CN115896625A - 一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车 - Google Patents

一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车 Download PDF

Info

Publication number
CN115896625A
CN115896625A CN202211490716.5A CN202211490716A CN115896625A CN 115896625 A CN115896625 A CN 115896625A CN 202211490716 A CN202211490716 A CN 202211490716A CN 115896625 A CN115896625 A CN 115896625A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipe
cooling
conveying pipe
wear
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211490716.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115896625B (zh
Inventor
陈波
范汇吉
崔海霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Xugong Construction Machinery Research Institute Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Xugong Construction Machinery Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Xugong Construction Machinery Research Institute Co ltd filed Critical Jiangsu Xugong Construction Machinery Research Institute Co ltd
Priority to CN202211490716.5A priority Critical patent/CN115896625B/zh
Priority to PCT/CN2023/082135 priority patent/WO2023197826A1/zh
Publication of CN115896625A publication Critical patent/CN115896625A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115896625B publication Critical patent/CN115896625B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/04—Devices for both conveying and distributing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/02—Rigid pipes of metal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本申请提供了中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车。该中碳低合金钢材料，由以下质量分数的化学成分组成：C：0.55％‑0.60％，Mn：0.80％‑1.40％，Si：≤0.3％，Cr：0.2％‑0.4％，Ni：0.2％‑0.4％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ti：0.04％‑0.10％，V：0.05％‑0.15％，Re：0.001％‑0.003％，余量为Fe。本申请在控制C、Mn、Si、Cr和Ni这些主化学成分含量的基础上，通过使用微量合金元素Ti、V和Re并控制各自的用量，实现了提高材料韧性和耐磨性的目的，进而提升利用该材料形成的输送管的抗冲击性能，并缓解其磨损。

Description

一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车
技术领域
本申请涉及工程机械材料领域，具体涉及一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车。
背景技术
输送管是混凝土泵车的易损件，主要用于混凝土物料的输送。输送管在工作过程中，承受混凝土的高压和高速冲击，要求输送管具有高耐磨性、良好的强度和抗冲击性能。爆管和磨损是输送管主要失效形式，直接影响使用寿命。输送管使用寿命不足，频繁更换，不仅影响工期，同时增加使用成本，影响产品在市场中的竞争力。
输送管主要分单层管、双层管，其中双层管根据内管材质不同又可分为合金钢管、高铬铸铁管以及陶瓷管。双层管因具有较高耐磨性，主要被用于40米以上泵车输送管。单层管耐磨性不及双层管，但因价格低，制备工艺简单，被广泛用作40米以下泵车输送管。
行业内单层输送管由中碳锰钢(40Mn2、50Mn、NM55、NM62)无缝钢管经内壁感应淬火制备而成，淬硬层深度2.8mm左右，内壁硬度在55-60HRC之间，整体抗拉强度约800MPa，冲击功约20J，泵送C30混凝土使用寿命约3万方。
现用单层管虽然经感应淬火处理，内壁表面可以获得较高硬度，但也存在以下缺点：(1)输送管经感应淬火喷水冷却，内部存在较大的残余应力，易产生变形和开裂。(2)输送管强度和冲击功相对较低，抵抗混凝土冲击变形能力较弱，导致输送管入口端在混凝土强力冲击下，磨损较快。(3)输送管内壁到外壁存在硬度梯度，一旦淬硬层磨损，基体就会因硬度低而导致快速磨损。(4)输送管直管1’和端部法兰2’采用焊接形式连接，耐磨套3’设置在端部法兰内，如图1所示，而直管材质采用中碳锰钢，碳当量高，焊接易开裂，引起早期失效。
发明内容
本申请提供了一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车，以解决输送管磨损较快的问题。
本申请的第一方面提供了一种中碳低合金钢材料，由以下质量分数的化学成分组成：C：0.55％-0.60％，Mn：0.80％-1.40％，Si：≤0.3％，Cr：0.2％-0.4％，Ni：0.2％-0.4％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ti：0.04％-0.10％，V：0.05％-0.15％，Re：0.001％-0.003％，余量为Fe。
进一步地，上述Re选自镧、铈、镨、钕中的任意一种或多种的组合。
本申请的第二方面提供了一种输送管，包括管体，该管体采用上述第一方面的任意一种中碳低合金钢材料一体成型制备而成。
进一步地，上述管体的硬度在40-45HRC、和/或抗拉强度≥1300MPa、和/或冲击功≥50J、和/或显微组织为回火马氏体。
进一步地，上述管体包括直管和两个端部法兰，两个端部法兰与直管一体成型，且一一对应地设置在直管的两端。
进一步地，上述输送管还包括耐磨套，耐磨套设置在端部法兰的内腔且与端部法兰过盈配合。
本申请的第三方面提供了一种上述任一种的输送管的制备方法，该制备方法包括：由以下质量分数的化学成分组成的原材料制备中碳低合金钢材料：C：0.55％-0.60％，Mn：0.80％-1.40％，Si：≤0.3％，Cr：0.2％-0.4％，Ni：0.2％-0.4％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ti：0.04％-0.10％，V：0.05％-0.15％，Re：0.001％-0.003％，余量为Fe，中碳低合金钢材料为无缝钢管；对无缝钢管依次进行定尺锯切、端部法兰成型加工和热处理，得到输送管，热处理包括依次进行的加热、保温、一次冷却和二次冷却，其中一次冷却的冷却速度为25～35℃/s，二次冷却的冷却速度小于一次冷却的冷却速度。
进一步地，上述端部法兰成型加工的步骤包括依次进行的镦粗处理和切削加工形成端部法兰。
进一步地，上述镦粗处理包括将无缝钢管的端部加热至1100-1200℃后镦粗至目标厚度。
进一步地，上述镦粗处理包括：将无缝钢管的端部感应加热至1100-1200℃后利用液压机镦粗至目标厚度。
进一步地，上述热处理包括：将端部法兰成型处理得到的工件加热至850-880℃并保温1～2小时；保温结束后进行一次冷却，优选采用强制冷却实现一次冷却，优选强制冷却为风冷或油冷；当一次冷却至200-150℃后进行二次冷却，在二次冷却中利用余温自回火；优选二次冷却为空冷。
进一步地，上述输送管还包括耐磨套，制备方法还包括在热处理后得到的工件两端压装耐磨套的过程。
进一步地，上述在压装耐磨套后制备方法还包括抛丸和喷粉涂装的过程，优选喷粉涂装的温度为150-200℃。
进一步地，上述制备中碳低合金钢材料的过程包括将原材料进行熔炼、浇铸、穿孔、轧管、定径、矫直的过程。
根据本申请的第四方面，提供了一种混凝土泵车，包括输送管，该输送管为本申请第二方面的任意一种的输送管。
本申请中，C的存在可以提高钢的强度，但碳过量会使钢质硬度大幅增加进而使得加工难度增加，当C的质量分数在0.55-0.60％之间时，可以提高钢的强度并使硬度在适于后续加工的范围内。Si是有效的脱氧元素，但是硅含量过高又会降低钢的韧性，选择Si质量分数≤0.3％。Mn的质量分数在0.80％-1.40％范围内可以同时提高强度和韧性。Cr的质量分数控制在0.2％-0.4％可以提高钢的淬透性，进而提高所形成的输送管的硬度均匀性，降低硬度梯度。V具有析出强化和细化晶粒的作用，可显著提高强度和韧性。Ti在钢中与碳、氮形成Ti(CN)，能细化晶粒，同时可显著提高淬透性，提高钢的强度和韧性。稀土元素Re可细化晶粒，净化晶界，提高韧性。P和S为杂质元素控制二者含量均不超过0.020％。因此，本申请的中碳低合金材料在控制C、Mn、Si、Cr和Ni这些主化学成分含量的基础上，通过进一步使用微量合金元素Ti、V和Re并控制各自的用量，实现了提高材料韧性和耐磨性的目的，进而提升利用该材料形成的输送管的抗冲击性能，并缓解其磨损。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1示出了现有技术的输送管的剖面结构示意图。
图2示出了本申请一种实施方式的输送管的剖面结构示意图。
图3示出了本申请实施例1的输送管的金相组织图。
图4示出了本申请对比例10的输送管的金相组织图。
在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
附图标记说明：
1’、直管；2’、端部法兰；3’、耐磨套。
1、管体；11、直管；12、端部法兰；2、耐磨套。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
如本申请背景技术所分析的，输送管强度和冲击功相对较低，抵抗混凝土冲击变形能力较弱，导致输送管入口端在混凝土强力冲击下，磨损较快。为了解决该问题，本申请尝试从优化元素组成的角度提升输送管的抗冲击性能，进而缓解其磨损，基于此本申请提供了一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车。
在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种中碳低合金钢材料，由以下质量分数的化学成分组成：C：0.55％-0.60％，Mn：0.80％-1.40％，Si：≤0.3％，Cr：0.2％-0.4％，Ni：0.2％-0.4％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ti：0.04％-0.10％，V：0.05％-0.15％，Re：0.001％-0.003％，余量为Fe。
C的存在可以提高钢的强度，但碳过量会使钢质硬度大幅增加进而使得加工难度增加，当C的质量分数在0.55-0.60％之间时，可以提高钢的强度并使硬度在适于后续加工的范围内。Si是有效的脱氧元素，但是硅含量过高又会降低钢的韧性，选择Si质量分数≤0.3％。Mn的质量分数在0.80％-1.40％范围内可以同时提高强度和韧性。Cr的质量分数控制在0.2％-0.4％可以提高钢的淬透性，进而提高所形成的输送管的硬度均匀性，降低硬度梯度。V具有析出强化和细化晶粒的作用，可显著提高强度和韧性。Ti在钢中与碳、氮形成Ti(CN)，能细化晶粒，同时可显著提高淬透性，提高钢的强度和韧性。稀土元素Re可细化晶粒，净化晶界，提高韧性。P和S为杂质元素控制二者含量均不超过0.020％。因此，本申请的中碳低合金材料在控制C、Mn、Si、Cr和Ni这些主化学成分含量的基础上，通过进一步使用微量合金元素Ti、V和Re并控制各自的用量，实现了提高材料韧性和耐磨性的目的，进而提升利用该材料形成的输送管的抗冲击性能，并缓解其磨损。
在一些实施方式中，上述稀土元素Re可以选自镧、铈、镨、钕中的任意一种或多种的组合，进而更好地细化晶粒，净化晶界，提高钢的韧性。
在本申请另一种典型的实施方式中，还提供了一种输送管，包括管体，该管体采用上述任一种中碳低合金钢材料一体成型制备而成。
如前所述，由于本申请的中碳低合金材料在控制C、Mn、Si、Cr和Ni这些主化学成分含量的基础上，通过进一步使用微量合金元素Ti、V和Re并控制各自的用量，实现了提高材料韧性和耐磨性的目的，进而提升利用该材料形成的输送管的抗冲击性能，并缓解其磨损。
在一些实施方式中，上述管体的硬度在40-45HRC、和/或抗拉强度≥1300MPa、和/或冲击功≥50J、和/或显微组织为回火马氏体。
其中，当管体的硬度在40-45HRC之间时，一方面管体整体硬度较高，另一方面管体整体不存在明显的硬度梯度，因此不会因为表面淬硬层的磨损导致管体的快速磨损问题。
当管体的抗拉强度≥1300MPa时，提高了管体的可加工性，因此不必依赖焊接工艺将端部法兰与直管连接，利用一体成型工艺在端部制作法兰，进而避免了焊接开裂导致的输送管早期失效问题。
当管体的冲击功≥50J时，输送管抵抗混凝土冲击变形能力较强，从而有效提升了输送管入口端的耐磨损能力，使得输送管的使用寿命可达到5万方以上。
当显微组织为回火马氏体时，该管体的硬度和耐磨性较高，且由于回火马氏体组织的内应力较低，因此管体的韧性有所提高。
在本申请一些实施方式中，如图2所示，上述管体1包括直管11和两个端部法兰12，两个端部法兰12与直管11一体成型，且一一对应地设置在直管11的两端。
利用一体成型工艺在端部制作端部法兰，进而避免了端部法兰和直管以焊接方式连接时焊接位置开裂导致的输送管早期失效问题。
在本申请的一些实施方式中，如图2所示，上述输送管还包括耐磨套2，耐磨套2设置在端部法兰12的内腔且与端部法兰12过盈配合。耐磨套的设置提高了入口处的耐磨损能力。
在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种上述任一种的输送管的制备方法，该制备方法包括：
由以下质量分数的化学成分组成的原材料制备中碳低合金钢材料：C：0.55％-0.60％，Mn：0.80％-1.40％，Si：≤0.3％，Cr：0.2％-0.4％，Ni：0.2％-0.4％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ti：0.04％-0.10％，V：0.05％-0.15％，Re：0.001％-0.003％，余量为Fe，中碳低合金钢材料为无缝钢管；对无缝钢管依次进行定尺锯切、端部法兰成型加工和热处理，得到输送管，所述热处理包括依次进行的加热、保温、一次冷却和二次冷却，其中一次冷却的冷却速度为25～35℃/s，二次冷却的冷却速度小于一次冷却的冷却速度。
如前所述，由于本申请的中碳低合金材料在控制C、Mn、Si、Cr和Ni这些主化学成分含量的基础上，通过进一步使用微量合金元素Ti、V和Re并控制各自的用量，实现了提高材料韧性和耐磨性的目的，进而提升利用该材料形成的输送管的抗冲击性能，并缓解其磨损。进一步地，根据设计尺寸要求，采用锯床等对无缝钢管进行定尺锯切；利用端部法兰成型加工在端部制作端部法兰，进而避免了端部法兰和直管以焊接方式连接时焊接位置开裂导致的输送管早期失效问题。同时，控制热处理的一次冷却的冷却速度，使内部残余应力充分释放，降低输送管变形和开裂几率。
在本申请一些实施方式中，上述端部法兰成型加工的步骤包括依次进行的镦粗处理和切削加工形成端部法兰。采用镦粗处理和切削加工实现端部法兰和直管的一体成型，操作简单，易于实现。
为了更好地控制法兰成型过程中的尺寸和机械性能，优选地，镦粗处理包括将无缝钢管的端部加热至1100-1200℃后镦粗至目标厚度。进一步优选镦粗处理包括：将无缝钢管的端部感应加热至1100-1200℃后利用液压机镦粗至目标厚度。将无缝钢管的端部加热至1100-1200℃，使钢管具有良好的可锻性；利用液压机镦粗至目标厚度保证了加工的稳定性，并提高了加工效率。
为了进一步去除输送管的内部残余应力，在一些实施方式中，上述热处理包括：将端部法兰成型处理得到的工件加热至850-880℃并保温1～2小时；保温结束后进行一次冷却，优选采用强制冷却实现一次冷却，优选强制冷却为风冷或油冷；当一次冷却至200-150℃后进行二次冷却，在二次冷却中利用余温自回火；优选二次冷却为空冷。工件在保温后以25～35℃/s的速度冷却，冷却速度适中，使工件的内部残余应力显著降低，整体硬度更均匀，所得到的输送管的变形和开裂倾向显著降低。优选采用风冷或油冷的方式实现25～35℃/s的冷却速度，以实现低成本降温。
在一些实施方式中，上述输送管还包括耐磨套，该制备方法还包括在热处理后得到的工件两端压装耐磨套的过程。以进一步提高输送管的耐磨性。比如将耐磨套与端部法兰为过盈配合，采用专用压装设备，将耐磨套压入端部法兰中。
在压装耐磨套后，一些实施方式的制备方法还包括抛丸和喷粉涂装的过程。抛丸的目的是去除输送管外壁的氧化皮等杂质，喷粉涂装是指在输送管外表面喷粉末涂料，以提高输送管品质。为了提高涂装稳定性，优选喷粉涂装的温度为150-200℃。
利用上述原材料制备中低碳合金钢材料的方式可以采用本领域常规的工艺，比如在一些实施方式中，上述制备中碳低合金钢材料的过程包括将原材料进行熔炼、浇铸、穿孔、轧管、定径、矫直的过程。其中的熔炼、浇铸、穿孔、轧管、定径和矫直的具体操作可以参考现有中低合金钢材料的对应操作流程和条件，本申请不再赘述。
在本申请又一种典型的实施方式中，提供了一种混凝土泵车，包括输送管，该输送管为上述任一种的输送管。由于本申请的输送管的耐磨性较好，使用寿命较长，使得具有其的混凝土泵车输送管更换频率减少，工作稳定性和工作效率更好。
为进一步理解本发明，结合下面给出的实施例，对本发明提供的输送管及其制备方法进行具体描述。
实施例1
1)无缝钢管制备：无缝钢管化学成分组成：C：0.55％，Mn：0.9％，Si：0.25％，Cr：0.2％，Ni：0.4％，P：0.010％，S：0.010％，Ti：0.05％，V：0.10，Re(镧、铈、镨和钕)：0.001％，余量为Fe。按上述合金成分进行熔炼、浇铸、穿孔、轧管、定径、矫直、水压试验，得到
Figure BDA0003964866300000101
的热轧无缝钢管。
2)无缝钢管定尺锯切：采用锯床对无缝钢管进行定尺锯切。
3)端部法兰成型加工：采用镦粗和切削加工方式成型，即先将定尺锯切后的无缝钢管端部长度100mm区域感应加热至1100℃，迅速转移至液压机模腔内，镦粗到10mm，再采用切削加工方法加工出端部法兰结构。
4)热处理：将上述步骤3)得到的工件加热至880℃，保温时间2h，出炉迅速转移至风冷室，以35℃/s的冷速冷却至180℃，转移出风冷室空冷至室温并利用余温自回火。
5)耐磨套压装：将耐磨套与端部法兰为过盈配合，采用压装设备，将耐磨套压入法兰环中。
6)抛丸：采用抛丸设备去除输送管外壁氧化皮等杂质。
7)喷粉涂装：输送管外表面喷聚酯型低温粉末涂料，喷粉温度150℃，得到实施例1的输送管。图3为金相显微镜测得的实施例1的输送管的金相组织图，显示金相组织为回火马氏体。
实施例2
1)无缝钢管制备：无缝钢管化学成分组成：C：0.57％，Mn：1.2％，Si：0.25％，Cr：0.3％，Ni：0.3％，P：0.010％，S：0.010％，Ti：0.10％，V：0.15，Re(镧、铈、镨和钕)：0.002％，余量为Fe。按上述合金成分进行熔炼、浇铸、穿孔、轧管、定径、矫直、水压试验，得到
Figure BDA0003964866300000111
的热轧无缝钢管。
2)无缝钢管定尺锯切：采用锯床对无缝钢管进行定尺锯切。
3)端部法兰成型加工：采用镦粗和切削加工方式成型，即先将定尺锯切后的无缝钢管端部长度90mm区域感应加热至1150℃，迅速转移至液压机模腔内，镦粗到10mm，再采用切削加工方法加工出最终法兰结构。
4)热处理：将上述步骤3)得到的工件加热至850℃，保温时间1h，出炉迅速转移至风冷室，以25℃/s的冷速冷却至180℃，转移出风冷室空冷至室温并利用余温自回火。
5)耐磨套压装：将耐磨套与端部法兰为过盈配合，采用压装设备，将耐磨套压入法兰环中。
6)抛丸：采用抛丸设备去除输送管外壁氧化皮等杂质。
7)喷粉涂装：输送管外表面喷聚酯型低温粉末涂料，喷粉温度150℃，得到实施例2的输送管。
实施例3
1)无缝钢管制备：无缝钢管化学成分组成：C：0.60％，Mn：1.4％，Si：0.25％，Cr：0.4％，Ni：0.2％，P：0.010％，S：0.010％，Ti：0.08％，V：0.05，Re(镧、铈、镨和钕)：0.003％，余量为Fe。按上述合金成分进行熔炼、浇铸、穿孔、轧管、定径、矫直、水压试验，得到
Figure BDA0003964866300000121
的热轧无缝钢管。
2)无缝钢管定尺锯切：采用锯床对无缝钢管进行定尺锯切。
3)端部法兰成型加工：采用镦粗和切削加工方式成型，即先将定尺锯切后的无缝钢管端部长度82mm区域感应加热至1200℃，迅速转移至液压机模腔内，镦粗到10mm，再采用切削加工方法加工出最终法兰结构。
4)热处理：将上述步骤3)得到的工件加热至850℃，保温时间1h，出炉迅速转移至风冷室，以25℃/s的冷速冷却至180℃，转移出风冷室空冷至室温并利用余温自回火。
5)耐磨套压装：将耐磨套与端部法兰为过盈配合，采用压装设备，将耐磨套压入法兰环中。
6)抛丸：采用抛丸设备去除输送管外壁氧化皮等杂质。
7)喷粉涂装：输送管外表面喷粉末涂料，喷粉温度150℃，得到实施例3的输送管。
实施例4
与实施例1的区别在于步骤4)的热处理条件不同，本实施例的热处理过程如下：将步骤3)得到的工件加热至900℃，保温时间1h，出炉迅速转移至风冷室，以40℃/s的冷速冷却至180℃，转移出风冷室空冷至室温并利用余温自回火。
实施例5
与实施例1的区别在于步骤4)的热处理条件不同，本实施例的热处理过程如下：将步骤3)得到的工件加热至830℃，保温时间1h，出炉迅速转移至风冷室，以20℃/s的冷速冷却至180℃，转移出风冷室空冷至室温并利用余温自回火。
对比例1
与实施例1的区别在于无缝钢管的化学成分不同，具体为：C：0.55％，Mn：0.9％，Si：0.25％，Cr：0.2％，Ni：0.4％，P：0.010％，S：0.010％，Ti：0.02％，V：0.10％，Re(镧、铈、镨和钕)：0.001％，余量为Fe。其余与实施例1相同。
对比例2
与实施例1的区别在于无缝钢管的化学成分不同，具体为：C：0.55％，Mn：0.9％，Si：0.25％，Cr：0.2％，Ni：0.4％，P：0.010％，S：0.010％，Ti：0.12％，V：0.10％，Re(镧、铈、镨和钕)：0.001％，余量为Fe。
对比例3
与实施例1的区别在于无缝钢管的化学成分不同，具体为：C：0.55％，Mn：0.9％，Si：0.25％，Cr：0.2％，Ni：0.4％，P：0.010％，S：0.010％，V：0.10％，Re(镧、铈、镨和钕)：0.001％，余量为Fe。其余与实施例1相同。
对比例4
与实施例1的区别在于无缝钢管的化学成分不同，具体为：C：0.55％，Mn：0.9％，Si：0.25％，Cr：0.2％，Ni：0.4％，P：0.010％，S：0.010％，Ti：0.05％，V：0.03％，Re(镧、铈、镨和钕)：0.001％，余量为Fe。其余与实施例1相同。
对比例5
与实施例1的区别在于无缝钢管的化学成分不同，具体为：C：0.55％，Mn：0.9％，Si：0.25％，Cr：0.2％，Ni：0.4％，P：0.010％，S：0.010％，Ti：0.05％，V：0.17％，Re(镧、铈、镨和钕)：0.001％，余量为Fe。其余与实施例1相同。
对比例6
与实施例1的区别在于无缝钢管的化学成分不同，具体为：C：0.55％，Mn：0.9％，Si：0.25％，Cr：0.2％，Ni：0.4％，P：0.010％，S：0.010％，Ti：0.05％，Re(镧、铈、镨和钕)：0.001％，余量为Fe。其余与实施例1相同。
对比例7
与实施例1的区别在于无缝钢管的化学成分不同，具体为：C：0.55％，Mn：0.9％，Si：0.25％，Cr：0.2％，Ni：0.4％，P：0.010％，S：0.010％，Ti：0.05％，V：0.1％，Re(镧、铈、镨和钕)：0.004％，余量为Fe。其余与实施例1相同。
对比例8
与实施例1的区别在于无缝钢管的化学成分不同，具体为：C：0.55％，Mn：0.9％，Si：0.25％，Cr：0.2％，Ni：0.4％，P：0.010％，S：0.010％，Ti：0.05％，V：0.1％，余量为Fe。其余与实施例1相同。
对比例9
与实施例1的区别在于热处理过程，对比例9的热处理过程如下：将步骤3)得到的工件加热至880℃，保温时间2h，出炉迅速转移至急冷室，以60℃/s的冷速冷却至180℃，转移出风冷室空冷至室温并利用余温自回火。其余与实施例1相同。
对比例10
与实施例1的区别在于热处理过程，对比例9的热处理过程如下：将步骤3)得到的工件加热至880℃，保温时间2h，出炉迅速转移至冷却室空冷至室温并利用余温自回火。其余与实施例1相同。图4为金相显微镜测得的对比例10的输送管的金相组织图，显示金相组织为铁素体+珠光体。
对比例11
与实施例1的区别在于，没有进行实施例1的步骤4)的热处理过程，直接端部法兰成型加工后进行耐磨套压装。
对各实施例和对比例获得的输送管进行力学性能检测，检测方法如下：
抗拉强度：参照GB/T 228.1标准，加工弧形拉伸试样，利用拉伸试验机测试抗拉强度。
冲击功：参照GB/T 229标准，加工V型缺口试样，利用摆锤冲击试验机测试试样室温冲击功。
整体硬度：参照GB/T 230.1标准，利用数显洛氏硬度计测试钢管内壁硬度。
耐磨性：参照ASTM G105-16标准，利用湿砂橡胶轮磨损试验机测试样件磨损前后的重量，以磨损失重来评价耐磨性。
结果记录在表1中。
表1
Figure BDA0003964866300000161
Figure BDA0003964866300000171
Figure BDA0003964866300000181
在中碳低合金钢材料基础上，通过添加适当微量合金元素Ti、V和Re并控制各自的用量，结合热处理工艺，实现了提高钢强韧性和耐磨性的目的，进而提升利用该材料形成的输送管的抗冲击性能，并缓解其磨损，使得输送管的使用寿命可达到5万方以上。
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。

Claims (13)

1.一种中碳低合金钢材料，其特征在于，由以下质量分数的化学成分组成：C：0.55％-0.60％，Mn：0.80％-1.40％，Si：≤0.3％，Cr：0.2％-0.4％，Ni：0.2％-0.4％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ti：0.04％-0.10％，V：0.05％-0.15％，Re：0.001％-0.003％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的中碳低合金钢材料，其特征在于，所述Re选自镧、铈、镨、钕中的任意一种或多种的组合。
3.一种输送管，包括管体，其特征在于，所述管体采用权利要求1或2所述的中碳低合金钢材料一体成型制备而成。
4.根据权利要求3所述的输送管，其特征在于，所述管体的硬度在40-45HRC、和/或抗拉强度≥1300MPa、和/或冲击功≥50J、和/或显微组织为回火马氏体。
5.根据权利要求3所述的输送管，其特征在于，所述管体包括直管和两个端部法兰，所述两个端部法兰与所述直管一体成型，且一一对应地设置在所述直管的两端。
6.根据权利要求5所述的输送管，其特征在于，所述输送管还包括耐磨套，所述耐磨套设置在所述端部法兰的内腔且与所述端部法兰过盈配合。
7.一种权利要求3至6的任一项所述的输送管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
由以下质量分数的化学成分组成的原材料制备中碳低合金钢材料：C：0.55％-0.60％，Mn：0.80％-1.40％，Si：≤0.3％，Cr：0.2％-0.4％，Ni：0.2％-0.4％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ti：0.04％-0.10％，V：0.05％-0.15％，Re：0.001％-0.003％，余量为Fe，所述中碳低合金钢材料为无缝钢管；
对所述无缝钢管依次进行定尺锯切、端部法兰成型加工和热处理，得到所述输送管，所述热处理包括依次进行的加热、保温、一次冷却和二次冷却，其中所述一次冷却的冷却速度为25～35℃/s，所述二次冷却的冷却速度小于所述一次冷却的冷却速度。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述端部法兰成型加工的步骤包括依次进行的镦粗处理和切削加工形成端部法兰；
优选地，所述镦粗处理包括将所述无缝钢管的端部加热至1100-1200℃后镦粗至目标厚度；
进一步优选所述镦粗处理包括：
将所述无缝钢管的端部感应加热至1100-1200℃后利用液压机镦粗至目标厚度。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热处理包括：
将端部法兰成型处理得到的工件加热至850-880℃并保温1～2小时；
保温结束后进行所述一次冷却，优选采用强制冷却实现所述一次冷却，优选所述强制冷却为风冷或油冷；
当一次冷却至200-150℃后进行二次冷却，在二次冷却中利用余温自回火；
优选二次冷却为空冷。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述输送管还包括耐磨套，所述制备方法还包括在热处理后得到的工件两端压装耐磨套的过程。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在压装耐磨套后所述制备方法还包括抛丸和喷粉涂装的过程，优选所述喷粉涂装的温度为150-200℃。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备中碳低合金钢材料的过程包括将原材料进行熔炼、浇铸、穿孔、轧管、定径、矫直的过程。
13.一种混凝土泵车，包括输送管，其特征在于，所述输送管为权利要求3至6中任一项所述的输送管。
CN202211490716.5A 2022-11-25 2022-11-25 一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车 Active CN115896625B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211490716.5A CN115896625B (zh) 2022-11-25 2022-11-25 一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车
PCT/CN2023/082135 WO2023197826A1 (zh) 2022-11-25 2023-03-17 一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211490716.5A CN115896625B (zh) 2022-11-25 2022-11-25 一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115896625A true CN115896625A (zh) 2023-04-04
CN115896625B CN115896625B (zh) 2024-04-30

Family

ID=86492952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211490716.5A Active CN115896625B (zh) 2022-11-25 2022-11-25 一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115896625B (zh)
WO (1) WO2023197826A1 (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU514038A1 (ru) * 1975-02-20 1976-05-15 Уральский научно-исследовательский институт черных металлов Сталь
CN102506237A (zh) * 2011-11-01 2012-06-20 三一重工股份有限公司 混凝土输送管及其制造方法
CN102913687A (zh) * 2012-10-30 2013-02-06 三一重工股份有限公司 输送管、混凝土泵送装置及输送管的制造方法
CN104295802A (zh) * 2014-08-22 2015-01-21 中联重科股份有限公司 混凝土输送管及其加工方法
CN104565559A (zh) * 2014-12-24 2015-04-29 衡阳华菱钢管有限公司 泥浆输送管的制造方法及泥浆输送管
CN107475609A (zh) * 2017-08-09 2017-12-15 侯宇岷 一种耐磨钢棒用钢、耐磨钢棒及其制备方法
CN109913749A (zh) * 2019-03-06 2019-06-21 鞍钢股份有限公司 一种经济型耐磨无缝钢管及其制造方法
CN110409903A (zh) * 2018-04-28 2019-11-05 中国电力科学研究院有限公司 一种输电塔及输电塔支撑柱
CN111020370A (zh) * 2019-10-31 2020-04-17 鞍钢股份有限公司 一种混凝土泵车用单层耐磨无缝钢管及其制造方法
CN112267073A (zh) * 2020-09-30 2021-01-26 东北大学 具有优异低温韧性和焊接性能的耐腐蚀磨损钢板及其制备方法
CN112695248A (zh) * 2020-12-10 2021-04-23 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种含稀土混凝土输送用耐磨热轧无缝钢管及其生产方法
CN114058969A (zh) * 2021-11-16 2022-02-18 江苏徐工工程机械研究院有限公司 一种合金钢及其制备方法
WO2022183265A1 (en) * 2021-03-01 2022-09-09 Villares Metals S.A. Martensitic steel and method of manufacturing a martensitic steel

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4331832B2 (ja) * 1999-08-31 2009-09-16 新日本製鐵株式会社 耐摩耗性に優れたアズロール電縫鋼管
JP2003147478A (ja) * 2001-11-12 2003-05-21 Sumitomo Metals (Kokura) Ltd 非調質鋼
CN112662944A (zh) * 2020-12-03 2021-04-16 宝钢特钢韶关有限公司 轴承钢及其制备方法
CN115013601B (zh) * 2022-07-01 2023-11-07 江苏徐工工程机械研究院有限公司 混凝土输送管及其制造方法和混凝土泵车

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU514038A1 (ru) * 1975-02-20 1976-05-15 Уральский научно-исследовательский институт черных металлов Сталь
CN102506237A (zh) * 2011-11-01 2012-06-20 三一重工股份有限公司 混凝土输送管及其制造方法
CN102913687A (zh) * 2012-10-30 2013-02-06 三一重工股份有限公司 输送管、混凝土泵送装置及输送管的制造方法
CN104295802A (zh) * 2014-08-22 2015-01-21 中联重科股份有限公司 混凝土输送管及其加工方法
CN104565559A (zh) * 2014-12-24 2015-04-29 衡阳华菱钢管有限公司 泥浆输送管的制造方法及泥浆输送管
CN107475609A (zh) * 2017-08-09 2017-12-15 侯宇岷 一种耐磨钢棒用钢、耐磨钢棒及其制备方法
CN110409903A (zh) * 2018-04-28 2019-11-05 中国电力科学研究院有限公司 一种输电塔及输电塔支撑柱
CN109913749A (zh) * 2019-03-06 2019-06-21 鞍钢股份有限公司 一种经济型耐磨无缝钢管及其制造方法
CN111020370A (zh) * 2019-10-31 2020-04-17 鞍钢股份有限公司 一种混凝土泵车用单层耐磨无缝钢管及其制造方法
CN112267073A (zh) * 2020-09-30 2021-01-26 东北大学 具有优异低温韧性和焊接性能的耐腐蚀磨损钢板及其制备方法
CN112695248A (zh) * 2020-12-10 2021-04-23 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种含稀土混凝土输送用耐磨热轧无缝钢管及其生产方法
WO2022183265A1 (en) * 2021-03-01 2022-09-09 Villares Metals S.A. Martensitic steel and method of manufacturing a martensitic steel
CN114058969A (zh) * 2021-11-16 2022-02-18 江苏徐工工程机械研究院有限公司 一种合金钢及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张锦志;米国发;关西周;: "低合金耐磨钢的研究与应用进展", 金属加工(热加工), no. 15, 5 August 2009 (2009-08-05), pages 37 - 39 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023197826A1 (zh) 2023-10-19
CN115896625B (zh) 2024-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102040679B1 (ko) 고경도 저합금 내마모성 강판 및 이의 제조 방법
CN109423580B (zh) 一种汽车空心稳定杆用钢管及其制造方法
WO2014154104A1 (zh) 一种低合金高韧性耐磨钢板及其制造方法
JP6530069B2 (ja) 燃料噴射管用鋼管およびその製造方法
CN101285151B (zh) 具有高强韧性的石油套管及其生产方法
CN110527904B (zh) 一种长寿命高压泵头体的制作方法
WO2015129617A1 (ja) 燃料噴射管用鋼管およびそれを用いた燃料噴射管
CN104694829A (zh) 一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法
CN101910440A (zh) 具有优良强度和延性的拉拔用线材及其制造方法
CN109207858B (zh) 一种低合金超高强度钢q1100e薄板的生产方法
CN105239015A (zh) 一种高碳中锰耐磨钢及热轧板制造方法
CN115013601B (zh) 混凝土输送管及其制造方法和混凝土泵车
CN107723601A (zh) 一种残余应力为50‑100MPa的耐磨钢板及其制备方法
CN104328334A (zh) 双金属复合管用高耐磨高铬铸铁及其制备方法
CN109695003B (zh) 一种具有优良韧性的高耐磨钢球及其制造方法
CN111663084A (zh) 一种含钛16.9级螺栓用圆钢及其生产方法
CN100344785C (zh) 大尺寸厚度变截面少片板簧材料
CN111304529A (zh) 一种多级油缸用无缝钢管及其制造方法
CN113453812B (zh) 燃料喷射管用钢管及使用其的燃料喷射管
JP2012193404A (ja) 継目無鋼管およびその製造方法
CN103849820B (zh) 高强度耐腐蚀含Cr钢筋的轧制工艺
CN114959490B (zh) 一种高碳铬超洁净轴承钢及其制备方法
CN112301208A (zh) 一种非调质钢电机轴的感应热处理方法以及采用该方法制造的电机轴
CN115896625B (zh) 一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车
CN116121644A (zh) 一种高韧性矿山圆盘锯片钢板及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant