一种含稀土低温工况用承重车桥专用无缝钢管及其制造方法与流程

1.本发明涉及热轧无缝钢管生产技术领域，尤其涉及一种含稀土低温工况用承重车桥专用无缝钢管及其制造方法。


背景技术：

2.随着我国道路交通条件的不断改善，国际、国内物流业及其他交通运输行业的飞速发展，载重车、货运车、客车等车辆需求越来越大。近几年在基建投资回升、国ⅲ汽车淘汰、新能源物流车快速发展、治超加严等利好因素促进下，商用车市场持续回暖，保持上涨态势。由此带来我国汽车车桥行业迅速发展，经过几十年的时间，已经形成了一定的市场规模。车桥是汽车底盘行驶系统的重要组成部分，通过悬架与车架(或承载式车身)相连接，两端安装汽车车轮的桥式结构，其功用是传递车架与车轮之间各方向作用力及其力矩，其对汽车的动力性、稳定性、承载能有着重要的影响，维持汽车在道路上的正常行驶。无论从重要度来讲，还是从价格来看，车桥都是商用车上仅次于发动机和车身(驾驶室)的三大核心总成之一。
3.传统车桥采用钢板通过剪切、冲压、弯曲等工序后焊接而成，工艺复杂、对环境污染较大且焊缝质量难以保证。经过工艺改进，发展出使用无缝钢管生产整体式车桥的工艺，产品具有抗疲劳性能优越、自重低、生产成本低等优势，符合车辆节能轻量化发展趋势，具有很大的市场潜力。使用无缝钢管生产整体式车桥的工艺受到各大车辆制造企业的认可，已逐步取代传统工艺成为主流，主要有承重车桥和驱动车桥两大类。
4.车桥制造企业因生产工艺及工况不同，对车桥用无缝钢管性能有不同的需求。北方车桥制造企业冬季生产承重车桥时，因厂房温度低导致车桥管塑性降低在推方过程中而产生裂纹，因此，开发适用于北方低温工况用承重车桥专用无缝钢管显得十分迫切且必要。
5.本发明涉及的一种含稀土低温工况用承重车桥专用无缝钢管，产品具有强度高、低温韧性好的特点，满足北方车桥制造企业冬季生产需求，解决了车桥制造业的行业痛点。本发明扩大了包钢稀土车桥管在行业内的影响力，提升产品档次，形成品牌效应，为包钢创造巨大的社会效益和经济效益。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种含稀土低温工况用承重车桥专用无缝钢管及其制造方法，以中c，mn为基础，添加适量的稀土元素，通过炼钢、轧管和精整等工艺生产出强度高、低温韧性好、尺寸精度高、满足北方车桥制造企业冬季生产需求的车桥管。
7.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
8.一种含稀土低温工况用承重车桥专用无缝钢管，其化学元素及其质量百分含量如下：c：0.23～0.28％；si：0.15～0.30％；mn：1.30～1.45％；p≤0.018；s≤0.008；cr：≤0.30％；ti：≤0.04％；cu：≤0.2％；ni：≤0.2％；mo:≤0.1％；al：≤0.06％；re≥0.001％；其余为fe和不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
9.其化学元素及其质量百分含量如下：c：0.25％；si：0.24％；mn：1.40％；p:0.013％；s：0.004％；cr：0.22％；ti：0.014％；mo：0.009％；ni：0.006％；cu:0.012％；al：0.018％；re:0.001％；其余为fe和不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
10.进一步的，其化学元素及其质量百分含量如下：c：0.24％；si：0.26％；mn：1.39％；p:0.010％；s：0.006％；cr：0.25％；ti：0.013％；mo：0.007％；ni：0.008％；cu:0.011％；al：0.024％；re:0.002％；其余为fe和不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
11.进一步的，其化学元素及其质量百分含量如下：c：0.26％；si：0.25％；mn：1.41％；p:0.011％；s：0.003％；cr：0.24％；ti：0.014％；mo：0.008％；ni：0.009％；cu:0.010％；al：0.023％；re:0.002％；其余为fe和不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
12.进一步的，其化学元素及其质量百分含量如下：c：0.25％；si：0.26％；mn：1.41％；p:0.013％；s：0.004％；cr：0.25％；ti：0.015％；mo：0.011％；ni：0.005％；cu:0.013％；al：0.022％；re:0.003％；其余为fe和不可避免的杂质，质量分数共计为100％
13.一种含稀土低温工况用承重车桥专用无缝钢管的制造方法，包括：
14.1.炼钢生产工艺为：铁水预处理
→
转炉冶炼
→
lf精炼
→
vd真空处理
→
圆坯连铸。通过本方法得到低p、低s、成分均匀、钢质纯净的高质量圆坯。
15.(1)铁水预处理
16.来料铁水必须进行铁水预处理，从而保证供给转炉的铁水质量，铁水预处理目标：[s]终点≤0.010％。
[0017]
(2)转炉冶炼
[0018]
转炉冶炼的终渣碱度≥3.0；终点控制目标：c≥0.06％、p≤0.013％、出钢温度1610～1630℃；采用硅铁、锰铁进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺；严格控制出钢过程中的下渣量，出钢必须挡渣，挡渣失败必须扒渣；出钢过程中加入适量的白灰。
[0019]
(3)lf炉外精炼
[0020]
根据转炉钢水成分及温度，进行造渣脱硫、成分调整及升温操作；全过程按lf精炼要求正常吹氩，控制吹氩强度，保持钢液蠕动且不得裸露钢液；采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式提温；精炼要造好白渣，白渣保持时间≥20min，并根据情况调节渣况以保证白渣出钢；在精炼后期加入铬铁；精炼结束前喂适量高钙线。
[0021]
(4)vd真空处理
[0022]
vd就位后加入适量铈铁合金；真空度≤0.10kpa，目标值≤0.06kpa，深真空时间≥15分钟，抽真空过程中应随时注意钢水的沸腾情况并及时调整ar气压力；真空处理后软吹时间≥13分钟，同时应注意弱搅拌效果，不能裸露钢水，保证钢液非金属夹杂物的去除。
[0023]
(5)圆坯连铸
[0024]
加强大包及中间包的烘烤，浇注系统必须保证清洁干燥，中包覆盖剂、结晶器保护渣必须保持干燥；连注过程中采用全程保护浇注、严格控制拉速，保证恒拉速浇注；连铸过程随时观察中间包和结晶器液面的覆盖状况，防止出现中间包、结晶器钢液面覆盖不良或钢液裸露的现象；连铸过程中应时刻注意中间包液面的高度，开浇液面不小于500mm，过程浇注采用满包浇注；连铸钢水过热度控制在15℃～35℃范围内；采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌工艺；二冷水各喷嘴应保证喷射均匀，不允许有断流和水柱喷射；圆坯进行堆垛缓冷，同时应避开风口。
[0025]
2.轧管工艺为：圆坯
→
锯切
→
环形炉加热
→
穿孔
→
mpm连轧
→
定(张减)径
→
冷却。通过本工艺得到尺寸精度高、内外表面质量好的优质管体。
[0026]
(1)管坯准备及加热
[0027]
圆管坯锯切前要确认夹持坯料中心线和圆盘锯固定刚度，保证钢坯切斜度在5mm以内；管坯装炉前应进行检查，对严重的渣坑和结疤应作修磨处理；检查锯切端面质量，对中心裂纹和中心缩孔等缺陷超标的管坯应及时剔除；严格按照规定的加热制度进行加热，加热过程中应对加热炉的各段温度及时间进行监控，减少热应力对钢坯心部或外表面缺欠的扩展，保证管坯在加热炉内加热均匀，不得出现阴阳面、加热不透、过热或过烧现象；严格执行降温待轧制度，以保证管坯加热质量。环形炉保温段温度控制在1280℃左右。
[0028]
(2)穿孔
[0029]
监控毛管头端在一抱辊前的甩动及顶杆的抖动情况，判断穿孔机本体、前后台轧制中心线一致性是否处于良好稳定状态；严格按照轧制表要求控制顶头前伸量，顶杆抱辊状态良好，穿孔过程中顶杆无晃动；严格调整并监控冷却水，尽量避免轧辊、辊道、抱辊和顶杆顶头冷却水进入毛管内，避免毛管进入吹氮喷硼砂工位时内孔存在肉眼可见的水珠；在吹氮喷硼砂工位，喷嘴严格对中，与毛管中心线保持一致，硼砂应干燥且无结块现象，选择合适的硼砂喷吹量和喷吹压力，保证硼砂在毛管内表面附着均匀、不出现较多残余结块；穿孔后毛管温度为1220℃左右。
[0030]
(3)mpm连轧
[0031]
对上线的机架进行确认，严格按照轧制表和孔型设计要求装配机架；检查各架连轧辊和脱管机用辊，辊表面光洁无老化；准备新芯棒或经检查确认的无伤芯棒，芯棒直径尺寸公差达到规程要求的-0.30mm～0；打开高压水除鳞，控制好高压水除鳞的水压力和开启时间，避开毛管头端约200mm，以防止毛管进水；严格控制轧机后台辊道冷却水，严禁浇黑管体。
[0032]
(4)定(张减)径
[0033]
机架上线时要检查机架辊面，用手触摸辊缝是否有错位，检查水嘴以及上下滑板等，保证机架质量达到要求；检查前后每一个辊道，保证辊道正常运行，检查调整辊道冷却水的喷射方向，保证不喷射到管体内表面；定(张减)径后管体温度为900℃左右。
[0034]
(5)冷却
[0035]
控制好轧制节奏，保证光管上冷床后能够连续步进、转动，避免等待造成弯曲；严格按照冷床质量检查制度检查管体质量。
[0036]
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
[0037]
本发明以中c，mn为基础，添加适量的稀土元素，通过合理的冶炼连铸工艺、轧制工艺使钢管具有较高的强度、优异的低温冲击韧性及高的尺寸精度，满足北方车桥制造企业冬季生产需求。本发明扩大了包钢稀土车桥管在行业内的影响力，提升产品档次，形成品牌效应，为包钢创造巨大的社会效益和经济效益。
具体实施方式
[0038]
按本发明得到的钢管管材，以生产规格φ178
×
9mm为例：
[0039]
炼钢工艺：通过铁水预处理
→
转炉冶炼
→
lf精炼
→
vd真空处理
→
圆坯连铸的生产
工艺，得到了低p、低s、成分均匀、钢质纯净的高质量圆坯。其化学成分如表1所示，钢管化学成分完全满足本发明对钢种的要求，p和s含量较低，满足成分设计要求，而且从表1可以看出各炉成分含量偏差很小，成分均匀稳定，为管材具有良好的组织和性能提供了前提条件。
[0040]
表1本发明钢管化学成分统计结果wt％
[0041][0042][0043]
轧管工艺为：圆坯
→
锯切
→
环形炉加热
→
穿孔
→
mpm连轧
→
定(张减)径
→
冷却。圆坯在环形炉内加热，炉温为1280℃，管坯加热温度偏差
±
10℃，在炉时间不宜过长，穿孔采用低速咬入，高速轧制的工艺，穿后温度为1220℃，入连轧机温度为1100℃，定径后温度为920℃，冷却，锯切。
[0044]
本发明的车桥管几何尺寸：
[0045]
外径范围：177.13～178.86mm
[0046]
壁厚范围：8.31～9.69mm
[0047]
不圆度：整体≤1％od
[0048]
直线度：整体≤0.10％，距管端1000mm内，端头弯曲≤2.0mm。
[0049]
本发明的车桥管尺寸精度高，外径控制在-0.5％d～ 0.5％d，即177.11～178.89mm范围内，壁厚控制在-8％t～ 8％t，即8.28～9.72mm范围内，有利于车桥制造企业生产，提高了材料利用率。
[0050]
本发明的车桥管的非金属夹杂物及组织晶粒度如表3所示。可以看出，非金属夹杂物在较低水平，组织均匀，晶粒细小，晶粒度在7级以上。高纯净度、良好的组织使钢管具有强度高、低温韧性好的特点，适用于北方车桥制造企业冬季生产。
[0051]
表3本发明的车桥管的非金属杂物及组织晶粒度
[0052][0053][0054]
利用本发明生产的规格为178
×
9mm的车桥管，具有钢质纯净度高、尺寸精度高、组织均匀、晶粒细小等特点，适用于北方车桥制造企业冬季生产。
[0055]
经河北某车桥制造企业试用，完全满足冬季低温工况生产需求，生产过程中钢管未出现裂纹，且以本发明的车桥管制造的车桥具有优异的抗疲劳性能，经过160万次轴体疲劳试验，未出现裂纹，远高于标准要求的80万次。
[0056]
本发明涉及的含稀土低温工况用承重车桥专用无缝钢管以优异的质量得到市场认可，满足北方车桥制造企业冬季生产需求，解决了车桥制造业的行业痛点，目前已批量应用。本发明扩大了包钢稀土车桥管在行业内的影响力，提升产品档次，形成品牌效应，为包钢创造巨大的社会效益和经济效益。
[0057]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。