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

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％

【技术实现步骤摘要】
一种中碳低合金钢材料、输送管、其制备方法和混凝土泵车


[0001]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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。

技术实现思路

[0006]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。
[0007]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％
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0.60％，Mn：0.80％
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1.40％，Si：≤0.3％，Cr：0.2％
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0.4％，Ni：0.2％
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0.4％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ti：0.04％
‑
0.10％，V：0.05％
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0.15％，Re：0.001％
‑
0.003％，余量为Fe。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]进一步地，上述管体的硬度在40
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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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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％
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0.60％，Mn：0.80％
‑
1.40％，Si：≤0.3％，Cr：0.2％
‑
0.4％，Ni：0.2％
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0.4％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ti：0.04％
‑
0.10％，V：0.05％
‑
0.15％，Re：0.001％
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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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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
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1200℃后利用液压机镦粗至目标厚度。
[0017]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
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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
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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。
[0018]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。
[0019]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
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200℃。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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
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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％
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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
[0023]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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％
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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％
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0.15％，Re：0.001％
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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％
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0.4％，Ni：0.2％
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0.4％，P：≤0.020％，S：≤0.020％，Ti：0.04％
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0.10％，V：0.05％...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，范汇吉，崔海霞，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：