CN109487155B - 高压油缸液压杆用非调质钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压油缸液压杆用非调质钢及其生产方法，其化学成分及质量百分含量为：C 0.40%～0.58%、Si 0.17%～0.37%、Mn 0.70%～1.40%、V 0.03%～0.20%、Cr 0.05%～0.25%、Ti 0.005%～0.040%、N 0.007%～0.015%、Al 0.005%～0.050%、S≤0.035%、P≤0.035%，余为Fe和不可避免的杂质。本非调质钢通过成分设计，在成本最低的原则下达到强韧性的合理匹配，同时满足高压油缸杆表面感应淬火淬硬层要求；本非调质钢具有高塑、韧性、良好的表面、皮下质量及表面感应淬火性能，同时制造成本较低，适用于生产高压油缸液压杆。本方法通过微合金化的成分设计及控轧控冷的生产方法，生产出不用调质处理的高压油缸杆用钢，简化了生产工序、节省了设备，具有节材节能、降低生产成本的特点。

Description

高压油缸液压杆用非调质钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种非调质钢及其生产方法，尤其是一种高压油缸液压杆用非调质钢及其生产方法。

背景技术

传统的工程机械用高压油缸杆多使用调质45#、40Cr钢，其调质过程工序复杂、易产生淬火缺陷，并且能耗高、污染重，生产周期长、成本高。

高压油缸杆工况和受力复杂，恶劣的服役条件决定高压油缸杆要有较高的硬度和耐磨性，同时能够承受突然的冲击。液压油缸杆出现发纹等表面缺陷，就易产生渗漏油，导致液压油缸工作时卸压，吊运的重物突然坠落，造成机毁人亡的恶性事故。又由于高压油缸杆的加工工艺为钢材直接切削，因此对钢材的要求是，在保证高压油缸杆综合性能质保的前提下，使钢材具有较高的表面及皮下质量，即钢材皮下零缺陷，同时具有良好的淬火性能，以便具有较高的安全稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种皮下零缺陷的高压油缸液压杆用非调质钢；本发明还提供了一种高压油缸液压杆用非调质钢的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明化学成分及质量百分含量为：C 0.40%～0.58%、Si0.17%～0.37%、Mn 0.70%～1.40%、V 0.03%～0.20%、Cr 0.05%～0.25%、Ti 0.005%～0.040%、N 0.007%～0.015%、Al 0.005%～0.050%、S≤0.035%、P≤0.035%，余为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述非调质钢热轧硬度为210～280HBW，强度为≥740MPa，KU2≥28J；金相组织为：珠光体＋铁素体。

本发明合金成分设计原则：在成本最低的原则下达到强韧性的合理匹配，同时满足高压油缸杆表面感应淬火淬硬层要求。各元素的作用及配比如下：

C：钢的强度、硬度及淬硬性取决于碳含量。碳含量高，珠光体量增加，提高钢材的硬度和强度，降低韧性，碳含量过低则会导致淬火硬度过低。

Si：显著强化铁素体，提高强度，但Si过高引起铁素体基体变脆，韧性下降。

Mn：弱碳化物形成元素，在钢中主要以因溶形式存在，是提高钢材强度和韧性的重要合金，但过高的Mn容易产生贝氏体。

V：是非调质钢中主要添加的微合金元素，它可以在加热和均热阶段保持溶解状态，在冷却时弥散沉淀析出增加钢的强度，同时细化晶粒来提高韧性。

Cr：可以提高钢材的强度及淬透性，过高会影响切削及增加成本。

Ti：细化晶粒并同时提高强度和韧性，同时可以改善因细小AlN析出造成的网状裂纹。但加入过多在钢中形成粗大的TiN夹杂颗粒降低韧性。

N：最经济有效的合金化元素，可以通过与生产AlN、V(C、N)加强非调质中微合金元素的沉淀强化及细化晶粒效果，提高V的有效作用。但是N含量过高容易生产较多的AlN增大连铸坯裂纹敏感性，同时增加钢种TiN夹杂的含量及尺寸，损害钢材韧性。

Al：强脱氧元素，利于降低钢中氧含量，提高纯净度；与N结合细化晶粒，利于提高强韧性。但Al 含量过高容易引起连铸时流动性变差，连铸坯容易产生裂纹，增大钢的冶炼难度。

S、P：会增加钢材的热脆及冷脆。

本发明方法包括连铸、铸坯冷却、铸坯加热、轧制和钢材冷却工序；所述铸坯的化学成分及质量百分含量如上所述。

本发明方法所述铸坯冷却工序：二冷比水量0.2±0.01L/kg。

本发明方法所述铸坯加热工序：加热温度1150～1250℃，保温1.0～2.0小时。

本发明方法所述轧制工序：开轧温度1050～1150℃，终轧温度900～1000℃。

本发明方法所述钢材冷却工序：轧后钢材以30～110℃/min的速度冷却到400～500℃后进缓冷坑缓冷。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过成分设计，在成本最低的原则下达到强韧性的合理匹配，同时满足高压油缸杆表面感应淬火淬硬层要求；本发明具有高塑、韧性、良好的表面、皮下质量及表面感应淬火性能，同时制造成本较低，适用于生产高压油缸液压杆。

本发明方法通过微合金化的成分设计及控轧控冷的生产方法，生产出不用调质处理的高压油缸杆用钢，简化了生产工序、节省了设备，具有节材节能、降低生产成本的特点。本发明产品具有较高的强韧性和良好的表面、皮下质量及淬火性能，同时制造成本低，可以满足服役过程中受力情况复杂的高压油缸杆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1－8：本高压油缸液压杆用非调质钢的生产方法工艺流程为：电炉或转炉冶炼→LF精炼→VD脱气→连铸→铸坯冷却→铸坯加热→轧制→钢材冷却→精整。各工序工艺如下所述：

（1）电炉或转炉冶炼工序：控制终点C≥0.10％，采用出钢加Al预脱氧，加入量1～3kg/t。出钢加预熔精炼渣300±30kg/炉并底吹氩气搅拌，提前成渣。

（2）LF精炼工序：大气量底吹氩气，大电流快速成渣，保证10分钟及以内形成白渣，尽早去除钢种脱氧夹杂。精炼20～25分钟后切换底吹氮气增N，终点分析钢中N含量。

（3）VD脱气工序：根据LF终点N含量，控制VD保真空时间为6～8min，避免长时间的钢渣混卷。真空处理后不再喂线及加入其它合金，避免钢水的二次污染，软吹后钢水在钢包进行静置，静置时间15～20min，夹杂物充分上浮。

各实施例上述步骤（1）－（3）的具体工艺参数见表1。

表1：步骤（1）－（3）的工艺参数

（4）连铸和铸坯冷却工序：采用0.45～0.55m/min范围内低恒拉速操作，使钢种夹杂在中包有充分的上浮去除时间，结晶器电磁搅拌工艺参数200±5A、2.2±0.1Hz，避免电磁搅拌造成结晶器弯月面的波动和卷渣，采用自动加保护渣工艺，减少人为加保护渣对钢液表面产生的波动。铸坯采用缓慢冷却方式，二冷比水量0.2±0.01L/kg，减少心部回温造成的AlN析出而造成表面裂纹缺陷。

（5）铸坯加热工序：铸坯加热至保温温度1150～1250℃，保温时间1.0～2.0小时。

（6）轧制工序：开轧温度1050～1150℃，终轧温度900～1000℃。

（7）钢材冷却工序：轧后钢材以30～110℃/min的速度冷却到400～500℃后进缓冷坑缓冷。

各实施例上述步骤（4）－（7）的具体工艺参数见表2。

表2：步骤（4）－（7）的工艺参数

（8）各实施例所得高压油缸液压杆用非调质钢的化学成分配比见表3，所得非调质钢的性能、组织、皮下缺陷等检测结果见表4。

表3：各实施例非调质钢的化学成分（wt%）

表3中，化学成分的余量为Fe和不可避免的杂质。

表4：各实施例非调质钢的检测结果

Claims (3)

1. 一种高压油缸液压杆用非调质钢，其特征在于，其化学成分及质量百分含量为：C0.40%～0.58%、Si 0.17%～0.37%、Mn 0.70%～1.40%、V 0.03%～0.20%、Cr 0.05%～0.25%、Ti 0.005%～0.040%、N 0.007%～0.015%、Al 0.005%～0.050%、S≤0.035%、P≤0.035%，余为Fe和不可避免的杂质；所述非调质钢热轧硬度为210～280HBW，强度为≥740MPa，KU2≥28J；金相组织为：珠光体＋铁素体；所述非调质钢的生产方法包括连铸、铸坯冷却、铸坯加热、轧制和钢材冷却工序；

所述连铸工序：采用0.45～0.55m/min范围内低恒拉速操作；

所述铸坯冷却工序：二冷比水量0.2±0.01L/kg；

所述铸坯加热工序：加热温度1150～1250℃，保温1.0～2.0小时；

所述钢材冷却工序：轧后钢材以30～110℃/min的速度冷却到400～500℃后进缓冷坑缓冷。

2.一种高压油缸液压杆用非调质钢的生产方法，其特征在于：其包括连铸、铸坯冷却、铸坯加热、轧制和钢材冷却工序；所述铸坯的化学成分及质量百分含量为：C 0.40%～0.58%、Si 0.17%～0.37%、Mn 0.70%～1.40%、V 0.03%～0.20%、Cr 0.05%～0.25%、Ti0.005%～0.040%、N 0.007%～0.015%、Al 0.005%～0.050%、S≤0.035%、P≤0.035%，余为Fe和不可避免的杂质；

所述连铸工序：采用0.45～0.55m/min范围内低恒拉速操作；

所述铸坯冷却工序：二冷比水量0.2±0.01L/kg；

所述铸坯加热工序：加热温度1150～1250℃，保温1.0～2.0小时；

所述钢材冷却工序：轧后钢材以30～110℃/min的速度冷却到400～500℃后进缓冷坑缓冷。

3.根据权利要求2所述的高压油缸液压杆用非调质钢的生产方法，其特征在于，所述轧制工序：开轧温度1050～1150℃，终轧温度900～1000℃。