所述热处理过程中，将所述焊接得到的焊缝加热至850℃，得到加热后的焊缝；将所述加热后的焊缝以冷却速率为8℃/s冷却至550℃，后以空冷方式冷却至25℃。
(5)在所述锯切过程中，对经过热处理的原料钢进行在线锯切，即获得本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管。
本实施例所制备得到的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢中：屈服强度为530MPa，抗拉强度为590MPa，延伸率为34％，显微硬度为240HV10，180°d＝a冷弯合格。本实施例制备得到的高频感应焊接钢管的显微硬度为260HV10。
实施例5：本发明所述高频感应焊接钢管的制备
一、本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备
(1)将铁水加入转炉冶炼、连铸，得到连铸钢坯，其中；按质量百分比计，所述连铸钢坯包含：C 0.18％，Si 0.02％，Mn 0.85％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.036％，Nb0.056％，V 0.08％，其余为Fe及不可避免的杂质；
(2)将步骤(1)中所述连铸钢坯加热至1150℃，保温135min；
(3)将步骤(2)得到的连铸钢坯进行粗轧，得到中间钢坯；将所述中间钢坯进行卷取处理，得到中间钢卷；将所述中间钢卷进行开卷处理，后进行精轧，得到带钢；该步骤中，在将所述中间钢坯进行卷取处理时，采用板卷箱进行卷取，从而使所述中间钢卷的头尾温差控制为25～30℃；
其中，在粗轧步骤中，粗轧采用1+5模式的轧制工艺，R1实行1道次除磷，R2实行1、3、5道次除磷；然后通过板箱卷取，缩小头尾温差，将头尾温差控制在25～30℃，为精轧的稳定性创造良好的温度条件；粗轧的开轧温度为1050℃，粗轧的终轧温度为1000℃，粗轧的总压下率为80％，得到的中间钢坯的厚度为27mm；
在精轧步骤中，在精轧前利用18～25MPa的高压水对所述中间钢坯进行除磷，去除氧化铁皮，以免影响表面质量；在精轧过程中采取7道次轧制，精轧的开轧温度为980℃，精轧的终轧温度为850℃，精轧的总压下率为45％；
(4)将步骤(3)中所述带钢进行层流冷却，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢；
其中所述层流冷的步骤为：将所述带钢以冷却速率为60℃/s冷却至630℃后进行卷取，得到热轧钢卷；然后将所述热轧钢卷置于缓冷坑中25h，然后以冷却速率为2℃/s冷却至30℃。
二、本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管的制备
将上述制备的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢依次进行纵剪分条、辊压成型、焊接、热处理和锯切，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管；
其中：
(1)在所述纵剪分条过程中，要保证所述原料钢无浪形或允许轻微的浪形，以保证尺寸精度；
(2)在所述辊压成型过程中，对每道次变形进行变形量分配，并适当做出回弹补偿，以保证制管后的尺寸精度；
(3)在所述焊接过程中，在经高频感应焊接后清除内外毛刺，其中控制清除装置刀口的圆弧形以保证椭圆度。
(4)在所述热处理过程中，将所述焊接得到的焊缝加热至850℃，得到加热后的焊缝；将所述加热后的焊缝以冷却速率为10℃/s冷却至650℃，后以空冷方式冷却至30℃。
(5)在所述锯切过程中，对经过热处理的原料钢进行在线锯切，即获得本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管。
本实施例所制备得到的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢中：屈服强度为540MPa，抗拉强度为600MPa，延伸率为35％，显微硬度为250HV10，180°d＝a冷弯合格。本实施例制备得到的高频感应焊接钢管的显微硬度为265HV10。
从以上实施例1至5可以看出，本发明所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢中，屈服强度≥520Mpa，抗拉强度≥580Mpa，延伸率均≥32％，最高可达35％，显微硬度≥210HV10，180°d＝a冷弯测试均合格；采用实施例1至5中制备的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢制作的径度为
Figure BDA0002422242720000171
的所述高频感应焊接钢管，其管体显微硬度≥245HV10，较所制备的原料钢提高了15～35HV10。
在以上实施例1至5中得到的原料钢中，显微组织均为铁素体，铁素体组织的平均晶粒尺寸小于等于2.5μm，复合碳氮化物的平均粒径为1～50nm。本发明所制备的高频感应焊接钢管原料钢经过热处理后的焊缝组织为铁素体与粒状贝氏体的混合组织，其热影响区为细微化的铁素体组织。以上实施例中所制备的高频感应焊接钢管的椭圆度控制在±0.05mm的范围内。
此外，采用本发明所制备的原料钢制备的托辊的实际使用寿命均大于50000小时，满足国家标准要求，比Q235材质的托辊使用寿命提升3～4倍。
总之，以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。

Claims (7)

1.一种具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将铁水和/或废钢加入转炉冶炼，得到连铸钢坯，其中；按质量百分比计，所述连铸钢坯包含：C 0.16％～0.19％，Si 0～0.05％，Mn0.5％～1.0％，P≤0.008％，S≤0.005％，Al 0.03％～0.04％，Nb 0.04％～0.08％，V0.04％～0.10％，其余为Fe及不可避免的杂质，所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的显微组织为铁素体，该铁素体的平均晶粒尺寸为1.0～2.5μm，该铁素体组织中含有平均粒径为1～50nm的纳米级第二相；
(2)将步骤(1)中所述连铸钢坯进行热处理；
(3)将步骤(2)得到的连铸钢坯进行粗轧，得到中间钢坯；将所述中间钢坯进行卷取处理，得到中间钢卷；将所述中间钢卷进行开卷处理，后进行精轧，得到带钢,所述粗轧的开轧温度为1000～1100℃；所述粗轧的终轧温度为950～1050℃；所述粗轧的总压下率为75～85％；所述中间钢坯的厚度为26～30mm；所述中间钢卷的头尾温差为25～30℃；所述精轧的开轧温度为930～1050℃；所述精轧的终轧温度为800～900℃；所述精轧的总压下率为40～50％；
(4)将步骤(3)得到的带钢进行层流冷却，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢,所述层流冷却包括以下步骤：将步骤(3)得到的带钢以冷却速率为50～70℃/s冷却至600～650℃后进行卷取，得到热轧钢卷；将所述热轧钢卷置于缓冷坑中保持24～30h，得到缓冷后的带钢；将所述缓冷后的带钢以冷却速率为1～3℃/s冷却至15～30℃。
2.根据权利要求1所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述热处理包括以下步骤：将步骤(1)中所述连铸钢坯加热至1100～1200℃，保温120～150min。
3.一种根据权利要求1至2中任一项所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢的制备方法制备得到的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢；
所述高频感应焊接钢管原料钢的厚度为2.6～5.0mm；
所述高频感应焊接钢管原料钢的屈服强度为520～540MPa；
所述高频感应焊接钢管原料钢的抗拉强度为580～600MPa；
所述高频感应焊接钢管原料钢的延伸率为32～35％；
所述高频感应焊接钢管原料钢的显微硬度为200～250HV10。
4.一种采用权利要求3所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢制备得到的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管；
所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管的显微硬度为245～265HV10。
5.根据权利要求4所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢依次进行纵剪分条、辊压成型、焊接、热处理和锯切，得到所述具有高耐磨性的高频感应焊接钢管。
6.根据权利要求5所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管的制备方法，其特征在于，所述热处理的步骤为：将所述焊接得到的焊缝加热至750～850℃，得到加热后的焊缝；将所述加热后的焊缝以冷却速率为5～10℃/s冷却至550～650℃，后以空冷方式冷却至15～30℃。
7.一种采用权利要求1所述的具有高耐磨性的高频感应焊接钢管原料钢制备得到的具有高耐磨性的托辊。
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