CN101775537A - 微合金高韧性非调质起重机臂架用管及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金行业无缝钢管的生产,具体涉及一种微合金高韧性非调质起重机臂架用管及生产方法。微合金高韧性非调质起重机臂架用管的成分以质量%计,具体有:C:0.16~0.22、Si:0.10~0.50、Mn:1.30~1.50、P:0.030≤、S:0.020≤、V:0.08~0.18、Al:0.01~0.06,其余部分为Fe及不可避免的杂质。具体的生产工艺为钢坯冶炼和制管,钢坯冶炼包括:电炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+水平或弧形连铸。制管工艺包括:坯料检验修磨→管坯锯断→环形炉加热→二辊锥形穿孔→三辊轧管→脱棒→步进炉再加热→微张力减径→矫直→取样检测理化性能→人工检验→涡流探伤→复检→喷印→称重→包装入库。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业无缝钢管的生产,具体涉及一种微合金高韧性非调质起重机臂架用管及生产方法。
背景技术
臂架作为液压履带式起重机一个重要部件的组合,是其承载和输送物体的关键部位。臂架由3m~12m长的无缝钢管焊接好一节节组合而成,最大吊重能力达350~1200t,吊重高度可达226m,最大工作半径为164m。因此对臂架用钢管的要求非常高,需要有高强度及高韧性。
现有的液压履带式起重机臂架用管采用的是传统的微合金非调质钢。其中,铁素体-珠光体型非调质钢是早期发展起来的微合金非调质钢,其强化的方法是在钢中加入微合金化元素,产生沉淀强化并加以晶粒细化,通过控制珠光体的含量来获得所需要的强度和硬度,但是这样得到钢的韧性往往不高,低温冲击韧性更差。为进一步改善非调质钢的韧性,出现了贝氏体型非调质钢、马氏体型非调质钢等,如日本生产的0.25%C,1.50%Mn,0.35%Cr,0.15%V贝氏体型非调质钢,室温V型缺口冲击值达到50J以上,但是这些钢种也都没有保证低温冲击性能。
发明内容
本发明的目的是克服传统的非调质钢管韧性较差的问题,提供一种新型的微合金高韧性非调质起重机臂架用管及生产方法,通过微合金化及控冷控轧等工艺手段,使起重机臂架用管具有足够的强度,提高起重机臂架用管的冲击韧性和抗低温性能(-20℃),使其接近或达到调质钢管的性能。
本发明的技术方案是:微合金高韧性非调质起重机臂架用管,成分以质量%计,具体有:C:0.16~0.22、Si:0.10~0.50、Mn:1.30~1.50、P:0.030≤、S:0.020≤、V:0.08~0.18、Al:0.01~0.06,其余部分为Fe及不可避免的杂质。
微合金高韧性非调质钢化学成分设计:
C:C元素作为钢中最有效的强化元素之一,也是最廉价的元素。C含量的增加,钢的强度增大,塑性减低,冲击韧性变差。C含量过低,钢的强度降低,冲击韧性提高。因此必须有合适的C含量。
Mn:Mn元素在钢中主要起强化作用,是扩大γ区的合金元素。增加Mn含量可以降低A→F+P的相变温度,减缓奥氏体向珠光体的转变速度,细化铁素体晶粒,减小珠光体团尺寸,缩小珠光体中的片间距,还使珠光体中渗碳体片的厚度减薄,这些均可有效地提高钢的韧性。但Mn含量升高会增加珠光体的体积分数而降低钢的韧性,当Mn超过一定的含量时,会促进钢的A-B相变发生,这样也会降低P+F类非调质钢管的韧性。因此在本发明中通过增加钢中Mn的含量,降低钢中C的含量,达到提高钢管韧性的目的。
Si:Si元素是常用的脱氧元素,有固溶强化作用。Si是促进铁素体生成的元素,能增加铁素体的体积分数并使其晶粒变细,对室温冲击值没有多大影响,但恶化低温冲击性能,因此在非调质钢中有一定的Si含量。
V:V元素对室温冲击值没有多大影响,但对低温冲击性能存在不良影响,比Si尤甚。但V和其他微合金化元素搭配,可以显著提高非调质钢管的强度,起弥散强化作用。
Al:Al元素作为合金化元素引入,在钢中有3种不同的结合状态,即Al2O3、AlN和固溶Al,其中对细化晶粒起主要作用的是难熔的六方点阵结构的AlN,由于其在晶界上弥散析出而阻碍了晶界移动,防止了晶粒的长大。
本发明还提供了一种微合金高韧性非调质起重机臂架用管生产工艺,它包括钢坯冶炼和制管,具体生产方法如下:
A、钢坯冶炼工艺流程:
电炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+水平或者弧形连铸。
钢坯冶炼采用60~75%优质铁水+15~30%管切头+10%优质废钢,在冶炼过程添加铝丝和碳粉以去钢水中杂质,并进行真空脱气,在浇注时吹氩保护,提高钢的纯净度。
优质铁水的添加量为630~750kg/t钢、铝丝的添加量为2.00~3.00kg/t钢、V的添加量为2.00~3.30kg/t钢、碳粉的添加量为0~1.0kg/t钢。
B、制管工艺流程:
坯料检验修磨→管坯锯断→环形炉加热→二辊锥形穿孔→三辊轧管→脱棒→步进炉再加热→微张力减径→矫直→取样检测理化性能→人工检验→涡流探伤→复检→喷印→称重→包装入库。
钢坯在环形炉内进行加热,分预热、加热、均热三个过程,总加热时间控制在80~100min,并合理分配各段的时间,以防止加热不均及出现加热缺陷。其中:随炉温预热20~30min、1280±20℃加热40~50min、1260±20℃均热20~30min。
轧管采用锥形辊穿孔、多机架纵轧方式,小径管增加冷拔工序,各工序根据不同规格合理分配变形量,有效地避免了裂纹等缺陷。
本发明与现有技术相比具有如下特点:
1、化学成分中碳含量较低,合金含量低,易轧制,不额外增加设备。
2、生产容易,钢管不需进行调质便具有足够的强度和高的低温韧性。
3、在生产过程中减少了调质工艺,即减少了一次再加热过程,为企业降低生产成本、节约能源、减少污染提供了最有利可行的技术手段。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
具体实施方式
实施例、微合金高韧性非调质起重机臂架用管,成分以质量%计,具体有:C:0.16~0.22、Si:0.10~0.50、Mn:1.30~1.50、P:0.030≤、S:0.020≤、V:0.08~0.18、Al:0.01~0.06,其余部分为Fe及不可避免的杂质。
微合金高韧性非调质起重机臂架用管生产工艺,它包括钢坯冶炼和制管,具体生产方法如下:
A、钢坯冶炼工艺流程:
电炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+水平或者弧形连铸。
钢坯冶炼采用60~75%优质铁水+15~30%管切头+10%优质废钢,在冶炼过程添加铝丝和碳粉以去钢水中杂质,并进行真空脱气,在浇注时吹氩保护,提高钢的纯净度。
优质铁水的添加量为630~750kg/t钢、铝丝的添加量为2.00~3.00kg/t钢、V的添加量为2.00~3.30kg/t钢、碳粉的添加量为0~1.0kg/t钢。
B、制管工艺流程:
坯料检验修磨→管坯锯断→环形炉加热→二辊锥形穿孔→三辊轧管→脱棒→步进炉再加热→微张力减径→矫直→取样检测理化性能→人工检验→涡流探伤→复检→喷印→称重→包装入库。
钢坯在环形炉内进行加热,分预热、加热、均热三个过程,总加热时间控制在80~100min,并合理分配各段的时间,以防止加热不均及出现加热缺陷。其中:随炉温预热20~30min、1280±20℃加热40~50min、1260±20℃均热20~30min。
轧管采用锥形辊穿孔、多机架纵轧方式,小径管增加冷拔工序,各工序根据不同规格合理分配变形量,有效地避免了裂纹等缺陷。
根据本发明所设计的化学成分在衡阳华菱钢管有限公司炼钢分厂30T电炉生产微合金高韧性非调质钢,并在衡阳华菱钢管有限公司∮219分厂进行了轧制,随机取样进行分析,结果如下:
1.化学成分
表1实物化学成分
2.尺寸及力学性能
表2实物尺寸及力学性能
Claims (2)
1.一种微合金高韧性非调质起重机臂架用管,其特征是:成分以质量%计,具体有:C:0.16~0.22、Si:0.10~0.50、Mn:1.30~1.50、P:0.030≤、S:0.020≤、V:0.08~0.18、Al:0.01~0.06,其余部分为Fe及不可避免的杂质。
2.一种微合金高韧性非调质起重机臂架用管的生产方法,其特征是:它包括钢坯冶炼和制管,具体生产方法如下:
A、钢坯冶炼工艺流程:电炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+水平或者弧形连铸;
钢坯冶炼采用60~75%优质铁水+15~30%管切头+10%优质废钢,在冶炼过程添加铝丝和碳粉以去钢水中杂质,并进行真空脱气,在浇注时吹氩保护,提高钢的纯净度;
优质铁水的添加量为630~750kg/t钢、铝丝的添加量为2.00~3.00kg/t钢、V的添加量为2.00~3.30kg/t钢、碳粉的添加量为0~1.0kg/t钢;
B、制管工艺流程:
坯料检验修磨→管坯锯断→环形炉加热→二辊锥形穿孔→三辊轧管→脱棒→步进炉再加热→微张力减径→矫直→取样检测理化性能→人工检验→涡流探伤→复检→喷印→称重→包装入库;
钢坯在环形炉内进行加热,分预热、加热、均热三个过程,总加热时间控制在80~100min,并合理分配各段的时间,以防止加热不均及出现加热缺陷,其中:随炉温预热20~30min、1280±20℃加热40~50min、1260±20℃均热20~30min;
轧管采用锥形辊穿孔、多机架纵轧方式,小径管增加冷拔工序,各工序根据不同规格合理分配变形量。
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