CN101892441A - 一种超细晶粒半挂车车轴管材料及车轴管加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超细晶粒半挂车车轴管材料及车轴管加工方法，超细晶粒半挂车车轴管的各化学成分的重量百分比为：C：0.23-0.28％、Si：0.15-0.30％、Mn：1.30-1.45％、P：≤0.03％、S：≤0.035％、Al：≤0.01％、Cu：≤0.25％、Ni：≤0.25％、Cr：≤0.25％、Mo：≤0.15％，其余为铁和杂质。新发明采用余温外壁喷雾和余温内壁回火工艺，保证了钢管表面硬度、晶粒超细化、冲击韧性更优越、强度大幅提高，保证了超细晶粒半挂车车轴管的抗疲劳特性，大大提高了使用寿命和安全系数。

Description

一种超细晶粒半挂车车轴管材料及车轴管加工方法

技术领域

本发明涉及钢管的加工领域，具体是一种超细晶粒半挂车车轴管材料及车轴管加工方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，重型汽车和物流行业发展迅速，短短六七年时间，重型汽车产量已经增长十余倍，现在年产量超过40万辆，而我国物流行业由于需要越来越多的集装箱、装卸桥及半挂车等，因此产生了对钢铁材料日益旺盛的需求。集装箱用半挂车后车轴原来多采用三段式工艺生产，即用25mm左右的厚钢板弯成方管后焊接，两头再焊接轴头，工艺复杂，焊缝处质量难以保证等缺点。传统的热轧钢管在定径后直接进入冷床冷却，钢管强度不高，表面硬度不够，冲击韧性差，抗疲劳性能达不到要求。而传统的调质工艺，采用外喷内淋的方法，水淬回火后，钢管强度得以提高、表面硬度也得以保证，但钢管晶粒粗大，使用寿命大大降低，而且生产成本大幅提高。

发明内容

本发明提供了一种超细晶粒半挂车车轴管材料及车轴管加工方法，车轴管的钢管塑性良好、钢质纯净，非金属夹杂≤2.5级，且疲劳寿命≥80万次。

本发明的技术方案为：

一种超细晶粒半挂车车轴管材料，其特征在于：所述的车轴管材料的各化学成分的重量百分比为：C：0.23-0.28％、Si：0.15-0.30％、Mn：1.30-1.45％、P：≤0.03％、S：≤0.035％、Al：≤0.01％、Cu：≤0.25％、Ni：≤0.25％、Cr：≤0.25％、Mo：≤0.15％，其余为铁和杂质。

所述的超细晶粒半挂车车轴管材料，其特征在于：所述的杂质中Pb、Sn、As、Sb和Bi元素含量总和≤450PPM，其中，各单一元素≤100PPM，Pb≤80PPM；所述的杂质中H含量小于2PPm，O含量小于40PPm，N含量小于80PPm；所述的车轴管的碳当量＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15×100％，其值不大于0.5％。

所述的超细晶粒半挂车车轴管的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、选用低S、P废钢和生铁作为炉料，用EAF电炉内进行熔化和初炼成钢水，然后经LFV炉外精炼、真空脱气和浇注后，得钢坯，其中各化学成分的重量百分比为：C：0.23-0.28％、Si：0.15-0.30％、Mn：1.30-1.45％、P：≤0.03％、S：≤0.035％、Al：≤0.01％、Cu：≤0.25％、Ni：≤0.25％、Cr：≤0.25％、Mo：≤0.15％，其余为铁和杂质；

(2)、将沸腾钢坯脱模后，钢坯进行初轧，然后将初轧后钢坯放入加热炉内进行热轧，钢坯热轧的加热时间≥1.5小时，阴阳面温差≤50℃，钢坯出炉温度1160-1200℃，热轧的终轧温度≥850℃，将热轧后的钢坯堆冷，得圆管坯；

(3)、将圆管坯进行加热，加热温度1200-1220℃，加热时间50-60分钟；将加热后的圆管坯经穿孔机穿孔，将穿孔后的毛管轧制成荒管，将轧制后的荒管再加热，加热温度1200-1220℃，加热时间50-60分钟，管坯加热端部温差不大于10℃；然后将加热后的荒管进行定径，定径后的钢管余温控制在890-910℃，钢管外壁喷雾冷却，内壁利用余温回火；

(4)、将钢管经冷床空冷、矫直、切割、检验、包装、得成品。

所述的超细晶粒半挂车车轴管的加工方法，其特征在于：所述的初轧后的钢坯需坑冷36小时以上，进行剥皮精整；所述的热轧后的钢坯需要经酸洗板矫直处理。

所述的超细晶粒半挂车车轴管的加工方法，其特征在于：所述的穿孔机穿孔选用三辊穿孔机穿孔，辗轧角为13-17°，延伸系数不大于4，穿孔毛管外径允许偏差±3％，壁厚允许偏差±15％；所述的荒管的轧制选用ACCU-ROLL轧管机轧制，轧管温度≥950℃，延伸系数不大于3.8，荒管外径允许偏差±5mm，壁厚允许偏差±10％；所述的轧制后的荒管再加热选用步进炉再加热；所述的荒管定径选用14架微张力定径机定径；所述的冷床空冷选用链式冷床进行空冷。

本发明的优点：

新发明采用余温外壁喷雾和余温内壁回火工艺，保证了钢管表面硬度、晶粒超细化、冲击韧性更优越、强度大幅提高，保证了超细晶粒半挂车车轴管的抗疲劳特性，大大提高了使用寿命和安全系数。

本发明车轴管与普通车轴管的比较：

1、本发明的车轴管采用优化化学成分设计理念，S、P成分的进一步降低，提高了钢的纯净度，使材料的综合性能得以大幅度提高；

2、本发明的车轴管具有优良的综合力学性能，强度高、表面硬度高、冲击韧性好、低温塑性也得以保证；

3、本发明的车轴管的焊接性能良好，预热200℃以上均无冷裂纹产生，焊接接头经不同温度的SR应力消除热处理，焊接接头的抗拉强度稍有下降，焊缝金属和焊接热影响区的冲击功基本不变，但冲击韧性相对焊态均有不同程度的提高；

4、本发明的车轴管及焊接接头具有优良的组织结构，晶粒超细化，焊接接头的焊缝中心为贝氏体，热影响区为贝氏体；

5、本发明的车轴管的抗疲劳强度可达80万次以上无裂纹；

6、本发明的车轴管生产工艺成熟、稳定，能够满足半挂车车轴的使用要求，具有高技术含量和高附加值的产品，应用前景非常广阔，其经济效益和社会效益十分显著。

具体实施方式

(1)、超细晶粒半挂车车轴管的各化学成分的重量百分比为：C：0.23-0.28％、Si：0.15-0.30％、Mn：1.30-1.45％、P：≤0.03％、S：≤0.035％、Al：≤0.01％、Cu：≤0.25％、Ni：≤0.25％、Cr：≤0.25％、Mo：≤0.15％，其余为铁和杂质；杂质中Pb、Sn、As、Sb和Bi元素含量总和≤450PPM，其中，各单一元素≤100PPM，Pb≤80PPM；杂质中H含量小于2PPm，O含量小于40PPm，N含量小于80PPm；车轴管的碳当量＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15×100％，其值大于0.5％。

(2)、超细晶粒半挂车车轴管的加工方法：

EAF电炉熔化、初炼：炉料选用低S、P废钢，车轴管加工切头及优质生铁。

合金需准备低碳铬，低碳锰，钼铁，铝锭等。

还原剂：电石、碳粉、铝粉

脱碳量≥0.30％

出渣量[P]≤0.008％

出渣量[C]≤0.04％，但不能过氧化

出渣温度≥1650℃

用低碳Fe-Mn调整Mn：出渣[C]，[P]，T℃符合要求加调整Mn至0.30％。

净沸腾时间≥5分钟

出渣毕插Al 0.8kg/t，必须用铁棒插入钢液

加渣料：石灰、萤石(按工艺规定)

加还原剂：加电石2-3kg/t，碳粉适量，还原渣一次造白，决不允许电石渣，

可用Al粉脱氧保持白渣。

还原剂加入≥8′测温，间断取样分析2次。

加合金：配Cr、Mn、Mo至中下限

出钢：按分析结果配加合金至规定范围内；出钢温度1650±10℃；Al配至0.75％，铝锭随钢流加入钢包中。

LFV炉外精炼、真空脱气：将钢液加入LFV钢包精炼炉内进行精炼，向钢包内吹氩气对钢液进行搅拌，使钢液的成分和温度均匀，当钢液温度≥1620℃时，LFV钢包精炼炉进行抽真空处理，保持炉内真空度控制在66-67Pa下真空脱气10-20分钟；

浇注：将LFV炉外精炼后钢液加入模具内进行浇注，脱模得钢坯；

初轧：钢坯进行初轧，然后坑冷36小时以上、全剥皮精整；

热轧：将初轧后的钢坯放入加热炉内进行热轧，钢坯热轧的加热时间≥1.5小时，阴阳面温差≤50℃，钢坯出炉温度1160-1200℃，热轧的终轧温度≥850℃，将热轧后的钢坯经酸洗板矫直、堆冷，得圆管坯；

圆管坯加热：将圆管坯进行加热，加热温度1200-1220℃，加热时间50-60分钟；

穿孔：将加热后的圆管坯经三辊穿孔机穿孔，辗轧角为15°±2°，延伸系数不大于4，穿孔毛管外径允许偏差±3％D，壁厚允许偏差±15％t(D，t分别为毛管外径和壁厚)；

轧管：穿孔后的毛管进ACCU-ROLL轧管机轧制成荒管，轧管温度≥950℃，延伸系数不大于3.8，荒管外径允许偏差±5mm，壁厚允许偏差±10％t；

步进炉再加热：轧制后的荒管进入步进炉再加热，加热温度1210±10℃，加热时间55分钟，管坯加热端部温差不大于±10℃；

定径：再加热后的荒管进入14架微张力定径机，根据产品尺寸调整机架，生产出规定的钢管尺寸，定径后要保证出钢温度890-910℃；

余温外壁喷雾、内壁回火：定径后的钢管余温控制在890-910℃，采用外壁喷雾的方式，提高钢管强度和表面硬度，内壁不用喷雾，内壁利用余温自然冷却，相当于一个回火过程，保证了钢管的超细晶粒化和钢管韧性，使材料更加耐磨，抗疲劳性能更强，提高了钢管的使用寿命；

冷床冷却：钢管进入链式冷床空冷，钢管随齿轮轻微转动，保证在冷却过程中钢管直度；

矫直、切割：采用七辊五立柱式矫直机矫直，钢管在矫直过程中不得出现矫凹、矫直椭圆、矫直花纹等缺陷，钢管直度要求：弦高＜0.2％L(L钢管长度)，距管端1M处最大偏离3mm，矫直后钢管按照长度要求切去管头管尾，切口必须垂直，并去除毛刺；

检验包装：按照标准规范、技术协议等对成品管进行检验，检验项目有：尺寸、外观、表面质量、涡流探伤、超声波探伤、水压试验、化学成分、力学性能、冲击韧性、表面硬度、金相、抗疲劳试验等。检验合格的钢管按要求标识，并包装。

Claims (5)

1.一种超细晶粒半挂车车轴管材料，其特征在于：所述的车轴管材料的各化学成分的重量百分比为：C：0.23-0.28％、Si：0.15-0.30％、Mn：1.30-1.45％、P：≤0.03％、S：≤0.035％、Al：≤0.01％、Cu：≤0.25％、Ni：≤0.25％、Cr：≤0.25％、Mo：≤0.15％，其余为铁和杂质。

2.根据权利要求1所述的超细晶粒半挂车车轴管材料，其特征在于：所述的杂质中Pb、Sn、As、Sb和Bi元素含量总和≤450PPM，其中，各单一元素≤100PPM，Pb≤80PPM；所述的杂质中H含量小于2PPm，O含量小于40PPm，N含量小于80PPm；所述的车轴管的碳当量＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15×100％，其值不大于0.5％。

3.根据权利要求1所述的超细晶粒半挂车车轴管的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、选用低S、P废钢和生铁作为炉料，用EAF电炉内进行熔化和初炼成钢水，然后经LFV炉外精炼、真空脱气和浇注后，得钢坯，其中各化学成分的重量百分比为：C：0.23-0.28％、Si：0.15-0.30％、Mn：1.30-1.45％、P：≤0.03％、S：≤0.035％、Al：≤0.01％、Cu：≤0.25％、Ni：≤0.25％、Cr：≤0.25％、Mo：≤0.15％，其余为铁和杂质；

(2)、将沸腾钢坯脱模后，钢坯进行初轧，然后将初轧后钢坯放入加热炉内进行热轧，钢坯热轧的加热时间≥1.5小时，阴阳面温差≤50℃，钢坯出炉温度1160-1200℃，热轧的终轧温度≥850℃，将热轧后的钢坯堆冷，得圆管坯；

(3)、将圆管坯进行加热，加热温度1200-1220℃，加热时间50-60分钟；将加热后的圆管坯经穿孔机穿孔，将穿孔后的毛管轧制成荒管，将轧制后的荒管再加热，加热温度1200-1220℃，加热时间50-60分钟，管坯加热端部温差不大于10℃；然后将加热后的荒管进行定径，定径后的钢管余温控制在890-910℃，钢管外壁喷雾冷却，内壁利用余温回火；

(4)、将钢管经冷床空冷、矫直、切割、检验、包装、得成品。

4.根据权利要求3所述的超细晶粒半挂车车轴管的加工方法，其特征在于：所述的初轧后的钢坯需坑冷36小时以上，进行剥皮精整；所述的热轧后的钢坯需要经酸洗板矫直处理。

5.根据权利要求3所述的超细晶粒半挂车车轴管的加工方法，其特征在于：所述的穿孔机穿孔选用三辊穿孔机穿孔，辗轧角为13-17°，延伸系数不大于4，穿孔毛管外径允许偏差±3％，壁厚允许偏差±15％；所述的荒管的轧制选用ACCU-ROLL轧管机轧制，轧管温度≥950℃，延伸系数不大于3.8，荒管外径允许偏差±5mm，壁厚允许偏差±10％；所述的轧制后的荒管再加热选用步进炉再加热；所述的荒管定径选用14架微张力定径机定径；所述的冷床空冷选用链式冷床进行空冷。