[发明专利]一种耐磨钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨钢，特别是涉及一种耐磨钢管及其制造方法，其典型洛氏硬度为HRC48～57。

背景技术

随着国内工程机械的快速发展，对耐磨系列的钢铁材料需求量越来越大，尤其是近年来发展起来的长臂架混凝土泵车输送管用钢需求量就达数十万吨。

尽管我国臂架式混凝土泵车和搅拌运输车近年来有了快速发展，但产品的精细化设计、制造质量的控制能力、产品的稳定性和工艺方面与国外先进企业还有一定差距。特别值得关注的是国产臂架管的耐磨性问题，普遍反映，国内生产的臂架管耐磨度低，更换频繁，给混凝土现场捣注造成很大麻烦。国内生产的臂架耐磨管以无缝管为主，有单层普通无缝管、单层优质无缝管和双层复合冷拔淬硬管。单层普通无缝管，材质20钢，单层结构，成本低、磨损快，更换率高、寿命短。单层优质无缝管，材质45Mn2，单层结构，成本高于普通管，耐磨性优于单层普通无缝管，使用寿命可达1.5万立方。双层复合冷拔淬硬管，材质内管为45Mn2耐磨层，外管为20钢抗裂承载层，使用寿命是单层普通无缝管的4～5倍，3.8～4.2万立方。

国外生产的臂架高耐磨管，德国走在前列，其使用寿命可达8万立方以上。其成分设计趋势已经向高碳方向发展，目的是保证耐磨钢管的硬度，达到高耐磨性，延长钢管的使用寿命。

高的碳含量虽有益于提高钢板的耐磨性，但过高的碳会导致钢的延伸性和韧性下降，且还会加剧焊接难度，严重恶化了钢的焊接性能。

中国专利CN200910012360.2公布了一种用热轧卷板制造耐磨钢管的方法、其成分范围为0.10～0.22%C、0.15～0.70%Si、0.70～1.70%Mn、0.05～0.40%Cr、0.010～0.075%Al、0.01～0.40%Ni、0.10～0.40%Mo、0～0.35%Cu、0～0.050%Nb、0～0.030%Ti、0～0.050%V、0.0005～0.0040%B、<0.0080%N、0～0.0005%Zr、<0.010%S、<0.020%P，其余为Fe。由于该专利目的是提供一种硬度为HBW360-HBW450(约HRC39～47)耐磨钢管，其成分设计思路为低碳低合金成分体系，通过低碳保证钢具有一定的淬硬性，通过锰、钼、硼合金保证钢的淬透性，通过镍、钛、锆等微量元素保证钢的晶粒细化，从而保证钢的韧性和焊接性。其主要用途是用于石油行业和煤矿液压支架缸体上。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐磨钢管及其制造方法，其典型洛氏硬度为HRC48～57，具有硬度高、焊接性能优异等特点，适用于工程机械中极易磨损设备，如混凝土泵车输送管等。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种耐磨钢管，其化学成分重量百分比为：C：0.28-0.40%、Si：0.10-0.50%、Mn：0.30-0.80%、P：≤0.030%、S：≤0.030%、Cr：0.60-1.30%、Mo：0.10～0.60%、Ni：0.10～0.50%、Al：0.010-0.080%、Ti：0.005-0.040%、Ca：0.0010-0.0050%、N：0.0030-0.0100%，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，C：0.28-0.38%、Si：0.10-0.40%、Mn：0.30-0.80%、P：≤0.015%、S：≤0.010%、Cr：0.70-1.30%、Mo：0.10～0.50%、Ni：0.10～0.40%、Al：0.010-0.080%、Ti：0.005-0.040%、Ca：0.0010-0.0050%、N：0.0030-0.0100%，其余为Fe和不可避免的杂质。

在本发明耐磨钢管的化学成分设计中：

碳：碳是耐磨钢中最基本、最重要的元素，也是最廉价的合金元素，为了达到高硬度、高耐磨性能，本发明钢中碳含量控制范围在0.28-0.40wt.%。

硅：硅固溶在铁素体和奥氏体中提高它们的硬度和强度，然而硅含量过高会导致钢的韧性急剧下降。同时考虑到硅与氧的亲和力比铁强，焊接时容易产生低熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔化金属的流动性，影响焊缝品质，因此含量不易过多，本发明中控制硅为0.10-0.50wt.%。

锰：锰强烈增加钢的淬透性，降低耐磨钢转变温度和钢的临界冷却速度。但锰含量较高时，有使晶粒粗化的倾向，并增加钢的回火脆敏感性，而且容易导致铸坯中出现偏析和裂纹，降低钢板的性能，本发明中控制锰含量为0.30-0.80wt.%。