专利名称：一种超细晶粒半挂车车轴管材料及车轴管加工方法
技术领域：
本发明涉及钢管的加工领域，具体是一种超细晶粒半挂车车轴管材料及车轴管加 工方法。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，重型汽车和物流行业发展迅速，短短六七年时间，重型 汽车产量已经增长十余倍，现在年产量超过40万辆，而我国物流行业由于需要越来越多的 集装箱、装卸桥及半挂车等，因此产生了对钢铁材料日益旺盛的需求。集装箱用半挂车后 车轴原来多采用三段式工艺生产，即用25mm左右的厚钢板弯成方管后焊接，两头再焊接轴 头，工艺复杂，焊缝处质量难以保证等缺点。传统的热轧钢管在定径后直接进入冷床冷却， 钢管强度不高，表面硬度不够，冲击韧性差，抗疲劳性能达不到要求。而传统的调质工艺，采 用外喷内淋的方法，水淬回火后，钢管强度得以提高、表面硬度也得以保证，但钢管晶粒粗 大，使用寿命大大降低，而且生产成本大幅提高。
发明内容
本发明提供了一种超细晶粒半挂车车轴管材料及车轴管加工方法，车轴管的钢管 塑性良好、钢质纯净，非金属夹杂< 2. 5级，且疲劳寿命> 80万次。本发明的技术方案为一种超细晶粒半挂车车轴管材料，其特征在于所述的车轴管材料的各化学成分 的重量百分比为:C 0. 23-0. 28%, Si 0. 15-0. 30%、Mn 1. 30-1. 45 %, P ^ 0. 03 %, S 彡 0. 035%, A1 彡 0. 01%, Cu 彡 0. 25%, Ni 彡 0. 25%, Cr 彡 0. 25%、Mo 彡 0. 15%，其 余为铁和杂质。所述的超细晶粒半挂车车轴管材料，其特征在于所述的杂质中Pb、Sn、As、Sb和 Bi元素含量总和彡450PPM，其中，各单一元素彡100PPM，Pb ( 80PPM ；所述的杂质中H含量 小于2PPm，0含量小于40PPm，N含量小于80PPm ；所述的车轴管的碳当量=C+Mn/6+ (Cr+Mo +V)/5+ (Ni+Cu)/15X100%,其值不大于 0.5%。所述的超细晶粒半挂车车轴管的加工方法，其特征在于包括以下步骤(1)、选用低S、P废钢和生铁作为炉料，用EAF电炉内进行熔化和初炼成钢水， 然后经LFV炉外精炼、真空脱气和浇注后，得钢坯，其中各化学成分的重量百分比为 C 0. 23-0. 28 Si 0. 15-0. 30 Mn 1. 30-1. 45 %, P ^ 0. 03 %, S ^ 0. 035 %, A1 (0. 01%, Cu 彡 0. 25%, Ni 彡 0. 25%, Cr 彡 0. 25%, Mo 彡 0. 15%，其余为铁和杂质；(2)、将沸腾钢坯脱模后，钢坯进行初轧，然后将初轧后钢坯放入加热炉内进行热 轧，钢坯热轧的加热时间彡1.5小时，阴阳面温差彡50°C，钢坯出炉温度1160-1200°C，热轧 的终轧温度彡850°C，将热轧后的钢坯堆冷，得圆管坯；(3)、将圆管坯进行加热，加热温度1200-1220°c，加热时间50-60分钟；将加热后 的圆管坯经穿孔机穿孔，将穿孔后的毛管轧制成荒管，将轧制后的荒管再加热，加热温度1200-1220°C，加热时间50-60分钟，管坯加热端部温差不大于10°C ；然后将加热后的荒管 进行定径，定径后的钢管余温控制在890-910°C，钢管外壁喷雾冷却，内壁利用余温回火；(4)、将钢管经冷床空冷、矫直、切割、检验、包装、得成品。所述的超细晶粒半挂车车轴管的加工方法，其特征在于所述的初轧后的钢坯需 坑冷36小时以上，进行剥皮精整；所述的热轧后的钢坯需要经酸洗板矫直处理。所述的超细晶粒半挂车车轴管的加工方法，其特征在于所述的穿孔机穿孔选用 三辊穿孔机穿孔，辗轧角为13-17°，延伸系数不大于4，穿孔毛管外径允许偏差士3%，壁 厚允许偏差士 15% ；所述的荒管的轧制选用ACXU-R0LL轧管机轧制，轧管温度> 950°C，延 伸系数不大于3. 8，荒管外径允许偏差士5mm，壁厚允许偏差士 10% ；所述的轧制后的荒管 再加热选用步进炉再加热；所述的荒管定径选用14架微张力定径机定径；所述的冷床空冷 选用链式冷床进行空冷。本发明的优点新发明采用余温外壁喷雾和余温内壁回火工艺，保证了钢管表面硬度、晶粒超细 化、冲击韧性更优越、强度大幅提高，保证了超细晶粒半挂车车轴管的抗疲劳特性，大大提 高了使用寿命和安全系数。本发明车轴管与普通车轴管的比较1、本发明的车轴管采用优化化学成分设计理念，S、P成分的进一步降低，提高了钢 的纯净度，使材料的综合性能得以大幅度提高；2、本发明的车轴管具有优良的综合力学性能，强度高、表面硬度高、冲击韧性好、 低温塑性也得以保证；3、本发明的车轴管的焊接性能良好，预热200°C以上均无冷裂纹产生，焊接接头经 不同温度的SR应力消除热处理，焊接接头的抗拉强度稍有下降，焊缝金属和焊接热影响区 的冲击功基本不变，但冲击韧性相对焊态均有不同程度的提高；4、本发明的车轴管及焊接接头具有优良的组织结构，晶粒超细化，焊接接头的焊 缝中心为贝氏体，热影响区为贝氏体；5、本发明的车轴管的抗疲劳强度可达80万次以上无裂纹；6、本发明的车轴管生产工艺成熟、稳定，能够满足半挂车车轴的使用要求，具有高 技术含量和高附加值的产品，应用前景非常广阔，其经济效益和社会效益十分显著。
具体实施例方式(1)、超细晶粒半挂车车轴管的各化学成分的重量百分比为C:0.23-0.28%、Si 0. 15-0. 30%,Mn :1. 30-1. 45%,P ≤ 0. 03%,S ≤ 0. 035%,A1 ≤ 0. 01%,Cu ≤ 0. 25%, Ni ≤ 0. 25%, Cr ≤0. 25%, Mo ≤ 0. 15%，其余为铁和杂质；杂质中 Pb、Sn、As、Sb 和 Bi 元素含量总和≤450PPM，其中，各单一元素≤100PPM，Pb ≤ 80PPM ；杂质中H含量小于2PPm， 0含量小于40PPm，N含量小于80PPm ；车轴管的碳当量=C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15 X100%，其值大于0. 5%。(2)、超细晶粒半挂车车轴管的加工方法EAF电炉熔化、初炼炉料选用低S、P废钢，车轴管加工切头及优质生铁。合金需准备低碳铬，低碳锰，钼铁，铝锭等。
还原剂电石、碳粉、铝粉脱碳量彡0.30%出渣量[P]彡 0. 008%出渣量[C]彡0. 04%，但不能过氧化出渣温度彡1650 °C用低碳Fe-Mn调整Mn 出渣[C]，[P]，T°C符合要求加调整Mn至0. 30%。净沸腾时间彡5分钟出渣毕插A1 0.8kg/t，必须用铁棒插入钢液加渣料石灰、萤石(按工艺规定)加还原剂加电石2_3kg/t，碳粉适量，还原渣一次造白，决不允许电石渣，可用A1粉脱氧保持白渣。还原剂加入彡8'测温，间断取样分析2次。加合金配Cr、Mn、Mo至中下限出钢按分析结果配加合金至规定范围内；出钢温度1650士 10°C;A1配至0. 75%， 铝锭随钢流加入钢包中。LFV炉外精炼、真空脱气将钢液加入LFV钢包精炼炉内进行精炼，向钢包内吹氩 气对钢液进行搅拌，使钢液的成分和温度均勻，当钢液温度> 1620°C时，LFV钢包精炼炉进 行抽真空处理，保持炉内真空度控制在66-67Pa下真空脱气10-20分钟；浇注将LFV炉外精炼后钢液加入模具内进行浇注，脱模得钢坯；初轧钢坯进行初轧，然后坑冷36小时以上、全剥皮精整；热轧将初轧后的钢坯放入加热炉内进行热轧，钢坯热轧的加热时间》1. 5小时， 阴阳面温差彡50°C，钢坯出炉温度1160-1200°C，热轧的终轧温度彡850°C，将热轧后的钢 坯经酸洗板矫直、堆冷，得圆管坯；圆管坯加热将圆管坯进行加热，加热温度1200-1220°C，加热时间50_60分钟；穿孔将加热后的圆管坯经三辊穿孔机穿孔，辗轧角为15° 士2°，延伸系数不大 于4，穿孔毛管外径允许偏差士3% D，壁厚允许偏差士 15% t(D，t分别为毛管外径和壁 厚)；轧管穿孔后的毛管进ACXU-R0LL轧管机轧制成荒管，轧管温度彡950°C，延伸系 数不大于3. 8，荒管外径允许偏差士5mm，壁厚允许偏差士 10% t ；步进炉再加热轧制后的荒管进入步进炉再加热，加热温度1210士 10°C，加热时 间55分钟，管坯加热端部温差不大于士 10°C ；定径再加热后的荒管进入14架微张力定径机，根据产品尺寸调整机架，生产出 规定的钢管尺寸，定径后要保证出钢温度890-910°C ；余温外壁喷雾、内壁回火定径后的钢管余温控制在890-910°C，采用外壁喷雾的 方式，提高钢管强度和表面硬度，内壁不用喷雾，内壁利用余温自然冷却，相当于一个回火 过程，保证了钢管的超细晶粒化和钢管韧性，使材料更加耐磨，抗疲劳性能更强，提高了钢 管的使用寿命；冷床冷却钢管进入链式冷床空冷，钢管随齿轮轻微转动，保证在冷却过程中钢管
直度；
矫直、切割采用七辊五立柱式矫直机矫直，钢管在矫直过程中不得出现矫凹、矫 直椭圆、矫直花纹等缺陷，钢管直度要求弦高< 0. 2% L(L钢管长度)，距管端1M处最大偏 离3mm，矫直后钢管按照长度要求切去管头管尾，切口必须垂直，并去除毛刺；检验包装按照标准规范、技术协议等对成品管进行检验，检验项目有尺寸、外 观、表面质量、涡流探伤、超声波探伤、水压试验、化学成分、力学性能、冲击韧性、表面硬度、 金相、抗疲劳试验等。检验合格的钢管按要求标识，并包装。
权利要求
一种超细晶粒半挂车车轴管材料，其特征在于所述的车轴管材料的各化学成分的重量百分比为C0.23 0.28％、Si0.15 0.30％、Mn1.30 1.45％、P≤0.03％、S≤0.035％、Al≤0.01％、Cu≤0.25％、Ni≤0.25％、Cr≤0.25％、Mo≤0.15％，其余为铁和杂质。
2.根据权利要求1所述的超细晶粒半挂车车轴管材料，其特征在于所述的杂质中Pb、 Sn、As、Sb和Bi元素含量总和< 450PPM，其中，各单一元素< 100PPM，Pb ^ 80PPM ；所述的 杂质中H含量小于2PPm，0含量小于40PPm，N含量小于80PPm ；所述的车轴管的碳当量=C +Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+ (Ni+Cu)/15X100%,其值不大于 0.5%。
3.根据权利要求1所述的超细晶粒半挂车车轴管的加工方法，其特征在于包括以下 步骤(1)、选用低S、P废钢和生铁作为炉料，用EAF电炉内进行熔化和初炼成钢水，然 后经LFV炉外精炼、真空脱气和浇注后，得钢坯，其中各化学成分的重量百分比为C: 0. 23-0. 28 Si 0. 15-0. 30 Mn 1. 30-1. 45 %, P ^ 0. 03 %, S ^ 0. 035 %, A1 (0. 01%, Cu 彡 0. 25%, Ni 彡 0. 25%, Cr 彡 0. 25%, Mo 彡 0. 15%，其余为铁和杂质；(2)、将沸腾钢坯脱模后，钢坯进行初轧，然后将初轧后钢坯放入加热炉内进行热轧，钢 坯热轧的加热时间彡1. 5小时，阴阳面温差彡50°C，钢坯出炉温度1160-1200°C，热轧的终 轧温度彡850°C，将热轧后的钢坯堆冷，得圆管坯；(3)、将圆管坯进行加热，加热温度1200-1220°C，加热时间50-60分钟；将加热后的 圆管坯经穿孔机穿孔，将穿孔后的毛管轧制成荒管，将轧制后的荒管再加热，加热温度 1200-1220°C，加热时间50-60分钟，管坯加热端部温差不大于10°C ；然后将加热后的荒管 进行定径，定径后的钢管余温控制在890-910°C，钢管外壁喷雾冷却，内壁利用余温回火；(4)、将钢管经冷床空冷、矫直、切割、检验、包装、得成品。
4.根据权利要求3所述的超细晶粒半挂车车轴管的加工方法，其特征在于所述的初 轧后的钢坯需坑冷36小时以上，进行剥皮精整；所述的热轧后的钢坯需要经酸洗板矫直处理。
5.根据权利要求3所述的超细晶粒半挂车车轴管的加工方法，其特征在于所述的穿 孔机穿孔选用三辊穿孔机穿孔，辗轧角为13-17°，延伸系数不大于4，穿孔毛管外径允许 偏差士3%，壁厚允许偏差士 15% ；所述的荒管的轧制选用ACCU-R0LL轧管机轧制，轧管温 度> 950°C，延伸系数不大于3. 8，荒管外径允许偏差士5mm，壁厚允许偏差士 10% ；所述的 轧制后的荒管再加热选用步进炉再加热；所述的荒管定径选用14架微张力定径机定径；所 述的冷床空冷选用链式冷床进行空冷。
全文摘要
本发明公开了一种超细晶粒半挂车车轴管材料及车轴管加工方法，超细晶粒半挂车车轴管的各化学成分的重量百分比为C0.23-0.28％、Si0.15-0.30％、Mn1.30-1.45％、P≤0.03％、S≤0.035％、Al≤0.01％、Cu≤0.25％、Ni≤0.25％、Cr≤0.25％、Mo≤0.15％，其余为铁和杂质。新发明采用余温外壁喷雾和余温内壁回火工艺，保证了钢管表面硬度、晶粒超细化、冲击韧性更优越、强度大幅提高，保证了超细晶粒半挂车车轴管的抗疲劳特性，大大提高了使用寿命和安全系数。
文档编号C22C38/44GK101892441SQ20101020917
公开日2010年11月24日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者吕黎红, 张春祥, 张秋生, 张胡明, 汪义, 雍金贵 申请人:安徽天大石油管材股份有限公司