CN111549282B - 一种热轧圆钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热轧圆钢及其制备方法,钢坯奥氏体化加热后分四个步骤进行流水线方式轧制:除鳞及第一次待温;往复式开坯得到中间方坯;切头及连轧前待温,中间方坯在进入连轧机前切头,并进行第二次空冷待温,使变形的奥氏体晶粒充分再结晶,同时让Nb、V的碳氮化物充分析出;连轧及轧后穿水,中间方坯轧制成圆钢棒材,控制圆钢终轧温度要高于Ar3;完成轧制的圆钢出连轧机后穿水冷却让组织从奥氏体未再结晶区进入伪珠光体区,快速经过铁素体析出区间得到尽可能多的细片状珠光体组织;圆钢锯过程中圆钢因相变潜热及芯部返温,表面温度回升促进仍未来得及析出的Nb、V的碳氮化物的析出,在此低温区间析出的碳氮化物晶粒更细小。
Description
技术领域
本发明涉及热轧圆钢的制备方法。
背景技术
直接切削用热轧圆钢被广泛用于代替45、40Cr、42CrMo等调质钢,生产注塑机拉杆、工程车辆油缸活塞杆以及其它各种杆类零部件。与传统调质钢相比,因工序上省略了轧制后的热处理环节,生产周期更短,生产成本更低,达到节能降本、减排增效的生产目的。但这类圆钢均需控制较低的终轧温度,以实现晶粒细化,获得较高的强韧性匹配,因此轧制过程中的待温不可避免,导致轧制节奏较慢,影响生产效率,从而间接增加生产成本。另外即使加入了较高含量的Nb、V进行微合金化,配合控制轧制以求组织晶粒细化的目的,仍然难以满足市场及客户越来越高的强韧性匹配要求。
基于上述情况,本领域的技术人员仍然试图找到元素成分与制备工艺之间的最佳匹配,在保证强韧性的前提下获得一种更合理有效的制备方法。
公开号CN1730703A的专利文献公开了一种非调质优质碳素结构钢及制造方法,提供了一种在45号钢主要化学成分基础上添加微量微合金化元素的非调质碳素结构钢及其制造方法,通过元素复合微合金化作用,结合相应的控轧控冷工艺,解决了非调质钢强度有余而韧性不足的问题。化学成分:C 0.42-0.50%、Si 0.17-0.37%、Mn 0.50-0.80%、V0.03-0.30%、Ti 0.005-0.040%、N 0.005-0.020%、Al 0.005-0.050%、S≤0.035%、P≤0.035%,余量为Fe。制备方法包括控轧控冷:钢坯在加热炉的均热温度为1130~1280℃,开轧温度1050~1200℃,终轧温度850~1050℃,轧材的冷却速度为20~110℃/min。该制造方法需加入较高含量的Ti、V和Nb,材料成本较高,并可以预测钢坯浇铸难度大,并且难以满足屈服强度500MPa以上的强度要求。
公开号CN 109295391A的专利文献公开了一种高强韧性非调质钢及其制备方法,组分:C:0.23~0.27%;Si:0.22~0.35%;Mn:1.81~1.90%;Cr:0.50~0.55%;S:0.0450.06%;P:≤0.02%;V:0.11~0.14%;N:0.025~0.040%,其余为铁和不可避免的杂质,采用锻造的方式成型,始锻温度高于1150℃,终锻温度840-1000℃,产品碳含量低,并且含有较高的合金Mn、Cr、V,元素成本非常高,且采用锻造工艺成型,效率显著低于热轧成型工艺,无法适应批量交货。
公开号CN 109759779A的专利文献公开了一种非调质钢电机轴及其加工方法,属于非调质圆钢,元素成分为C:0.46-0.55%,Si:0.20-0.60%,Mn:1.20-1.60%,Cr:0.00-0.30%,Al:0.010-0.030%,Ni:0.10-0.30%,Cu:0.00-0.20%,P:0.000-0.030%,S:0.020-0.050%,V:0.050-0.250%,Nb:0.020-0.050%,Ti:0.010-0.030%,B:0.0005-0.0030%,N:0.012-0.020%,余量为Fe。该非调钢采用控温热压力加工和控速冷却,即将终轧或终锻温度控制为780-850℃,轧后冷速控制为3-5℃/s,以获得较高的强度与韧性。由于采用了较高含量的Mn、Ni、V、Nb、Ti、B,元素成本尤其高。
专利申请CN 201711100874公布了一种非调质钢及其制备方法,该发明的非调质钢,按重量百分比计,C:0.46-0.55%,Si:0.20-0.60%,Mn:1.20-1.60%,Cr:0.00-0.30%,Al:0.010-0.030%,Ni:0.10-0.30%,Cu:0.00-0.20%,P:0.000-0.030%,S:0.020-0.050%,V:0.050-0.250%,Nb:0.020-0.050%,Ti:0.010-0.030%,B:0.0005-0.0030,N:0.012-0.020%,余量为Fe,该专利申请产品含有较高的合金Mn、V、Nb、Ti、B,材料成本高,并且需待温至780-850℃终轧,生产效率低。
发明内容
本发明的目的是要提供一种热轧圆钢(棒材)的制备方法,该制备方法结合了元素成分、成型工艺的设计,最终制得一款无需热处理可直接切削的圆钢,该圆钢的屈服强度达到600MPa以上,抗拉强度可达900MPa以上,延伸率在17%以上,室温下U型冲击功在50J以上,金相组织以细片状珠光体为主,少量铁素体。可作为市场上一部分中高端杆类零件的加工材料。
本发明的技术方案为,一种热轧圆钢的制备方法,包括
(1)元素成分设计:按照质量百分比计为C:0.35~0.50%,Si:0.20~0.60%,Mn:1.00~1.60%,Cr:0.00~0.50%,S:0.003~0.060%,Al:0.006~0.060%,Ti:0.000~0.015%,Nb:0.015~0.030%,V:0.05~0.15%,N:0.0010~0.025%,余量为Fe及不可避免的杂质元素。各元素范围的设置依据如下
C:增加珠光体比例以及全截面强度和硬度,但降低塑性和韧性,本发明控制其含量为0.35~0.50%。
Si:是钢中的脱氧元素,并以固溶强化形式提高钢的强度。Si含量低于0.20%时,脱氧效果变差,Si含量较高时会导致韧性的降低。本发明Si含量控制在0.20~0.60%。
Mn:提高钢的淬透性,通过固溶强化作用提高钢材的强度,降低相变温度,减少珠光体的渗碳体厚度与片层间距,还可以提高Nb在钢中的固溶度。但Mn易促进有害元素P等向晶界偏析,并且过高的Mn会降低钢材冲击韧性,本发明Mn含量控制在1.00~1.60%。
Cr:碳化物形成元素,增加材料硬度,并阻止晶粒长大,但Cr添加过高会导致塑韧性降低,并提高制造成本,因此,本发明将Cr含量控制在0.00~0.50%。
Nb:是一种在轧制过程中对晶粒细化起显著作用的元素。在再结晶轧制阶段,Nb通过拖曳作用及应变诱导析出阻碍形变奥氏体的回复、再结晶从而细化晶粒,有利于同时提高其强度与塑韧性。但过高的Nb含量降低连铸坯热塑性,使连铸坯出现表面或内部裂纹,同时原材料成本上升,因此,本发明根据不同强度及韧性需求,控制其含量在0.015~0.035%。
V:是使V(C,N)析出的元素,能以弥散析出的形式显著提高钢的强度,当与Nb同时添加时,强化效果更佳,但若添加量过高,会降低钢材第III脆性区间热塑性,导致连铸裂纹,并降低钢材的韧性,同时原材料成本上升,本发明控制其含量0.05~0.15%。
Nb-V复合加入时,部分V结合成(NbV)CN,这类复合化合物比Nb和V各自的碳氮化物更细小,而且析出温度更宽,从而更能有效地阻止奥氏体晶粒长大和再结晶过程,最终同时提高强度和韧性。
Al:Al是重要的脱氧剂,并且Al与N结合生成AlN,阻止连铸坯加热以及变形时奥氏体晶粒度的过度长大,但过多的Al会消耗N,降低VN的析出强化作用,本发明中控制Al含量0.006-0.060%。
N:N可促进Al、V及Nb的细小氮化物的析出,在加热及变形过程中起到细化晶粒的作用,V及Nb的氮化物还可提高铁素体与珠光体中铁素体片层的强度,从而提高钢材整体硬度,本发明中控制N含量0.0050-0.020%。
S:S与Mn形成长条状硫化物夹杂,提高钢材切削性能。本发明控制S含量0.003-0.060%。
(2)成型工艺设计:按照元素成分设计冶炼钢水,将钢水浇铸成钢坯,缓冷后的钢坯再加热使组织完全奥氏体化,方坯出加热炉后分成四个步骤进行流水线方式轧制:
第一步,除鳞及待温,高压水除鳞后原路返回,进行二次高压水除鳞,除净表面氧化皮并加速连铸坯温降,随后连铸坯待温至1050~950℃,待温过程中翻料并在辊道上前后摆动,避免局部温降过大,整个过程控制在2.5分钟以内完成;
第二步,往复式开坯,采用往复式轧机经7-13道次轧成中间方坯,每道次变形量≥13%,连铸坯至中间坯总变形量≥60%,整个过程控制在2.5分钟内完成;
第三步,切头及连轧前待温,轧成的中间坯在进入连轧机前切头,并进行二次待温,使变形的奥氏体晶粒充分再结晶,同时使Nb、V的碳氮化物充分析出,以实现后续连轧变形时的晶界钉扎作用,整个过程在2.5分钟之内完成;
第四步,连轧及轧后穿水,中间坯待温至800-920℃后进连轧机经4-10道次轧制成圆钢棒材,每道次变形量≥15%,中间坯至圆钢总变形量≥60%,圆钢终轧温度780-900℃,高于Ar3。棒材出轧机口后立即穿水强冷至650℃以下,确保棒材迅速从奥氏体未再结晶区进入伪珠光体区,抑制网状铁素体的析出,得到尽可能多的细片状珠光体组织,整个过程控制在2.5分钟之内完成;
棒材在完成以上轧制及穿水步骤后,转移至锯切辊道进行锯切,在此过程中棒料因相变潜热及芯部返温,表面温度回升至600-700℃,促进仍未来得及析出的Nb、V的碳氮化物的析出,保证析出强化作用。棒材锯切后下线收集打包。下线后圆钢获得所需各项强度、延伸率、冲击韧性指标,可直接加工成所需零部件。
可选地,钢水冶炼至少包括初炼、LF炉精炼和真空脱气处理。其中初炼是把合金原料块和铁水在转炉或电炉中冶炼。
可选地,以连铸的方式获得连铸方坯作为钢坯,连铸时设计钢水浇铸过热度为15-30℃,连铸方坯成型后入坑缓冷。
优选地,钢坯再加热的温度为1150~1220℃,在此温度范围内保温让合金元素充分固溶、组织完全奥氏体化。
优选地,除鳞包括两次,将钢坯在辊道上往返一次共进行两道次高压水除鳞,除净表面氧化皮并加速连铸坯温降,有利于减小第一次空冷待温的时间。
优选地,一前一后两钢坯在成型工艺中连续作业,前一钢坯在开坯时,相邻的后一钢坯进行所述除鳞和开坯前的所述第一次空冷待温。批量生产时节省工时。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、将成型工艺精分成连续的多道工序,并对各道工序的完成时间进行限定,为钢坯的流水线生产提供生产条件,在第一支坯料进入第二步骤以后,第二支坯料即可进入第一步流程,第二支坯料进入第二步骤以后,第三支坯料即可进入第一步流程,以此类推......,这种生产方法将工艺要求与生产要求有机结合,即满足了连铸坯/中间坯待温轧制的工艺要求,又最大程度的抵消了两次待温造成的时间浪费,保证了紧凑的生产节奏,用这种方法,可保证以上待温轧制与常规轧制具有相近的产能。生产节奏紧凑,能够显著提高生产效率。
2、钢坯到圆钢(棒材)的成型采用低温大压下+穿水强冷的方式,其中
①开坯前,钢坯进行第一次缓冷,缓冷至1050~950℃,此开坯温度比传统再加热后就开坯的温度要低,有利于推迟变形奥氏体晶粒的再结晶,使奥氏体晶粒尽可能扁平化,进而促进再结晶后奥氏体晶粒的细化。
②连轧阶段采用低温大压下工艺,可有效阻止奥氏体晶粒的再结晶,获得具有较多变形带的大变形的奥氏体晶粒,有助于在后续冷却相变阶段获得尺寸细小的铁素体与珠光体团,据此提高强度及塑韧性;
③连轧后立即穿水强冷,连轧控制终轧温度在Ar3即GS线:是(铁碳)合金冷却时自A(奥氏体)中开始析出F(铁素体)的临界温度线。终轧温度控制在A-F临界温度线以上,是避免在连轧的终轧时出现铁素体。轧后通过穿水强冷让温度快速冷却到650℃以下,以此让铁碳合金快速通过A-F的相变区间而尽快从奥氏体未再结晶区进入伪珠光体区,从而抑制网状铁素体的析出,而尽可能多的得到细片状珠光体组织,并且将Nb、V的碳氮化物的析出区间推向更低温区间,在更低温区间析出则析出尺寸更小,析出强化效果更好。
附图说明
图1为本申请制备方法生产的热轧圆钢放大100倍的典型组织;
图2为本申请制备方法生产的热轧圆钢放大500倍的典型组织。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述,所述实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
本实施例涉及的圆钢直径为60mm,其化学成分按质量百分比计为:C:0.35%,Si:0.25%,Mn:1.40%,Cr:0.25%,Al:0.008%,S:0.010%,Nb:0.020%,V:0.11%,N:0.019%,余量为铁及不可避免的杂质元素。
上述圆钢依次经电炉冶炼、LF精炼生产出钢水;钢水采用15~30℃的低过热度全程氩气保护浇注成250mm×250mm连铸方坯,连铸坯入坑缓冷32小时;将连铸坯入炉加热,设置加热温度1200℃,保温3小时出炉;出炉后成型工序分以下四步进行:
①第一支坯料在辊道上经高压水一次除鳞后原路返回,进行第二次高压水除鳞,除尽表面氧化皮并促进降温;随后在往复式开坯机之前的待温辊道上进行第一次空冷待温,待温期间前后移动,避免坯料下方与辊道接触处温降过大,期间翻转上下调面,实现坯料均匀降温,以上过程控制在2分钟之内完成;
②待坯料表面温度降至980℃以下后进往复式轧机,经9道次轧成中间坯,单道次变形≥13%,中间坯规格135×145mm,以上过程控制在2分钟之内完成;此步骤进行的同时,第二支坯料完成再加热,从加热炉出来后进行步骤①;
③中间坯在连轧机辊道第二次空冷待温,与此同时后面一支连铸坯出炉完成步骤①并在往复式轧机的辊道上第一次待温至840℃,以上过程在2分钟之内完成;与此同时,第二支坯料完成步骤①待温,进入步骤②开坯;第三支坯料出加热炉后进行步骤①的待温;
④待第一支中间坯表面温度降至840℃后进入连轧机组,经8道次轧制成φ60mm圆钢,单道次变形量≥15%,终轧温度控制在Ar3以上,约820℃(本实施例Ar3温度约760℃),轧制完成后立即进入水冷***进行穿水冷却,穿水结束后表面温度冷却至600℃,以上过程控制在2分钟之内完成;与此同时第四支坯料完成再加热从加热炉进行步骤①的待温,第三支坯料结束步骤①的待温进行步骤②的开坯,第二支坯料结束步骤②的开坯进行步骤③。
圆钢完成穿水后转移至锯切辊道进行锯切,此时表面温度返温至650℃,锯切后上冷床,随后下线堆冷、矫直、精整工序后入库;圆钢直接加工成所需形状的零件。
实施例2
本实施例涉及的圆钢直径为60mm,其化学成分按质量百分比计为:C:0.45%,Si:0.30%,Mn:1.55%,Cr:0.20%,Al:0.010%,S:0.018%,Nb:0.025%,V:0.10%,N:0.0180%,余量为铁及不可避免的杂质元素。
上述圆钢依次经电炉冶炼、LF精炼生产出钢水;钢水采用15~30℃的低过热度全程氩气保护浇注成250mm×250mm连铸方坯,连铸坯入坑缓冷32小时;将连铸坯加热至1200℃,保温3小时出炉;轧制分以下四步进行:
①第一支坯料经高压水一次除鳞后原路返回,进行第二次高压水除鳞,除尽表面氧化皮并促进降温;随后在往复式开坯机之前的待温辊道上空冷待温,待温期间前后移动,避免坯料下方与辊道接触处温降过大,并进行一次翻转调面,实现坯料均匀降温,以上过程控制在2分钟之内完成;
②坯料表面温度降至980℃以下后进往复式轧机,经9道次轧成中间坯,单道次变形≥13%,中间坯规格135mm×145mm,以上过程控制在2分钟之内完成;与此同时,第二支坯料出加热炉后进行步骤①的待温;
③中间坯在连轧机辊道空冷待温,与此同时后面一支连铸坯出炉完成二次除鳞并在往复式轧机翻料辊道上进行第一次待温至860℃;与此同时,第二支坯料完成步骤①待温,进入步骤②开坯;第三支坯料出加热炉后进行步骤①的待温;
④待第一支中间坯表面温度降至860℃后进入连轧机组,经8道次轧制成φ60mm圆钢,单道次变形量≥15%,终轧温度在Ar3以上约840℃(本实施例Ar3温度约740℃),轧制后立即进入水冷***进行穿水冷却,穿水结束后表面温度冷却至620℃,以上过程控制在2分钟之内完成;与此同时第四支坯料出加热炉进行步骤①的待温,第三支坯料结束步骤①的待温进行步骤②的开坯,第二支坯料结束步骤②的开坯进行步骤③的待温。
圆钢完成穿水后转移至锯切辊道进行锯切,此时表面温度返温至660℃,锯切后上冷床,随后下线堆冷、矫直、精整工序后入库;圆钢直接加工成所需形状的零件。
实施例3
本实施例涉及的圆钢直径为110mm,其化学成分按质量百分比计为:C:0.46%,Si:0.30%,Mn:1.55%,Cr:0.20%,Al:0.012%,S:0.015%,Ti:0.012%,Nb:0.028%,V:0.11%,N:0.0200%,余量为铁及不可避免的杂质元素。
上述圆钢依次经电炉冶炼、LF精炼生产出钢水;钢水采用15~30℃的低过热度全程氩气保护浇注成300mm×340mm连铸方坯,连铸坯入坑缓冷32小时;将连铸坯加热至1200℃,保温3.5小时出炉;轧制分以下四步进行:
①第一支坯料经高压水一次除鳞后原路返回,进行第二次高压水除鳞,除尽表面氧化皮并促进降温;随后在往复式开坯机之前的待温辊道上空冷待温,待温期间前后移动,避免坯料下方与辊道接触处温降过大,期间进行一次翻面实现坯料上下均匀降温,以上过程控制在2.5分钟之内完成;
②坯料表面温度降至1000℃以下后进往复式轧机,经7道次轧成中间坯,单道次变形≥13%,中间坯规格170mm×185mm,以上过程控制在2.5分钟之内完成;与此同时,第二支坯料出加热炉后进行步骤①的待温;
③中间坯在连轧机辊道空冷待温,与此同时后面一支连铸坯出炉完成二次除鳞并在往复式轧机翻料辊道上第一次待温至870℃,以上过程控制在2.5分钟之内完成;与此同时,第二支坯料完成步骤①待温,进入步骤②开坯;第三支坯料出加热炉后进行步骤①的待温;
④待第一支中间坯表面温度降至870℃后进入连轧机组,经4道次轧制成φ110mm圆钢,单道次变形量≥15%,终轧温度在Ar3以上约840℃(本实施例Ar3温度约740℃),轧制后立即进入水冷***进行穿水冷却,穿水结束后表面温度冷却至640℃,以上过程控制在2.5分钟之内完成;与此同时第四支坯料出加热炉进行步骤①的待温,第三支坯料结束步骤①的待温进行步骤②的开坯,第二支坯料结束步骤②的开坯进行步骤③的待温。
圆钢完成穿水后转移至锯切辊道进行锯切,此时表面温度返温至680℃,锯切后上冷床,随后下线堆冷、矫直、精整工序后入库;圆钢直接加工成所需形状的零件。
作为比较,本申请的发明人另外进行了三组对比试验,结合表1、2:比较例1-3均采用常规的控温轧制,开轧温度1050~1200℃,终轧温度850~1050℃。实施例1-3与比较例1-3相比,采用更低的开坯温度及连轧温度,以及更大的单道次压下量,并在轧制后进行穿水冷却,各项机械性能指标均有明显的优势,并且因为采用了坯料待温、开坯、中间坯待温、连轧及穿水四个步骤的流水线的轧制模式,生产节奏更快,效率更高,因此综合性价比更高。
表1各实施例与比较例圆钢的成分对比(wt%)
表2各实施例与比较例圆钢的性能对比
Claims (6)
1.一种热轧圆钢的制备方法,其特征在于:包括:
(1)元素成分设计:按照质量百分比计为C:0.35~0.46%,Si:0.25~0.30%,Mn:1.40~1.55%,Cr:0.20~0.25%,S:0.010~0.018%,Al:0.008-0.012%,Ti:0.000-0.015%, Nb:0.020-0.028%,V:0.10-0.11%,N:0.018-0.020%,余量为Fe 及不可避免的杂质元素;
(2)成型工艺设计:按照元素成分设计冶炼钢水,将钢水浇铸成钢坯,缓冷后的钢坯再加热使组织完全奥氏体化,钢坯出炉后分四个步骤进行流水线方式轧制:
(2.1)除鳞及待温,采用高压水除鳞,除鳞后开始第一次空冷待温,将钢坯待温至开坯轧制的初始温度950-1000℃,在辊道上待温,待温过程中钢坯在辊道上前后摆动,待温过程中利用开坯机将钢坯翻转调面,此步骤的总时间控制在2.5min内完成;
(2.2)往复式开坯,采用往复式轧机经7-13道次轧成中间方坯,每道次变形量≥13%,连铸坯至中间方坯总变形量≥60%,此步骤的总时间控制在2.5min内完成;
(2.3)切头及连轧前待温,中间方坯在进入连轧机前切头,并进行第二次空冷待温,使变形的奥氏体晶粒充分再结晶,同时让Nb、V的碳氮化物充分析出,以实现后续连轧变形时的晶界钉扎作用,此步骤的总时间控制在2.5分钟之内完成;
(2.4)连轧及轧后穿水,中间方坯待温至800-920℃后进连轧机经4-10道次轧制成圆钢棒材,每道次变形量≥15%,中间方坯至圆钢总变形量≥60%,圆钢终轧温度780-900℃,高于Ar3;完成轧制的圆钢出连轧机后穿水冷却至650℃以下,组织从奥氏体未再结晶区进入伪珠光体区,抑制网状铁素体的析出,得到尽可能多的细片状珠光体组织,整个过程控制在2.5min之内完成;
圆钢在完成步骤(2.4)后,转移至锯切辊道进行锯切,在此过程中圆钢因相变潜热及芯部返温,表面温度回升至600-700℃,促进仍未来得及析出的Nb、V的碳氮化物的析出,发挥析出强化作用。
2.根据权利要求1所述的热轧圆钢的制备方法,其特征在于:钢水冶炼至少包括初炼、LF炉精炼和真空脱气处理。
3.根据权利要求2所述的热轧圆钢的制备方法,其特征在于:所述初炼是把合金原料块和铁水在转炉或电炉中冶炼。
4.根据权利要求2所述的热轧圆钢的制备方法,其特征在于:所述钢坯为连铸方坯,连铸时设计钢水浇铸过热度为15-30℃,连铸方坯成型后入坑缓冷。
5.根据权利要求2所述的热轧圆钢的制备方法,其特征在于:钢坯再加热的温度为1150~1220℃,在此温度范围内保温让合金元素充分固溶、组织完全奥氏体化。
6.根据权利要求1所述的热轧圆钢的制备方法,其特征在于:前后两钢坯在成型工艺中连续作业,前一钢坯在开坯时,相邻的后一钢坯进行所述除鳞和开坯前的所述第一次空冷待温。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101440461A (zh) * | 2007-11-21 | 2009-05-27 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种耐油井气腐蚀抽油杆钢及其制造方法 |
WO2009138586A2 (fr) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Arcelormittal Gandrange | Acier micro-allié pour forge à chaud de pièces mécaniques à hautes caractéristiques |
CN107619995A (zh) * | 2017-08-11 | 2018-01-23 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种大直径工程机械液压油缸活塞杆用圆钢及其制造方法 |
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Family Cites Families (2)
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Patent Citations (4)
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---|---|---|---|---|
CN101440461A (zh) * | 2007-11-21 | 2009-05-27 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种耐油井气腐蚀抽油杆钢及其制造方法 |
WO2009138586A2 (fr) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Arcelormittal Gandrange | Acier micro-allié pour forge à chaud de pièces mécaniques à hautes caractéristiques |
CN107619995A (zh) * | 2017-08-11 | 2018-01-23 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种大直径工程机械液压油缸活塞杆用圆钢及其制造方法 |
CN110284062A (zh) * | 2019-06-29 | 2019-09-27 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种具有高强度、高韧性的大直径圆钢及其制造方法 |
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