專(zhuān)利名稱(chēng)：一種建筑用耐火無(wú)縫鋼管及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵加工領(lǐng)域，具體涉及一種建筑用耐火無(wú)縫鋼管及其加工方法。
背景技術(shù)：
隨著建筑事業(yè)的發(fā)展，大型建筑、高層建筑不斷涌現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)的防火安全性得到人們的重視，特別是美國(guó)“9. 11”事件后，對(duì)建筑物的防火工藝設(shè)計(jì)已成為保證建筑物安全的必要措施之一。目前，耐火鋼的研發(fā)主要集中在鋼板和型鋼上，而對(duì)耐火無(wú)縫鋼管的研發(fā)處于空白狀態(tài)。耐火無(wú)縫鋼管用途很廣，可用于辦公樓、商場(chǎng)、賓館、廠房、體育館、車(chē)站等高層建筑的橫梁、樁柱等方面。

發(fā)明內(nèi)容
本公司研發(fā)的“建筑用耐火無(wú)縫鋼管”，成功的解決了在600°C高溫下，鋼管保持很高的強(qiáng)度水平。其屈服強(qiáng)度達(dá)到了室溫?cái)?shù)值的60%以上，保證了建筑物承重主體抵抗火災(zāi)的能力，提高了建筑物的安全性。耐火鋼不同于普通的耐熱鋼，耐熱鋼對(duì)鋼的高溫性能，如高溫持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度、疲勞性能等有嚴(yán)格要求。而耐火鋼在性能上不需要長(zhǎng)時(shí)間的高溫強(qiáng)度，只要在600°C左右的高溫下保持3小時(shí)以上其屈服強(qiáng)度不低于室溫下的60%即可保證結(jié)構(gòu)的安全。因此， 耐火鋼的合金元素含量要比相同強(qiáng)度級(jí)別下耐熱鋼的合金元素含量低的多。采用Nb-V-Ti 微合金化原理，降低碳含量以保證結(jié)構(gòu)的焊接性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種建筑用耐火無(wú)縫鋼管，其特征在于，鋼管的合金成分及含量百分比為 CO. 12-0. 16%, SiO. 17-0. 30%,Mnl. 30-1. 60%, P ^ 0. 020%, S ^ 0. 015%, Cu ^ 0. 20%, Ni ^ 0. 20 %, Cr ^ 0. 20 %, Mo ^ 0. 15 %, V0. 03-0. 08 %, TiO. 015-0. 030 %, Nb 0. 01-0. 03%，余量為 Fe。所述的建筑用耐火無(wú)縫鋼管的加工方法，其特征在于所述的鋼管的碳當(dāng)量CE = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 彡 0· 41 %。所述的建筑用耐火無(wú)縫鋼管的加工方法，其特征在于包括以下步驟(1)采用添加Nb-V-Ti微合金化，通過(guò)LF精煉、VD真空處理，連鑄成圓管坯；(2)圓管坯加熱圓管坯在蓄熱式環(huán)形加熱爐里加熱，加熱過(guò)程管坯與爐底一起轉(zhuǎn)動(dòng)，加熱溫度 1210士 10°C，加熱時(shí)間50-60分鐘，管坯加熱端部溫差不大于士 10°C ；(3)穿孔將加熱過(guò)的圓管坯用三輥穿孔機(jī)穿孔，輾軋角為15° 士2°，最大延伸系數(shù)為4， 穿孔毛管外徑允許偏差士3% D，壁厚允許偏差士 15% t(D，t分別為毛管外徑和壁厚)；G) PQF 連軋穿孔后的毛管直接進(jìn)SMS-MEER PQF軋管機(jī)連軋，軋管溫度彡960°C，最大延伸系數(shù)3. 9，將軋機(jī)調(diào)整到規(guī)定的壁厚軋制荒管，荒管外徑允許偏差士5mm，壁厚允許偏差 ±10% t ；(5)隔絕火焰熱處理軋制后的荒管傳動(dòng)至口徑更大的鑄管內(nèi)，兩頭封閉，進(jìn)入步進(jìn)爐再加熱，加熱溫度 1350士 10°C，加熱時(shí)間58-62分鐘，使熱處理火焰不能直接在鋼管表面上灼燒，減少氧化， 保證熱處理的均勻性，提高了鋼管的高溫性能，保證了在600°C高溫條件下，鋼管屈服強(qiáng)度大于室溫下屈服強(qiáng)度的60%以上；(6)定徑讓步驟( 加熱后的荒管進(jìn)入14機(jī)架微張力定徑機(jī)，生產(chǎn)出規(guī)定的鋼管尺寸，定徑后要保證出鋼溫度900士 10°C ；(7)冷床冷卻定徑處理后的鋼管進(jìn)入鏈齒式冷床空冷，鋼管隨齒輪輕微轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了在冷卻過(guò)程中鋼管的直度；(8)矯直、切割采用七輥五立柱式矯直機(jī)矯直，鋼管在矯直過(guò)程中不得出現(xiàn)矯凹、矯直橢圓、矯直花紋等缺陷，鋼管直度要求弦高< 0. 2% L(L鋼管長(zhǎng)度)，距管端IM處最大偏離3mm，矯直后鋼管按照長(zhǎng)度要求切去管頭管尾，切口必須垂直，并去除毛刺，得成品管。本發(fā)明的有益效果1、耐火鋼未有意添加Cr、Mo等貴重元素，采用Nb-V-Ti微合金化設(shè)計(jì)理念，大大降低了生產(chǎn)成本。，通過(guò)降低碳含量，降低碳當(dāng)量等手段取得良好的焊接性能。2、采用套管熱處理，使火焰不能直接與鋼管接觸，使熱處理更加均勻，鋼管表面質(zhì)量更好，達(dá)到在600°C高溫條件下，鋼管屈服強(qiáng)度大于室溫下屈服強(qiáng)度的60%以上(即 ReLBOOr^ 0.，保證了建筑承重主體抗火災(zāi)能力。本發(fā)明建筑用耐火無(wú)縫鋼管與普通建筑用管比較的優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的建筑用耐火無(wú)縫鋼管采用Nb-V-Ti微合金化設(shè)計(jì)理念，不有意使用 Cr,Mo等貴重元素，大大降低了成本。2、本發(fā)明的建筑用耐火無(wú)縫鋼管通過(guò)降低碳含量，進(jìn)一步降低碳當(dāng)量，使鋼管焊接性能良好。3、本發(fā)明建筑用耐火無(wú)縫鋼管通過(guò)隔絕火焰熱處理方法，提高了鋼管表面質(zhì)量。保證了在600°C高溫條件下，鋼管屈服強(qiáng)度大于室溫下屈服強(qiáng)度的60%以上(即
)，即保證了建筑承重主體抗火災(zāi)能力。
具體實(shí)施例方式一種建筑用耐火無(wú)縫鋼管，鋼管的合金成分及含量百分比為CO. 12-0. 16 %, SiO. 17-0. 30 %, Mnl. 30-1. 60 %, P ^ 0. 020 %, S^O. 015 %, Cu ≤ 0. 20%, Ni ≤ 0. 20%, Cr ≤ 0. 20%,Mo ≤ 0. 15%, V0. 03-0. 08%, TiO. 015-0. 030%, Nb 0. 01-0. 03%，余量為 Fe。碳當(dāng)量CE = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15 ≤0· 41%。建筑用耐火無(wú)縫鋼管的加工方法包括以下步驟
(1)采用添加Nb-V-Ti微合金化，通過(guò)LF精煉、VD真空處理，連鑄成圓管坯；(2)圓管坯加熱圓管坯在蓄熱式環(huán)形加熱爐里加熱，加熱過(guò)程管坯與爐底一起轉(zhuǎn)動(dòng)，加熱溫度 1210士 10°C，加熱時(shí)間50-60分鐘，管坯加熱端部溫差不大于士 10°C ；(3)穿孔將加熱過(guò)的圓管坯用三輥穿孔機(jī)穿孔，輾軋角為15° 士2°，最大延伸系數(shù)為4， 穿孔毛管外徑允許偏差士3% D，壁厚允許偏差士 15% t(D，t分別為毛管外徑和壁厚)；G) PQF 連軋穿孔后的毛管直接進(jìn)SMS-MEER PQF軋管機(jī)連軋，軋管溫度彡960°C，最大延伸系數(shù)3. 9，將軋機(jī)調(diào)整到規(guī)定的壁厚軋制荒管，荒管外徑允許偏差士5mm，壁厚允許偏差 ±10% t ；(5)隔絕火焰熱處理軋制后的荒管傳動(dòng)至口徑更大的鑄管內(nèi)，兩頭封閉，進(jìn)入步進(jìn)爐再加熱，加熱溫度 1350士 10°C，加熱時(shí)間58-62分鐘，使熱處理火焰不能直接在鋼管表面上灼燒，減少氧化， 保證熱處理的均勻性，提高了鋼管的高溫性能，保證了在600°C高溫條件下，鋼管屈服強(qiáng)度大于室溫下屈服強(qiáng)度的60%以上；(6)定徑讓步驟( 加熱后的荒管進(jìn)入14機(jī)架微張力定徑機(jī)，生產(chǎn)出規(guī)定的鋼管尺寸，定徑后要保證出鋼溫度900士 10°C ；(7)冷床冷卻定徑處理后的鋼管進(jìn)入鏈齒式冷床空冷，鋼管隨齒輪輕微轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了在冷卻過(guò)程中鋼管的直度；(8)矯直、切割采用七輥五立柱式矯直機(jī)矯直，鋼管在矯直過(guò)程中不得出現(xiàn)矯凹、矯直橢圓、矯直花紋等缺陷，鋼管直度要求弦高< 0. 2% L(L鋼管長(zhǎng)度)，距管端IM處最大偏離3mm，矯直后鋼管按照長(zhǎng)度要求切去管頭管尾，切口必須垂直，并去除毛刺，得成品管。
權(quán)利要求
1.一種建筑用耐火無(wú)縫鋼管，其特征在于，鋼管的合金成分及含量百分比為 CO. 12-0. 16%, SiO. 17-0. 30%, Mnl. 30-1. 60%, P ≤ 0. 020%, S ≤ 0. 015%, Cu≤ 0. 20%, Ni ≤ 0. 20 %, Cr≤ 0. 20 %, Mo ≤ 0. 15 %, V0. 03-0. 08 %, TiO. 015-0. 030 %, Nb 0. 01-0. 03%，余量為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑用耐火無(wú)縫鋼管的加工方法，其特征在于所述的鋼管的碳當(dāng)量 CE = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+ (Ni+Cu)/15 ≤ 0. 41%0
3.如權(quán)利要求1所述的建筑用耐火無(wú)縫鋼管的加工方法，其特征在于包括以下步驟(1)采用添加Nb-V-Ti微合金化，通過(guò)LF精煉、VD真空處理，連鑄成圓管坯；(2)圓管坯加熱圓管坯在蓄熱式環(huán)形加熱爐里加熱，加熱過(guò)程管坯與爐底一起轉(zhuǎn)動(dòng)，加熱溫度 1210士 10°C，加熱時(shí)間50-60分鐘，管坯加熱端部溫差不大于士 10°C ；(3)穿孔將加熱過(guò)的圓管坯用三輥穿孔機(jī)穿孔，輾軋角為15° 士2°，最大延伸系數(shù)為4，穿孔毛管外徑允許偏差士3% D，壁厚允許偏差士 15% t(D，t分別為毛管外徑和壁厚)；(4)PQF連軋穿孔后的毛管直接進(jìn)SMS-MEER PQF軋管機(jī)連軋，軋管溫度≥960°C，最大延伸系數(shù) 3. 9，將軋機(jī)調(diào)整到規(guī)定的壁厚軋制荒管，荒管外徑允許偏差士5mm，壁厚允許偏差士 10% t ；(5)隔絕火焰熱處理軋制后的荒管傳動(dòng)至口徑更大的鑄管內(nèi)，兩頭封閉，進(jìn)入步進(jìn)爐再加熱，加熱溫度 1350士 10°C，加熱時(shí)間58-62分鐘，使熱處理火焰不能直接在鋼管表面上灼燒，減少氧化， 保證熱處理的均勻性，提高了鋼管的高溫性能，保證了在600°C高溫條件下，鋼管屈服強(qiáng)度大于室溫下屈服強(qiáng)度的60%以上；(6)定徑讓步驟( 加熱后的荒管進(jìn)入14機(jī)架微張力定徑機(jī)，生產(chǎn)出規(guī)定的鋼管尺寸，定徑后要保證出鋼溫度900士 10°C ；(7)冷床冷卻定徑處理后的鋼管進(jìn)入鏈齒式冷床空冷，鋼管隨齒輪輕微轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了在冷卻過(guò)程中鋼管的直度；(8)矯直、切割采用七輥五立柱式矯直機(jī)矯直，鋼管在矯直過(guò)程中不得出現(xiàn)矯凹、矯直橢圓、矯直花紋等缺陷，鋼管直度要求弦高< 0. 2% L(L鋼管長(zhǎng)度)，距管端IM處最大偏離3mm，矯直后鋼管按照長(zhǎng)度要求切去管頭管尾，切口必須垂直，并去除毛刺，得成品管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種建筑用耐火無(wú)縫鋼管，其合金組分的化學(xué)成分質(zhì)量百分比如下C 0.12-0.16％、Si 0.17-0.30％、Mn 1.30-1.60％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cu≤0.20％、Ni≤0.20％、Cr≤0.20％、Mo≤0.15％、V 0.03-0.08％、Ti0.015-0.030％、Nb 0.01-0.03％、CE＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.41％，余量為Fe。加工時(shí)，先將鐵水脫硫→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→VD真空處理→連鑄→(酸磨)檢驗(yàn)→圓管坯→圓管坯加熱→穿孔→PQF熱連軋→隔絕火焰熱處理→定徑→冷卻→矯直→切割→檢驗(yàn)→噴標(biāo)→包裝入庫(kù)。本發(fā)明的耐火無(wú)縫鋼管，加工成本低，鋼管焊接性能良好，抗火災(zāi)能力強(qiáng)。
文檔編號(hào)C21D9/08GK102181800SQ20111009155
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者呂黎紅, 張胡明, 雍金貴 申請(qǐng)人:安徽天大石油管材股份有限公司