[发明专利]27SiMnB钢、缸体用无缝钢管及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种缸体用无缝钢管及其生产方法，属于钢铁冶金领域。

背景技术

在上世纪70年代以成都无缝钢管厂为代表的国内无缝钢管生产厂家为替代国外选用的25CrMo4、30CrMo、40Cr、30CrMnSi等材料而开发的能够节约较贵的Cr和Mo等合金元素的27SiMn钢种应用于制作缸体和筒身等零件的无缝钢管。国内液压缸体用无缝钢管除少数为碳素钢外，其主要钢种是27SiMn钢。经过30多年的使用情况表明，27SiMn钢经过调质后，具有高强度、高韧性，较好的耐磨性以及良好的可焊性、切削加工性能和镀铬性能，能够满足一般液压支柱管等缸体的使用要求，因此27SiMn无缝钢管在各种缸体上广泛使用。

近年来，随着我国煤炭工业和工程机械行业的迅速发展，采煤机械和工程机械的大型化使其使用的油缸的缸径越来越大，液压压力的增加使油缸的壁厚越来越厚，而且对钢的强韧性有了更高的要求，因此27SiMn无缝钢管显示出有明显不足。主要表现在，钢管的淬透性不足，当油缸壁厚超过30mm时，27SiMn钢管整体调质后的力学性能难以满足屈服强度大于835MPa的要求；27SiMn钢对回火脆性比较敏感。

作为微量元素，硼对钢的组织和性能有显著的影响，是微量合金元素中用量少、效果最显著的一个。如微量(0.0005％～0.0030％)硼可成倍提高钢的淬透性而代替较贵的合金元素，其作用与添加0.6％Mn，0.7％Cr，0.5％Mo或1.6％Ni相当。我国具有大量的硼资源，可以利用硼来节约大量的Cr、Mo等合金元素，经济实用。硼是极活泼的元素，在钢中易于与O、N化合形成稳定的夹杂物而丧失其有益的作用，只有固溶在钢中的有效硼才能起到明显的提高淬透性的作用。因此含硼钢的广泛应用必须在冶炼时以良好的脱氧、精炼和合理的加硼方法为基础。

目前，含硼钢主要应用于渗碳齿轮、传动轴、锅炉用热强钢、高压容器等领域。目前为止，未见27SiMn类材料提高淬透性，制作大口径厚壁的液压支柱管的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种淬透性高的钢种，27SiMnB钢。钢的组分(重量百分比)为：碳0.24％～0.32％、硅1.10％～1.40％、锰1.10％～1.40％、硼0.0005％～0.0035％、钛≤0.05％、磷≤0.035％、硫≤0.035％、镍≤0.30％、铬≤0.30％、铜≤0.20％、钼≤0.10％、铝≤0.05％、铁余量。

本发明提供的27SiMnB钢使用了适量的硼和钛，很经济地大幅度提高了材料的淬透性；同时该钢种适于生产缸体用无缝钢管，尤其适合钢管壁厚S≥30mm的大口径厚壁液压支柱管和对强韧性有更高要求的缸体用钢管。

本发明所要解决的另一技术问题是提供上述钢的生产方法。

含硼钢中加入适量的钛可以确保固溶在钢中的有效硼的比例，控制的原则是钢中Ti/N≥4。当钢中Ti/N≥4时，有效硼占全硼的比例会超过70％。钢中加入微量的钛可以有效地细化晶粒，与适量硼配合可以明显减低钢在250～400℃左右的回火脆性。本发明在27SiMn钢种里加入微量的硼和钛，目的是提高淬透性的同时，细化钢的晶粒，提高钢材的韧性和冲击性能

本发明27SiMnB钢包括以下步骤：

a、采用转炉或者电炉初炼

对以废钢、生铁和铁水为主要原料生产初炼钢水，其出钢钢水中碳≥0.06％、磷≤0.020％，硫≤0.040％，出钢温度为1620～1680℃；在出钢过程中在钢包中预脱氧。

b、LF炉精炼

钢水通过钢包转运到LF炉内进行精炼，在LF精炼炉内喂入铝丝继续脱氧，加入精炼合成渣等造渣材料扩散脱氧。钢水脱氧良好后加入硅铁和锰铁和增碳剂等材料，在LF炉内将钢水的主要化学成分(C、Si、Mn)调整合格。整个过程中，钢包底吹Ar畅通，同时避免钢液裸露。

当白渣保持时间足够(时间≥15min)且硫到位，喂铝丝100m左右(或加入SiAlBaCa1.0Kg/t钢)进行终脱氧，再加入FeTi，加完FeTi用较低吹Ar强度搅拌3min以上，再加入FeB(B≥15％，铁余量)；LF炉结束后喂CaSi丝0.5～0.8Kg/t钢，精炼渣碱度达(CaO/SiO₂)＜5，以较小的吹氩强度净吹5分钟以上时出钢，出钢温度为1550～1600℃。

进一步地，为了稳定和提高硼的收得率，消除因为硼铁粒度大小导致收得率大幅度波动的情况，采用将硼铁装入一端用钢筋封闭，一端用铁皮封闭的钢管中加入LF炉钢包中的方法。

c、轧管用钢锭浇铸