CN112095049A - 一种油缸用无缝钢管的替代新材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油缸用无缝钢管的替代新材料，配方包括：C、Si、Mn、P、S、Al、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Cu、Nb和Fe；各组分的质量百分比分别是：0.15‑0.19％C、0.3‑0.45％Si、1.35‑1.6％Mn、P≦0.025％、S≦0.015％、Cr≦0.25％、Ni≦0.25％、Mo≦0.1％、Ti≦0.1％、V≦0.1％、Cu≦0.2％、TAl≦0.025％和Nb≦0.1％,其余为Fe，该发明通过适当降低C、Si含量，将油缸用无缝钢管材料内碳当量维持在0.40‑0.45％之间，很大程度上降低了材料的焊接性热敏感性裂纹倾向，提高了油缸产品的安全使用寿命，通过C含量的降低及Mn含量的适当提高，为材料热处理后的冲击韧性提供了保证，通过对热处理工艺的优化，热处理后硬度保证在235‑255HB，‑20℃冲击韧性超过70J，提高了油缸用管的车削性能的同时延长了恶劣环境下的耐疲劳寿命。

Description

一种油缸用无缝钢管的替代新材料
技术领域
本发明涉及无缝钢管技术领域，具体为一种油缸用无缝钢管的替代新材料。
背景技术
无缝钢管是由整支圆钢穿孔而成的，表面上没有焊缝的钢管，称之为无缝钢管，根据生产方法，无缝钢管可分热轧无缝钢管、冷轧无缝钢管、冷拔无缝钢管、挤压无缝钢管、顶管等，按照断面形状，无缝钢管分圆形和异形两种，异形管有方形、椭圆形、三角形、六角形、瓜子形、星形、带翅管多种复杂形状，最大直径达900mm，最小直径为4mm，根据用途不同，有厚壁无缝钢管和薄壁无缝钢管，无缝钢管主要用做石油地质钻探管、石油化工用的裂化管、锅炉管、轴承管以及汽车、拖拉机、航空用高精度结构钢管。
现如今市面上大多油缸用无缝钢管为27SiMn调质无缝钢管，其含碳量在0.23％-0.32％，根据国际标准焊接金属材料含碳量大于0.23％时，则焊接后其焊接性热敏感性裂纹倾向大量出现，降低了无缝钢管焊接后的强度，缩短了其使用寿命，同时Si含量在1.10％-1.40％，而当金属材料中Si的含量大于等于0.5％时，其焊接性能恶化的同时，韧性及塑性同样降低，并且在恶劣天气下，无缝钢管稳定性差，疲劳寿命大大降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油缸用无缝钢管的替代新材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种油缸用无缝钢管的替代新材料，配方包括：C、Si、Mn、P、S、Al、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Cu、Nb和Fe；各组分的质量百分比分别是：0.15-0.19％C、0.3-0.45％Si、1.35-1.6％Mn、P≦0.025％、S≦0.015％、Cr≦0.25％、Ni≦0.25％、Mo≦0.1％、Ti≦0.1％、V≦0.1％、Cu≦0.2％、TAl≦0.025％和Nb≦0.1％,其余为Fe。
根据上述技术方案，所述Fe为表面少锈、无混杂、大小合适的优质废铁块。
根据上述技术方案，所述Si、Mn、Al、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Cu和Nb均以含此类金属元素的生铁形式存在。
根据上述技术方案，一种油缸用无缝钢管的替代新材料的制备方法，包括步骤一，原料选取；步骤二，熔融初炼；步骤三，LF精炼；步骤四，钢水连铸；步骤五，穿孔热轧；步骤六，热处理；
其中在上述步骤一中，将优质铁块以及含有各种金属元素的生铁准备好；
其中在上述步骤二中，将步骤一中准备好的原料投入三相电弧炉中，利用1500-1650℃的电弧高温将原料熔炼成铁水，随后吹入氧气，并分批次的加入钢水总重1％的石灰，产生的炉渣利用扒渣机扒除，形成钢水；
其中在上述步骤三中，将步骤二中扒除浮渣之后的钢水投入1500-2000℃的LF钢包精炼炉内，从LF钢包精炼炉底部吹入氩气和氧气的混合气体进行精炼，并对钢水进行分析检测，保证钢水中含有0.15-0.19％C、0.3-0.45％Si、1.35-1.6％Mn、P≦0.025％、S≦0.015％、Cr≦0.25％、Ni≦0.25％、Mo≦0.1％、Ti≦0.1％、V≦0.1％、Cu≦0.2％、TAl≦0.025％和Nb≦0.1％；
其中在上述步骤四中，将步骤三中精炼之后的钢水经过连铸得到连铸钢坯；
其中在上述步骤五中，将上述步骤四中连铸之后的钢坯利用斜轧穿孔机进行穿孔并轧制成空心毛管，随后空心毛管通过轧管机进行轧制，制成荒管，随后利用减径机将荒管减径成光管；
其中在上述步骤六中，将步骤五中制成的光管进行热处理，加热到920-930℃时保温20分钟后进行淬火，当管体实际达到管温435-445℃回火，回火时间为50s，随后水冷之后得到油缸用无缝钢管。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1.该发明通过适当降低C、Si含量，将油缸用无缝钢管替代材料内碳当量维持在0.40-0.45％之间，很大程度上降低了材料的焊接性热敏感性裂纹倾向，从而提高了油缸产品的安全使用寿命。
2.该发明通过C含量的降低及Mn含量的适当提高，为材料热处理后的冲击韧性提供了可靠保证。
3.该发明通过对热处理工艺的优化，热处理后硬度保证在235-255HB，-20℃冲击韧性超过了70J，从而提高了油缸用管的车削性能，便于车削，同时延长了恶劣环境下的耐疲劳寿命。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
实施例1：
一种油缸用无缝钢管的替代新材料，配方包括：C、Si、Mn、P、S、Al、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Cu、Nb和Fe；各组分的质量百分比分别是：0.15-0.19％C、0.3-0.45％Si、1.35-1.6％Mn、P≦0.025％、S≦0.015％、Cr≦0.25％、Ni≦0.25％、Mo≦0.1％、Ti≦0.1％、V≦0.1％、Cu≦0.2％、TAl≦0.025％和Nb≦0.1％,其余为Fe，其中Si、Mn、Al、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Cu和Nb均以含此类金属元素的生铁形式存在，Fe为表面少锈、无混杂、大小合适的优质废铁块。
根据上述技术方案，一种油缸用无缝钢管的替代新材料的制备方法，包括步骤一，原料选取；步骤二，熔融初炼；步骤三，LF精炼；步骤四，钢水连铸；步骤五，穿孔热轧；步骤六，热处理；
其中在上述步骤一中，将优质铁块以及含有各种金属元素的生铁准备好；
其中在上述步骤二中，将步骤一中准备好的原料投入三相电弧炉中，利用1500-1650℃的电弧高温将原料熔炼成铁水，随后吹入氧气，并分批次的加入钢水总重1％的石灰，产生的炉渣利用扒渣机扒除，形成钢水；
其中在上述步骤三中，将步骤二中扒除浮渣之后的钢水投入1500-2000℃的LF钢包精炼炉内，从LF钢包精炼炉底部吹入氩气和氧气的混合气体进行精炼，并对钢水进行分析检测，保证钢水中含有0.19％的C、0.43％的Si、1.38％的Mn、0.025％的P、0.015％的S、0.25％的Cr、0.25％的Ni、0.1％的Mo、0.1％的Ti、0.1％的V、0.2％的Cu、0.025％的Alt和0.1％的Nb；
其中在上述步骤四中，将步骤三中精炼之后的钢水经过连铸得到连铸钢坯；
其中在上述步骤五中，将上述步骤四中连铸之后的钢坯利用斜轧穿孔机进行穿孔并轧制成空心毛管，随后空心毛管通过轧管机进行轧制，制成荒管，随后利用减径机将荒管减径成光管；
其中在上述步骤六中，将步骤五中制成的光管进行热处理，加热到920-930℃时保温20分钟后进行淬火，当管体实际达到管温435-445℃回火，回火时间为50s，随后水冷之后得到油缸用无缝钢管。
实施例2：
一种油缸用无缝钢管的替代新材料，配方包括：C、Si、Mn、P、S、Al、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Cu、Nb和Fe；各组分的质量百分比分别是：0.15-0.19％C、0.3-0.45％Si、1.35-1.6％Mn、P≦0.025％、S≦0.015％、Cr≦0.25％、Ni≦0.25％、Mo≦0.1％、Ti≦0.1％、V≦0.1％、Cu≦0.2％、TAl≦0.025％和Nb≦0.1％,其余为Fe，其中Si、Mn、Al、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Cu和Nb均以含此类金属元素的生铁形式存在，Fe为表面少锈、无混杂、大小合适的优质废铁块。
根据上述技术方案，一种油缸用无缝钢管的替代新材料的制备方法，包括步骤一，原料选取；步骤二，熔融初炼；步骤三，LF精炼；步骤四，钢水连铸；步骤五，穿孔热轧；步骤六，热处理；
其中在上述步骤一中，将优质铁块以及含有各种金属元素的生铁准备好；
其中在上述步骤二中，将步骤一中准备好的原料投入三相电弧炉中，利用1500-1650℃的电弧高温将原料熔炼成铁水，随后吹入氧气，并分批次的加入钢水总重1％的石灰，产生的炉渣利用扒渣机扒除，形成钢水；
其中在上述步骤三中，将步骤二中扒除浮渣之后的钢水投入1500-2000℃的LF钢包精炼炉内，从LF钢包精炼炉底部吹入氩气和氧气的混合气体进行精炼，并对钢水进行分析检测，保证钢水中含有0.17％的C、0.4％的Si、1.37％的Mn、0.015％的P、0.014％的S、0.24％的Cr、0.22％的Ni、0.08％的Mo、0.08％的Ti、0.09％的V、0.15％的Cu、0.024％的Alt和0.085％的Nb；
其中在上述步骤四中，将步骤三中精炼之后的钢水经过连铸得到连铸钢坯；
其中在上述步骤五中，将上述步骤四中连铸之后的钢坯利用斜轧穿孔机进行穿孔并轧制成空心毛管，随后空心毛管通过轧管机进行轧制，制成荒管，随后利用减径机将荒管减径成光管；
其中在上述步骤六中，将步骤五中制成的光管进行热处理，加热到920-930℃时保温20分钟后进行淬火，当管体实际达到管温435-445℃回火，回火时间为50s，随后水冷之后得到油缸用无缝钢管。
实施例3：
一种油缸用无缝钢管的替代新材料，配方包括：C、Si、Mn、P、S、Al、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Cu、Nb和Fe；各组分的质量百分比分别是：0.15-0.19％C、0.3-0.45％Si、1.35-1.6％Mn、P≦0.025％、S≦0.015％、Cr≦0.25％、Ni≦0.25％、Mo≦0.1％、Ti≦0.1％、V≦0.1％、Cu≦0.2％、TAl≦0.025％和Nb≦0.1％,其余为Fe，其中Si、Mn、Al、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Cu和Nb均以含此类金属元素的生铁形式存在，Fe为表面少锈、无混杂、大小合适的优质废铁块。
根据上述技术方案，一种油缸用无缝钢管的替代新材料的制备方法，包括步骤一，原料选取；步骤二，熔融初炼；步骤三，LF精炼；步骤四，钢水连铸；步骤五，穿孔热轧；步骤六，热处理；
其中在上述步骤一中，将优质铁块以及含有各种金属元素的生铁准备好；
其中在上述步骤二中，将步骤一中准备好的原料投入三相电弧炉中，利用1500-1650℃的电弧高温将原料熔炼成铁水，随后吹入氧气，并分批次的加入钢水总重1％的石灰，产生的炉渣利用扒渣机扒除，形成钢水；
其中在上述步骤三中，将步骤二中扒除浮渣之后的钢水投入1500-2000℃的LF钢包精炼炉内，从LF钢包精炼炉底部吹入氩气和氧气的混合气体进行精炼，并对钢水进行分析检测，保证钢水中含有0.18％的C、0.42％的Si、1.375％的Mn、0.022％的P、0.0145％的S、0.23％的Cr、0.07％的Ni、0.075％的Mo、0.085％的Ti、0.088％的V、0.18％的Cu、0.023％的Alt和0.09％的Nb；
其中在上述步骤四中，将步骤三中精炼之后的钢水经过连铸得到连铸钢坯；
其中在上述步骤五中，将上述步骤四中连铸之后的钢坯利用斜轧穿孔机进行穿孔并轧制成空心毛管，随后空心毛管通过轧管机进行轧制，制成荒管，随后利用减径机将荒管减径成光管；
其中在上述步骤六中，将步骤五中制成的光管进行热处理，加热到920-930℃时保温20分钟后进行淬火，当管体实际达到管温435-445℃回火，回火时间为50s，随后水冷之后得到油缸用无缝钢管。
将上述实施例所得油缸用无缝钢管分别进行测试，所得数据如下表：
Figure BDA0002697543880000071
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (3)

1.一种油缸用无缝钢管的替代新材料，配方包括：C、Si、Mn、P、S、Al、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Cu、Nb和Fe；其特征在于：各组分的质量百分比分别是：0.15-0.19％C、0.3-0.45％Si、1.35-1.6％Mn、P≤0.025％、S≤0.015％、Cr≦0.25％、Ni≦0.25％、Mo≦0.1％、Ti≦0.1％、V≦0.1％、Cu≦0.2％、TAl≦0.025％和Nb≦0.1％,其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种油缸用无缝钢管的替代新材料，其特征在于：所述Fe为表面少锈、无混杂、大小合适的优质废铁块。
3.根据权利要求1所述的一种油缸用无缝钢管的替代新材料，其特征在于：所述Si、Mn、Al、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Cu和Nb均以含此类金属元素的生铁形式存在。
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