[發明專利]30CrMnSiB鋼、缸體用無縫鋼管及其生產方法

有效

• 申請號: 200810304119.2
• 申請日: 2008-08-21
• 公開（公告）號: CN101343714A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 易良剛;邊華川;晏如;吳紅;王西江
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團成都鋼鐵有限責任公司
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;C21C7/06;C21D8/10;C21D9/08
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所
• 代理人: 武森濤

技術領域

本發明涉及一種缸體用無縫鋼管及其生產方法，屬于鋼鐵冶金領域。

背景技術

在上世紀70年代以成都無縫鋼管廠為代表的國內無縫鋼管生產廠家為替代國外選用的25CrMo4、30CrMo、40Cr、30CrMnSi等材料而開發的能夠節約較貴的Cr和Mo等合金元素的27SiMn鋼種應用于制作缸體和筒身等零件的無縫鋼管。國內液壓缸體用無縫鋼管除少數為碳素鋼外，其主要鋼種是27SiMn鋼。經過30多年的使用情況表明，27SiMn鋼經過調質后，具有高強度、高韌性，較好的耐磨性以及良好的可焊性、切削加工性能和鍍鉻性能，能夠滿足一般液壓支柱管等缸體的使用要求，因此27SiMn無縫鋼管在各種缸體上廣泛使用。

近年來，隨著我國煤炭工業和工程機械行業的迅速發展，采煤機械和工程機械的大型化使其使用的油缸的缸徑越來越大，液壓壓力的增加使油缸的壁厚越來越厚，而且對鋼的強韌性有了更高的要求，因此27SiMn無縫鋼管顯示出有明顯不足。主要表現在，鋼管的淬透性不足，當油缸壁厚超過30mm時，27SiMn鋼管整體調質后的力學性能難以滿足屈服強度大于835MPa的要求；27SiMn鋼對回火脆性比較敏感。

作為微量元素，硼對鋼的組織和性能有顯著的影響，是微量合金元素中用量少、效果最顯著的一個。如微量(0.0005％～0.0030％)硼可成倍提高鋼的淬透性而代替較貴的合金元素，其作用與添加0.6％Mn，0.7％Cr，0.5％Mo或1.6％Ni相當。我國具有大量的硼資源，可以利用硼來節約大量的Cr、Mo等合金元素，經濟實用。硼是極活潑的元素，在鋼中易于與O、N化合形成穩定的夾雜物而喪失其有益的作用，只有固溶在鋼中的有效硼才能起到明顯的提高淬透性的作用。因此含硼鋼的廣泛應用必須在冶煉時以良好的脫氧、精煉和合理的加硼方法為基礎。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種淬透性高的鋼種，30CrMnSiB鋼。鋼的組分(重量百分比)為：碳0.22％～0.35％、硅0.90％～1.20％、錳0.80％～1.10％、鉻0.80％～1.10％、硼0.0005％～0.0035％、鈦≤0.05％、磷≤0.035％、硫≤0.035％、鎳≤0.30％、銅≤0.20％、鉬≤0.10％、鋁≤0.05％、鐵余量。

本發明提供的30CrMnSiB鋼使用了適量的硼和鈦，很經濟地大幅度提高了材料的淬透性；同時該鋼種適于生產缸體用無縫鋼管，尤其適合鋼管壁厚S≥30mm的大口徑厚壁液壓支柱管和對強韌性有更高要求的缸體用鋼管。

本發明所要解決的另一技術問題是提供上述鋼的生產方法。

含硼鋼中加入適量的鈦可以確保固溶在鋼中的有效硼的比例，控制的原則是鋼中Ti/N≥4。當鋼中Ti/N≥4時，有效硼占全硼的比例會超過70％。鋼中加入微量的鈦可以有效地細化晶粒，與適量硼配合可以明顯減低鋼在250～400℃左右的回火脆性。本發明在30CrMnSi鋼種里加入微量的硼和鈦，目的是提高淬透性的同時，細化鋼的晶粒，提高鋼材的韌性和沖擊性能。

本發明30CrMnSiB鋼包括以下步驟：

a、采用轉爐或者電爐初煉

對以廢鋼、生鐵和鐵水為主要原料生產初煉鋼水，其出鋼鋼水中碳≥0.06％、磷≤0.020％，硫≤0.040％，出鋼溫度為1620～1680℃；在出鋼過程中在鋼包中預脫氧。

b、LF爐精煉

鋼水通過鋼包轉運到LF爐內進行精煉，在LF精煉爐內喂入鋁絲繼續脫氧，加入精煉合成渣等造渣材料擴散脫氧。鋼水脫氧良好后加入硅鐵和鉻鐵、錳鐵和增碳劑等材料，在LF爐內將鋼水的主要化學成分(C、Cr、Si、Mn)調整合格。整個過程中，鋼包底吹Ar暢通，同時避免鋼液裸露。

當白渣保持時間足夠(時間≥15min)且硫到位，喂鋁絲100m左右(或加入SiAlBaCa1.0Kg/t鋼)進行終脫氧，再加入FeTi，加完FeTi用較低吹Ar強度攪拌3min以上，再加入FeB(B≥15％，鐵余量)；LF爐結束后喂CaSi絲0.5～0.8Kg/t鋼，精煉渣堿度達(CaO/SiO₂)＜5，以較小的吹氬強度凈吹5分鐘以上時出鋼，出鋼溫度為1550～1600℃。

進一步地，為了穩定和提高硼的收得率，消除因為硼鐵粒度大小導致收得率大幅度波動的情況，采用將硼鐵裝入一端用鋼筋封閉，一端用鐵皮封閉的鋼管中加入LF爐鋼包中的方法

c、軋管用鋼錠澆鑄