CN111187995B - 一种含硼液压支柱用无缝钢管材料 - Google Patents

一种含硼液压支柱用无缝钢管材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含硼液压支柱用无缝钢管材料，包括如下质量百分数的化学成分：C 0.20％～0.32％、Si 0.15％～0.35％、Mn 1.10％～1.40％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr 0.10％～0.55％、Al 0.010％～0.035％、B 0.001％～0.003％、Ti 0.02％～0.035％，其余为Fe及不可避免的杂质。还公开了其制备方法。本发明通过本方法制造的液压支柱用无缝钢管淬透性好，特别是能满足壁厚≥25mm的厚壁液压支柱用无缝钢管力学性能。

Description

一种含硼液压支柱用无缝钢管材料
技术领域
本发明涉及材料冶金技术领域，尤其涉及一种含硼液压支柱用无缝钢管材料。
背景技术
液压支柱用无缝钢管材料，多用于煤矿开采液压支架、汽车起重机的液压缸、活塞、大型机械等专用设备，其中27SiMn是煤机行业用量最大运用最为广泛的一个钢种，普通27SiMn淬透性差，特别是在生产壁厚≥25mm厚壁管时由于淬不透使得材料的综合力学性能差，在用户规定的回火温度下，材料的屈服强度达不到煤机行业≥760MPa的要求，使得厚壁液压支柱管不得不采用高成本的30CrMnSiA来生产，导致生产成本偏高。
提高淬透性的元素有很多，但最为经济且效果好的元素只有硼元素，硼提高钢的淬透性主要是以单质硼(有效硼)存在钢中起的作用，如果硼和其它元素结合应生成硼的化合物就失去了它的作用，而硼元素活性高，易和氮元素结合，因此含硼钢的冶炼固氮、加入时序等就显得尤为关键。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种含硼液压支柱用无缝钢管材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种含硼液压支柱用无缝钢管材料，包括如下质量百分数的化学成分：C0.20％～0.32％、Si 0.15％～0.35％、Mn 1.10％～1.40％、Mo 0.10％～0.35％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr 0.10％～0.55％、Al 0.010％～0.035％、B 0.001％～0.003％、Ti 0.02％～0.035％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分数的化学成分：C 0.20％、Si 0.15％、Mn 1.10％、Mo0.10％、P 0.010％、S 0.003％、Cr 0.10％、Al 0.010％、B 0.001％、Ti 0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分数的化学成分：C 0.22％、Si 0.20％、Mn 1.15％、Mo0.18％、P 0.018％、S 0.008％、Cr 0.20％、Al 0.020％、B 0.002％、Ti 0.022％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分数的化学成分：C 0.23％、Si 0.25％、Mn 1.25％、Mo0.25％、P 0.015％、S 0.006％、Cr 0.30％、Al 0.025％、B 0.003％、Ti 0.025％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分数的化学成分：C 0.25％、Si 0.30％、Mn 1.35％、Mo0.30％、P 0.010％、S 0.005％、Cr 0.43％、Al 0.030％、B 0.002％、Ti 0.030％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分数的化学成分：C 0.26％、Si 0.35％、Mn 1.40％、Mo0.35％、P 0.020％、S 0.010％、Cr 0.55％、Al 0.035％、B 0.003％、Ti 0.035％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种含硼液压支柱用无缝钢管材料的制备方法，其特征在于，包括：
转炉冶炼，全部采用预脱硫铁水，来料铁水成分要求：P≤0.140％、S≤0.050％，采用双渣工艺冶炼，终渣碱度按3.0控制，采用锰铁进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺；LF进行脱硫并对成分进行微调，采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式，根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫，成分调整及升温操作；VD真空度≤0.10Kpa，目标值≤0.06Kpa，深真空时间≥15分钟，然后喂入150m的硅钙线，喂硅钙线之后再喂入钛铁，之后喂硼铁，然后软吹，时间≥15分钟上连铸台进行连铸；连铸采用恒拉速控制工艺，采用电磁搅拌工艺，控制钢水的过热度≤30℃；
钢的轧制过程包括：圆坯→锯切→管坯加热→穿孔→轧管→张减径/定径→冷床冷却；管坯加热温度为1250～1270℃；圆坯穿孔温度为1150℃～1200℃；钢管轧制温度为950℃～1100℃；保证终轧温度≥850℃；
轧态钢热处理过程包括：淬火+回火；淬火温度为920±10℃，保温40～60min；回火温度为540±10℃，保温70～90min；热处理后保证矫直温度≥450℃。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明的材料利用加入硼元素在加入量极少即成本增加很少的情况下就能极大的提高钢的淬透性，使得材料能够满足壁厚≥25mm液压支柱用无缝钢管力学性能的要求。
本发明通过加入钛元素来固定氮，从而提高有效硼的含量，充分发挥硼元素的作用，同时钛元素还有细化晶粒提高钢的强度和韧性的作用，经调质处理后综合性能好。
本发明通过Ti元素固定N，然后加入B元素，在B元素加入量很少的情况下就能极大的提高钢的淬透性，使得材料能够满足壁厚≥25mm液压支柱用无缝钢管力学性能的要求，特别是屈服强度高。
具体实施方式
炼钢生产过程为：铁铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→VD脱气→圆坯连铸。全部采用预脱硫铁水，来料铁水成分要求：P≤0.140％、S≤0.050％；转炉冶炼，采用双渣工艺冶炼，终渣碱度按3.0控制，采用锰铁进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺；LF进行脱硫并对成分进行微调，采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式，根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫，成分调整及升温操作；VD真空度≤0.10Kpa，目标值≤0.06Kpa，深真空时间≥15分钟，然后喂入150m的硅钙线，喂硅钙线之后再喂入钛铁，之后喂硼铁，然后软吹时间≥15分钟上连铸台进行连铸；连铸采用恒拉速控制工艺，采用电磁搅拌工艺，控制钢水的过热度≤30℃。
对各实例的化学成分进行检测，化学成分如表1所示：
表1各示例化学成分百分比(％)
Figure GDA0003099296370000041
轧态钢热处理过程包括：淬火+回火；淬火温度为920±10℃，保温40～60min；回火温度为540±10℃，保温70～90min；热处理后保证矫直温度≥450℃。
钢的轧制过程包括圆坯→锯切→管坯加热→穿孔→轧管→张减径/定径→冷床冷却。管坯加热温度为1250～1270℃，在此温度下既可以使合金元素全部溶解扩散均匀，又不会使坯料过烧；圆坯穿孔温度为1150℃～1200℃；钢管轧制温度为950℃～1100℃，在该温度区间内材料的塑形较好，易于变形延伸，能够保证钢管的内外表面质量；保证终轧温度≥850℃，该终轧温度在材料的AC3以上，相当于进行了一次正火处理，更有利于后续的热处理。
钢管热处理过程包括：淬火+回火。淬火温度为920±10℃，保温40～60min，该温度既能够保证合金元素全部溶于奥氏体中，又不会使晶粒过于粗大，回火温度为540±10℃，保温70～90min，在此温度下回火，钢管有良好的强韧性匹配，热处理后保证矫直温度≥450℃，避免钢管应力大而产生裂纹。
本发明通过Ti元素固定N，然后加入B元素，在B元素加入量很少的情况下就能极大的提高钢的淬透性，使得材料能够满足壁厚≥25mm液压支柱用无缝钢管力学性能的要求，特别是屈服强度高。
各实施例化学力学性能测试结果如表2所示。
表2各实施例的力学性能测试结果
Figure GDA0003099296370000051
从表2可以看出，本发明的无缝钢管加入B元素提高钢的淬透性，经淬火+回火处理后完全能满足现在煤机行业的要求，特别是材料的屈服强度得到了极大的提高。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种含硼液压支柱用无缝钢管材料，其特征在于，包括如下质量百分数的化学成分：C 0.20％、Si 0.15％、Mn 1.10％、Mo 0.10％、P 0.010％、S 0.003％、Cr 0.10％、Al0.010％、B 0.001％、Ti 0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质；
其制备方法包括：
转炉冶炼，全部采用预脱硫铁水，来料铁水成分要求：P≤0.140％、S≤0.050％，采用双渣工艺冶炼，终渣碱度按3.0控制，采用锰铁进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺；LF进行脱硫并对成分进行微调，采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式，根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫，成分调整及升温操作；VD真空度≤0.10Kpa，目标值≤0.06Kpa，深真空时间≥15分钟，然后喂入150m的硅钙线，喂硅钙线之后再喂入钛铁，之后喂硼铁，然后软吹，时间≥15分钟上连铸台进行连铸；连铸采用恒拉速控制工艺，采用电磁搅拌工艺，控制钢水的过热度≤30℃；
钢的轧制过程包括：圆坯→锯切→管坯加热→穿孔→轧管→张减径/定径→冷床冷却；管坯加热温度为1250～1270℃；圆坯穿孔温度为1150℃～1200℃；钢管轧制温度为950℃～1100℃；保证终轧温度≥850℃；
轧态钢热处理过程包括：淬火+回火；淬火温度为920±10℃，保温40～60min；回火温度为540±10℃，保温70～90min；热处理后保证矫直温度≥450℃。
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