一种起重机轮体用高碳钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及冶金技术领域，具体地说，本发明专利技术涉及一种起重机轮体用高碳钢及其制备方法。所述高碳钢的化学成分质量百分数为：C：0.63％～0.70％、Si：0.17％～0.35％、Mn：0.95％～1.15％、Cr：0.10％～0.20％、Al：0.020％～0.040％、Ti：0.010％～0.020％、S≤0.005％、P≤0.012％、Ca≤0.0008％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、O≤12

【技术实现步骤摘要】
一种起重机轮体用高碳钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及冶金
，具体地说，本专利技术涉及一种起重机轮体用高碳钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]车轮主要是由轮辋和轮辐组成，其可通过如铸造、锻造等工艺一次成形，也可通过如焊接、机械锁紧等工艺把轮辋和轮辐等连在一起制作而成。车轮是机动车辆的重要安全部件之一，除了要求其要有足够的机械强度外，还要求其具有高的耐腐蚀性以及良好的表面耐磨损性以应付各种恶劣的行驶环境如与海水接触以及如受高速砂砾碰击等。车轮也是机动车辆的重要传动部件，要求其质量要尽可能的轻，轻质车轮除了具有广为熟知的节能优点外，还具有加速快、刹车快和易于操控等优点；原因是越轻的车轮，其转动惯性越小，机车的提速和刹车就越快，同时车轮对机车的转向系统的响应也越灵敏。因而，高强度、质量轻、高耐蚀性以及高表面耐磨损性是许多高品质车轮必备的特性。
[0003]目前，常用的机车车轮主要有钢制车轮和铝合金车轮，大型客车和货运车以钢制车轮为主，而大部分小轿车使用铝合金车轮。车轮是起重机的重要部件，承受着起重机自重与吊重载荷，要求车轮材料要有高强度、高硬度及良好的耐磨性能。经过多年的发展，我国起重机轮体市场发展迅速，市场规模已经具备一定的竞争力。早期的起重机车轮基本采用铸钢车轮，近年普遍采用锻造和轧制工艺的车轮。目前，国内起重机轮体常用钢种有中碳钢合金钢或高碳钢。然而，随着起重机向重载大型化方向的发展，对起重机轮体用钢材质量的要求更为苛刻。目前常用的一些大规格轮体用钢表面、内部质量及综合力学性能难以满足轮体用钢要求，并且未热处理钢材硬度高，难以满足锯切加工使用要求，需要退火处理，不利于成本的有效管控。专利申请CN106435365A中涉及车轮用车轮钢及其制备方法，其化学成分重量百分比为：C 0.70～0.80％、Si0.70～1.80％、Mn 0.40～1.00％、Cr 0.15～0.30％、V 0.05
‑
0.13％、P≤0.012％、S≤0.012％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。通过电炉冶炼连铸工序、切锭轧制工序、热处理等工序制备C
‑
Cr
‑
V高硬度耐磨车轮。制备的车轮相比AAR
‑
C材质车轮钢，能够显著提高车轮强硬度，获得了良好的综合性能，同时，车轮高温力学性能、抗摩擦磨损性能均得到提高。同时，本专利技术制成的车轮能够保持原有车轮的组织状态，不增大车轮制备的难度。但是，制备工艺复杂，必会造成过程成本的大幅增加。
[0004]专利申请CN102514444A中涉及一种高强度铝合金车轮，包括轮辋和轮辐，所述轮辋和/或轮辐由铝合金材料制造而成，所述的铝合金材料的各化学元素及其质量百分含量为：5.2％Cu,0.1％Fe,0.4％Mn,0.35％Ti,0.2％Cd,0.15％V,0.1％Zr,0.02％B,其余为Al；使用所述铝合金材料，通过半固态成形方法成型制作出铝合金车轮工件，再通过对该铝合金车轮工件进行T5热处理，其抗拉强度达440MPa，延伸率达7％；再通过对该铝合金车轮工件进行表面微弧氧化处理，在该工件表面原位生长成一层致密的、结合牢固的和高硬度的陶瓷层。通过分析这些常用的铝合金车轮材料，可以发现这些的铝合金材料都只以Mg为主要强化合金元素而不含或只含很少量的Cu合金元素；然而Cu和Mg两者都是大部分铝合金的
重要强化元素，尤其是Cu，具有极强的固溶和时效强化作用，可以大幅度提高许多铝合金的机械强度；但Cu合金元素同时也降低了铝合金的抗腐蚀性能，因此不能满足车轮的苛刻的使用环境要求，这极大地限制铝合金车轮的机械强度极限。
[0005]因此，当前大规格轮体用钢表面、内部质量、综合力学性能以及钢材未热处理硬度难以满足轮体用钢要求，亟待一种起重机轮体用钢。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要是针对当前大规格轮体用钢表面、内部质量、综合力学性能以及钢材未热处理硬度难以满足轮体用钢要求，对此，本专利技术提供了一种起重机轮体用大规格高碳钢及其制备方法，能够很好的满足起重机轮体用大规格高碳钢对钢材表面、内部质量及综合力学性能等的较高要求。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0008]本专利技术提供一种起重机轮体用大规格高碳钢，所述高碳钢的化学成分质量百分数为：C：0.63％～0.70％、Si：0.17％～0.35％、Mn：0.95％～1.15％、Cr：0.10％～0.20％、Al：0.020％～0.040％、Ti0.010％～0.020％、S≤0.005％、P≤0.012％、Ca≤0.0008％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、O≤12
×
10
‑4％、N≤60
×
10
‑4％和H≤1.5
×
10
‑4％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0009]根据本专利技术的优选示例性实施例，所述高碳钢的化学成分质量百分数为：C：0.64％～0.68％、Si：0.20％～0.25％、Mn：1.01％～1.05％、Cr：0.14％～0.18％、Al：0.025％～0.035％、Ti：0.010％～0.020％、S≤0.005％、P≤0.012％、Ca≤0.0008％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、O≤12
×
10
‑4％、N≤60
×
10
‑4％和H≤1.5
×
10
‑4％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0010]本专利技术为了保证钢的综合力学性能，Mn、Cr复合加入，控制Mn含量为0.95％～1.15％，Cr含量为0.10％～0.20％；较单一Mn或Cr元素，Mn、Cr复合加入能显著改善钢的力学性能，在提高强度的同时，保证钢具有高的塑形和韧性。
[0011]为了降低钢中氧含量及细化晶粒，控制Al含量为0.020％～0.040％、Ti含量为0.010％～0.020％。为减少球状不变形钙铝酸盐夹杂物，提高产品使用寿命，控制Ca含量≤0.0008％。对Al镇静钢来讲，Al脱氧过程会产生大量高熔点Al2O3夹杂物，易造成浇铸过程Al2O3夹杂物在中间包上水口碗口部位及浸入式水口内聚集絮流，影响浇铸顺行；通常通过Ca处理进行Al2O3夹杂物变性处理，形成低熔点12CaO
·
7Al2O3，便于聚集长大上浮去除。本专利技术将Ca含量控制在0.0008％以下，在保证浇铸顺行前提下，防止Ca过量生成球状不变形钙铝酸盐夹杂物，严重影响产品使用寿命。
[0012]为了能够很好的满足起重机轮体用大规格高碳钢对钢材表面、内部质量、综合力学性能及硬度要求。
[0013]本专利技术提供了一种起重机轮体用大规格高碳钢的制备方法，包括以下步骤：LF炉外精炼、VD真空脱气处理工艺冶炼，连铸浇注圆形铸坯，轧制成材；
[0014]其中，包括采用了合理的铸坯控温缓冷方法和轧制方法。
[0015]本专利技术的铸坯控温缓冷方法如下：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种起重机轮体用高碳钢，其特征在于，所述高碳钢的化学成分质量百分数为：C：0.63％～0.70％、Si：0.17％～0.35％、Mn：0.95％～1.15％、Cr：0.10％～0.20％、Al：0.020％～0.040％、Ti：0.010％～0.020％、S≤0.005％、P≤0.012％、Ca≤0.0008％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、O≤12
×
10
‑4％、N≤60
×
10
‑4％和H≤1.5
×
10
‑4％，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的起重机轮体用高碳钢，其特征在于，所述高碳钢的化学成分质量百分数为：C：0.64％～0.68％、Si：0.20％～0.25％、Mn：1.01％～1.05％、Cr：0.14％～0.18％、Al：0.025％～0.035％、Ti：0.010％～0.020％、S≤0.005％、P≤0.012％、Ca≤0.0008％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、O≤12
×
10
‑4％、N≤60
×
10
‑4％和H≤1.5
×
10
‑4％，余量为Fe和不可避免的杂质。3.一种起重机轮体用高碳钢的制备方法，包括以下步骤：LF炉外精炼、VD真空脱气处理工艺冶炼，连铸浇注圆形铸坯，轧制成材；其中，铸坯控温缓冷方法：控制控温缓冷坑温...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冠夫，高健，戈文英，穆长征，刘永昌，刘兵，梁娜，李玉华，马传庆，刘金玲，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：