CN109338221A - 一种挂车车轴管及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车轴管加工领域,尤其涉及一种挂车车轴管及其生产方法,按重量百分比计算,包括如下组分:C:0.17‑0.24%、Si:0.17‑0.37%、Mn:1.40‑1.80%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr≤0.30%、Mo≤0.10%、Cu≤0.30%和Ni≤0.30%。这样,通过加Cr,使C曲线右移,提高钢的淬透性,同时Cr在钢中与碳形成化合物,导致回火时C的扩散困难,从而提升钢的回火稳定性;通过C、Mn的合理匹配,在强度、硬度提升的同时,也能实现钢良好的韧性及抗疲劳性;通过降P、S,提升钢质纯净度,减少钢的热脆、冷脆倾向,提高钢的韧性。
Description
技术领域
本发明涉及车轴管加工领域,尤其涉及一种挂车车轴管及其生产方法。
背景技术
目前,车轴用管的生产工艺流程为:转炉冶炼→炉外精炼→连铸→锯断→环炉加热→穿孔→连轧→张力减径→冷却→锯切→矫直→探伤→台检→包装→用户(锯断→井式炉调质→机加工)。
用户对车轴整体调质常采用自然对流井式电阻炉进行淬火(回火)加热,装炉量为每炉12支车轴(单支长度约2m),采用专门吊具垂直吊挂入炉加热及出炉冷却,淬火冷却介质为清水。炉子采用上、中、下三段加热,炉温均匀性、管温同步性(吊具吸热能力较强)、冷却均匀性等保证困难,同时炉内气氛呈氧化性,热处理后钢管表面氧化皮较厚,淬火效果不理想,经常出现淬火硬度不足或硬度波动大的情况。又由于是单炉生产,每3-4h可热处理一炉钢(约1.2吨),生产效率低,热处理成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种挂车车轴管及其生产方法,解决车轴淬火硬度不足、硬度波动大、生产效率低的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种挂车车轴管,按重量百分比计算,包括如下组分:
C:0.17-0.24%、Si:0.17-0.37%、Mn:1.40-1.80%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr≤0.30%、Mo≤0.10%、Cu≤0.30%和Ni≤0.30%。
进一步,按重量百分比计算,包括如下组分:
C、0.18-0.23%、Si:0.17-0.37%、Mn:1.50-1.70%、P≤0.020%、S≤0.010%、Cr:0.15-0.30%、Mo≤0.10%、Cu≤0.20%和Ni≤0.20%。
进一步,按重量百分比计算,包括如下组分:
C:0.20%、Si:0.27%、Mn:1.64%、P:0.013%、S:0.009%、Cr:0.24%、Mo:0.02%、Cu:0.03%和Ni:0.08%。
一种挂车车轴管的生产方法,采用所述挂车车轴管组分制备的管坯,具体步骤如下:
S1:将管坯进行热轧处理,得到初始坯料;
S2:初始坯料经冷却后进行切管分割;
S3:对切割后的坯料进行第一次调检处理;
S4:对经调检后坯料进行整体调质,得到钢管半成品;
S5:最后对钢管半成品进行第二次调检处理,得到钢管成品。
进一步,所述步骤S1中,热轧为采用Φ220mm管坯,利用Φ159连轧机组,在环形炉1240±10℃加热、加热时间150-180min,经过穿孔、连轧、张减及控制终轧温度800-850℃。
进一步,所述步骤S2中,初始坯料切割后的单只长度为10-12m。
进一步,所述步骤S3与步骤S5中的第一次调检和第二次调检均包括如下步骤:矫直、探伤和检查。
进一步,所述步骤S4中的整体调质的具体步骤为:
A1:经调检后坯料进行淬火加热处理,加热温度880±10℃、加热保温时间75-85min;
A2:淬火加热后进行水淬,水温温度为25-35℃;
A3:最后经回火加热处理,加热温度为620±10℃,加热保温时间95-105min,空冷。
本发明提供一种挂车车轴管,按重量百分比计算,包括如下组分:
C:0.17-0.24%、Si:0.17-0.37%、Mn:1.40-1.80%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr≤0.30%、Mo≤0.10%、Cu≤0.30%和Ni≤0.30%。这样,通过加Cr,使C曲线右移,提高钢的淬透性,同时Cr在钢中与碳形成化合物,导致回火时C的扩散困难,从而提升钢的回火稳定性;通过C、Mn的合理匹配,在强度、硬度提升的同时,也能实现钢良好的韧性及抗疲劳性;通过降P、S,提升钢质纯净度,减少钢的热脆、冷脆倾向,提高钢的韧性。
一种挂车车轴管的生产方法,采用所述挂车车轴管组分制备的管坯,具体步骤如下:将管坯进行热轧处理,得到初始坯料;初始坯料经冷却后进行切管分割;对切割后的坯料进行第一次调检处理;对经调检后坯料进行整体调质,得到钢管半成品;最后对钢管半成品进行第二次调检处理,得到钢管成品。这样,控制环炉加热温度及加热时间,通过严格控制轧制节奏及轧制速度,为后续整体调质做好组织准备;通过本发明整体调质的钢管,性能稳定、均匀,每小时可调质车轴用管约20吨,生产效率大大提高。
附图说明
图1为本发明挂车车轴管的生产方法流程示意图;
图2为本发明整体调质钢管组织金相照片示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种挂车车轴管,按重量百分比计算,包括如下组分:
C:0.17%、Si:0.17%、Mn:1.40%、P:0.030%、S:0.030%、Cr:0.30%、Mo:0.10%、Cu:0.30%和Ni:0.30%。
实施例2
一种挂车车轴管,按重量百分比计算,包括如下组分:
C、0.18%、Si:0.17%、Mn:1.50%、P:0.020%、S:0.010%、Cr:0.15%、Mo:0.10%、Cu:0.20%和Ni:0.20%。
实施例3
一种挂车车轴管,按重量百分比计算,包括如下组分:
C、0.18%、Si:0.26%、Mn:1.62%、P:0.016%、S:0.007%、Cr:0.21%、Mo:0.04%、Cu:0.05%和Ni:0.06%。
实施例4
一种挂车车轴管,按重量百分比计算,包括如下组分:
C:0.20%、Si:0.27%、Mn:1.64%、P:0.013%、S:0.009%、Cr:0.24%、Mo:0.02%、Cu:0.03%和Ni:0.08%。
实施例5
一种挂车车轴管,按重量百分比计算,包括如下组分:
C、0.23%、Si:0.37%、Mn:1.70%、P:0.020%、S:0.010%、Cr:0.30%、Mo:0.10%、Cu:0.20%和Ni:0.20%。
实施例6
一种挂车车轴管,按重量百分比计算,包括如下组分:
C、0.23%、Si:0.21%、Mn:1.59%、P:0.018%、S:0.005%、Cr:0.22%、Mo:0.01%、Cu:0.04%和Ni:0.05%。
实施例7
一种挂车车轴管,按重量百分比计算,包括如下组分:
C:0.24%、Si:0.37%、Mn:1.80%、P:0.030%、S:0.030%、Cr:0.30%、Mo:0.10%、Cu:0.30%和Ni:0.30%。
下面将结合127*1620Mn2来对本发明进行示例性说明。
1、冶炼管坯
通过冶炼和连铸,得到实施例1至7的管坯。
实施例1至7的管坯的化学成分如表1所示;
表1
实施例 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | Mo |
1 | 0.17 | 0.17 | 1.40 | 0.030 | 0.030 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.10 |
2 | 0.18 | 0.17 | 1.50 | 0.020 | 0.010 | 0.15 | 0.20 | 0.20 | 0.10 |
3 | 0.18 | 0.26 | 1.62 | 0.016 | 0.007 | 0.21 | 0.06 | 0.05 | 0.04 |
4 | 0.20 | 0.27 | 1.64 | 0.013 | 0.009 | 0.24 | 0.08 | 0.03 | 0.02 |
5 | 0.23 | 0.37 | 1.70 | 0.020 | 0.010 | 0.30 | 0.20 | 0.20 | 0.10 |
6 | 0.23 | 0.21 | 1.59 | 0.018 | 0.005 | 0.22 | 0.05 | 0.04 | 0.01 |
7 | 0.24 | 0.37 | 1.80 | 0.030 | 0.030 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.10 |
实施例1-7车轴用管性能检测结果见表2~表3。
实施例1-7车轴用管常温性能,详见表2;
表2
实施例1-7车轴用管非金属夹杂,详见表3;
从表2~表3可以看出,本发明的车轴用管钢质纯净,具有较高的强度、硬度、韧性及性能均匀性,完全满足车轴用管(YB/T 4203-2009)的要求。只要C、Mn、Cr满足优选化学成分设计要求,无论其处于成分设计的上限或下限,通过整体调质处理其性能均可满足性能要求。用此钢管加工的车轴,经用户进行“车轴垂直弯曲疲劳寿命试验”和“垂直弯曲刚度试验”,均大大超出JT/T475-2002《中华人民共和国交通行业标准》规定的最低80万次疲劳寿命和低于每米轮距1.5mm最大变形的要求。
如图1-图2所示:一种挂车车轴管的生产方法,采用所述挂车车轴管组分制备的管坯,具体步骤如下:将管坯进行热轧处理,得到初始坯料;初始坯料经冷却后进行切管分割;对切割后的坯料进行第一次调检处理;对经调检后坯料进行整体调质,得到钢管半成品;最后对钢管半成品进行第二次调检处理,得到钢管成品。这样,控制环炉加热温度及加热时间,通过严格控制轧制节奏及轧制速度,为后续整体调质做好组织准备;通过本发明整体调质的钢管,性能稳定、均匀,每小时可调质车轴用管约20吨,生产效率大大提高。
进一步,所述步骤S1中,热轧为采用Φ220mm管坯,利用Φ159连轧机组,在环形炉1240±10℃加热、加热时间150-180min,经过穿孔、连轧、张减及控制终轧温度800-850℃。
进一步,所述步骤S2中,初始坯料切割后的单只长度为10-12m。
进一步,所述步骤S3与步骤S5中的第一次调检和第二次调检均包括如下步骤:矫直、探伤和检查。
进一步,所述步骤S4中的整体调质的具体步骤为:
A1:经调检后坯料进行淬火加热处理,加热温度880±10℃、加热保温时间75-85min;
A2:淬火后进行水淬,水温温度为25-35℃;
A3:最后经回火加热处理,加热温度为620±10℃,加热保温时间95-105min,空冷。
本发明的生产工艺流程为:
转炉冶炼→LF炉精炼→连铸管坯→穿孔→连轧→张力减径→冷床→切管→矫直→探伤→检查→淬火炉加热→水淬→回火炉加热→矫直→探伤→检查→钢管成品
根据本发明一种20Mn2车桥管的生产方法,其步骤包括:
a、冶炼管坯,所述管坯的化学成分按重量百分比计为:C 0.17~0.24%、Si 0.17~0.37%、Mn 1.40~1.80%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr≤0.30%、Mo≤0.10%、Cu≤0.30%、Ni≤0.30%以及余量的Fe和不可避免的杂质。
b、化学成分优选:C 0.18~0.23%、Si 0.17~0.37%、Mn 1.50~1.70%、P≤0.020%、S≤0.010%、Cr 0.15~0.30%、Mo≤0.10%、Cu≤0.20%、Al≤0.015~0.40%、Ni≤0.20%。
c、热轧过程控制:利用Φ159连轧机组,采用Φ220mm圆坯,在环形炉1240±10℃加热、加热时间160min,经过穿孔、连轧、张减及控制终轧温度800-850℃(20Mn2钢Ar3在740℃左右),为整体调质提供合格坯料。
d、整体调质:采用步进式炉对长管(单支长度约11m)进行加热,后采用“浸淬、旋转、轴流”的方式逐支水淬,钢管的冷却速度及均匀性更好,整个热处理过程全部实现自动化,每1-2min可以处理一支长钢管,使得热处理效率更高、钢管性能更加均匀。
根据车轴用管的使用特点,应具有良好的强度、刚性、韧性和抗疲劳性能,因此对钢管的综合机械性能要求较高。为了使钢达到上述性能:通过加Cr,使C曲线右移,提高钢的淬透性,同时Cr在钢中与碳形成化合物,导致回火时C的扩散困难,从而提升钢的回火稳定性;通过C、Mn的合理匹配,在强度、硬度提升的同时,也能实现钢良好的韧性及抗疲劳性;通过降P、S,提升钢质纯净度,减少钢的热脆、冷脆倾向,提高钢的韧性。故将钢的化学成分按优选成分进行设计。
为了得到强度、硬度、韧性及抗疲劳性的最佳匹配,钢管应进行整体调质处理,20Mn2属于低碳Mn钢,其淬透性、淬硬性相对较弱,为了得到回火索氏体组织,淬火介质选用冷却能力较强的水,采用“轴流+浸淬+旋转”的淬火方式。
1、冶炼管坯
通过冶炼和连铸,在转炉冶炼、炉外精炼、连铸生产过程中,严格按照规范进行操作,使钢的化学成分均匀、钢质纯净。
2、钢管轧制
利用Φ159连轧机组(五机架三辊限动芯棒),采用Φ220mm圆坯,在环形炉1240±10℃加热、加热时间160min,经过穿孔、连轧、张减及控制终轧温度800-850℃(20Mn2钢Ar3在730℃左右),然后在步进式冷床进行空冷。
3、整体调质
淬火:加热温度880±10℃、加热保温时间80min、水淬(水温25-35℃);回火:加热温度620±10℃、加热保温时间100min、空冷。整体调质钢管组织为回火索氏体+少量回火贝氏体+少量铁素体。
综上所述,本发明车轴用管的钢质纯净、性能稳定、硬度均匀,完全满足车轴用管强度、刚度、韧性、抗疲劳性能等质量要求,满足垂直弯曲疲劳寿命和最大变形要求。本发明为汽车车轴生产提供了一种新的原材料性能选择,具有广阔的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种挂车车轴管,其特征在于,按重量百分比计算,包括如下组分:
C:0.17-0.24%、Si:0.17-0.37%、Mn:1.40-1.80%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr≤0.30%、Mo≤0.10%、Cu≤0.30%和Ni≤0.30%。
2.根据权利要求1所述的挂车车轴管,其特征在于,按重量百分比计算,包括如下组分:
C、0.18-0.23%、Si:0.17-0.37%、Mn:1.50-1.70%、P≤0.020%、S≤0.010%、Cr:0.15-0.30%、Mo≤0.10%、Cu≤0.20%和Ni≤0.20%。
3.根据权利要求2所述的挂车车轴管,其特征在于,按重量百分比计算,包括如下组分:
C:0.20%、Si:0.27%、Mn:1.64%、P:0.013%、S:0.009%、Cr:0.24%、Mo:0.02%、Cu:0.03%和Ni:0.08%。
4.一种挂车车轴管的生产方法,其特征在于,采用如权利要求1-3任意一项所述的挂车车轴管组分制备的管坯,具体步骤如下:
S1:将管坯进行热轧处理,得到初始坯料;
S2:初始坯料经冷却后进行切管分割;
S3:对切割后的坯料进行第一次调检处理;
S4:对经调检后坯料进行整体调质,得到钢管半成品;
S5:最后对钢管半成品进行第二次调检处理,得到钢管成品。
5.根据权利要求3所述的挂车车轴管的生产方法,其特征在于:所述步骤S1中,热轧为采用Φ220mm管坯,利用Φ159连轧机组,在环形炉1240±10℃加热、加热时间150-180min,经过穿孔、连轧、张减及控制终轧温度800-850℃。
6.根据权利要求4所述的挂车车轴管的生产方法,其特征在于:所述步骤S2中,初始坯料切割后的单只长度为10-12m。
7.根据权利要求4所述的挂车车轴管的生产方法,其特征在于:所述步骤S3与步骤S5中的第一次调检和第二次调检均包括如下步骤:矫直、探伤和检查。
8.根据权利要求4所述的挂车车轴管的生产方法,其特征在于:所述步骤S4中的整体调质的具体步骤为:
A1:经调检后坯料进行淬火加热处理,加热温度880±10℃、加热保温时间75-85min;
A2:淬火加热后进行水淬,水温温度为25-35℃;
A3:最后经回火加热处理,加热温度为620±10℃,加热保温时间95-105min,空冷。
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Denomination of invention: A trailer axle tube and its production method Effective date of registration: 20230620 Granted publication date: 20210126 Pledgee: Bank of Zhengzhou Co.,Ltd. Linzhou Branch Pledgor: LINZHOU FENGBAO PIPE Co.,Ltd. Registration number: Y2023980044739 |