４２ 葫产品ｊ＝｝发 履带式起重机臂架用ＨＳＭ７７０无缝钢管的开发 陈绍林 （湖南衡阳钢管（集团）有限公司，湖南衡阳４２１００１） 摘要：目前我国起重机臂架用高强度钢管仍然全部依赖进口。介绍了湖南衡阳钢管（集团）有限公司开发履 带式起重机臂架用ＨＳＭ７７０无缝钢管的情况。检验结果表明，开发的履带式起重机臂架用ＨＳＭ７７０无缝钢管的 力学性能能够满足使用要求，经济效益良好。 关键词：履带式起重机臂架；ＨＳＭ７７０无缝钢管；开发；生产工艺 中图分类号：ＴＨ２１３．７；ＴＧ３３５．７１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—２３１１（２０１ｏ）ｏ５—００４２—０３ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＨＳＭ７７０ Ｓｅａｍｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ‘Ｔｕｂｅ ｆｏｒ Ｃｒａｗｌｅｒ Ｃｒａｎｅ Ｂｏｏｍ Ｃｈｅｎ Ｓｈａｏｌｉｎ （Ｈｕｎａｎ Ｈｅｎｇｙａｎｇ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｎｇｙａｎｇ ４２１００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅｓ ｆｏｒ Ｃｒａｗｌｅｒ ｃｒａｎｅ ｂｏｏｍ．ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ＳＯ ｆａｒ ｔｏｔａｌｌｙ ｉｍｐｏｒｔｅｄ ｆｒｏｍ ａｂｒｏａｄ．Ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ＨＳＭ７７０ ｓｅａｍｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓａｉｄ ｐｕｒｐｏｓｅ ｂｙ Ｈｕｎａｎ Ｈｅｎｇｙａｎｇ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｒｅｌｅｖａｎｔ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｅｗｌｙ—ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｕｂｅ ｉｓ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ｔｏ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ａｂｏｕｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃｒａｗｌｅｒ ｃｒａｎｅ ｂｏｏｍ；ＨＳＭ７７０ ｓｅａｍｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ；Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ０引 言 然全部依赖进口。 履带式起重机臂架是履带式起重机承载和移送 为了满足市场对起重机臂架管的需求，湖南衡 起吊重物的关键部件。由于起重机臂架工作的特殊 阳钢管（集团）有限公司（简称衡阳钢管）结合自身的 环境及高风险性．要求起重机臂架用无缝钢管不仅 具体条件，于２００６年开发了屈服强度为７７０ ＭＰａ 具有高强度、高塑性和韧性，还必须具有良好的焊 的起重机臂架管（牌号为ＨＳＭ７７０）。现对该产品的 接性能，并且规格多，质量要求高。随着起重机起 开发情况介绍如下。 重吨位的增加，对臂架管的强度要求也越来越高。 用高强度钢管制作起重机的臂架，对减轻设备自 １ ＨＳＭ７７０钢管的化学成分、性能及碳当量 重．提高臂架承载能力有重要的意义。国外已经开 １．１ ＨＳＭ７７０钢管的化学成分 发出ＷＥＬＴＥＮ８０、ＳＴＥ６９０等高强度钢管，抗拉强 起重机臂架管要求具备高的强度、塑性、韧性 度Ｉ＞７８５ ＭＰａ。并具有良好的塑性、冲击韧性和可 并具有良好的焊接性能。为了改善钢的焊接性能、 焊性。国内曾有人采用低碳Ｃｒ—Ｎｉ—Ｍｎ—Ｍｏ—Ｖ—Ｂ合 提高冲击韧Ｉ生和耐低温性能，一般要求降低钢中的 金钢试制过高强度臂架管，但并未批量投入生产及 Ｃ含量（Ｃ含量控制在０．２０％以下甚至更低）。为了 使用［ 。实际上，我国起重机臂架用高强度钢管仍 补偿降低Ｃ含量对钢强度的影响，加人一定数量 的合金元素，如Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ａ１等， 陈绍林（１９６３一），男，硕士，高级工程师，主要从事 利用其固溶强化、析出强化和细晶强化等机理，可 钢管新产品研发工作。 获得高强度。ＨＳＭ７７０钢管的化学成分见表１。 ＳＴＥＥＬ ＰＩＰＥ Ｏｃｔ．２０１０，Ｖｏ１．３９，Ｎｏ．５ 钢管２０１０年１Ｏ月第３９卷第５期 耨产品开发表１ ＨＳＭ７７０钢管的化学成分（质量分数） ％ ４３ 化学元素在钢中的主要作用如下。 Ｃ：钢的强度主要取决于钢中的Ｃ含量。但增 ２炼钢、轧管工艺要点及技术措施 采用“电炉炼钢＋水平连铸或弧形连铸＋热轧＋ 加钢中的ｃ含量会降低除强度外的所有性能，特 热处理＋探伤”的工艺生产ＨＳＭ７７０无缝钢管。 别是焊接Ｉ生能，因此在保证钢强度的前提下应尽可 能降低ｃ含量。ＨＳＭ７７０钢中的Ｃ含量（质量分数） 控制在０．１４％～０．１８％，有利于提高钢的塑性、韧性 和焊接性能。 Ｍｎ：ＨＳＭ７７０钢中的Ｍｎ含量（质量分数）控制 在１．２０％～１．７０％．起固溶强化作用，可提高钢的强 度和淬透性。 Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ：Ｗ元素在钢中主要是起固溶强 化作用，对钢的淬透性影响不大，对钢的焊接性能 几乎没有影响。Ｍｏ、Ｃｒ元素在钢中起固溶强化作 用．同时提高钢的淬透性。 Ｖ：Ｖ元素在钢中形成稳定的碳氮化物，起到 弥散强化的作用，同时可以细化晶粒。 Ａｌ：Ａｌ元素在冶炼过程中作为脱氧剂添加到 钢液中，可起到细化晶粒的作用。 Ｓ、Ｐ：钢中的Ｓ、Ｐ元素会降低钢的塑性和韧 性．因此钢中Ｓ、Ｐ元素的含量控制得越低越好。 １．２ ＨＳＭ７７０无缝钢管的交货状态及性能要求 ＨＳＭ７７０无缝钢管采用调质状态交货。交货时 ＨＳＭ７７０无缝钢管的力学性能要求见表２。 表２ ＨＳＭ７７０无缝钢管的力学性能要求 １．３ ＨＳＭ７７０钢的碳当量 按照日本ＪＩＳ和ＷＥＳ标准规定的碳当量公式 『Ｃ 。（ＪＩＳ）＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４］计 算，该钢的碳当量为０．５４％～０．６０％。按Ｐｃ ＝Ｃ＋Ｓｉ／ ３０＋（Ｍｎ＋ｃｕ＋ｃｒ）／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｍ０／１ ５＋Ｖ／１０＋５Ｂ计算的 冷裂纹敏感指数为０．３ １％一０．３６％，有冷裂纹的敏感 性。因此在进行焊接操作时，应采取预热、控制线 能量等严格的工艺措施．以减少焊接裂纹的产生． 提高焊接接头质量。 陈绍林：履带式起重机臂架用ＨＳＭ７７０无缝钢管的开发 ２。１炼钢工艺路线 水平连铸：ＥＡＦ（３０ ｔ）初炼一ＬＦ（４０ ｔ）精炼一 ＶＤ（４０ ｔ）真空处理一Ｆｗ喂丝一水平连铸一圆管坯 一检验一成品入库。 弧形连铸：偏心底电炉（９０ ｔ）初炼一ＬＦ（１００ ｔ）炉外精炼一ＶＤ（１Ｏ０ ｔ）真空处理一喂丝、软吹一 长水口保护浇注一弧形连铸一圆管坯一检验一成品 入库。 圆管坯规格：中１４０～３３０ ｍｍ。 ２．２轧管工艺路线 （１）８９ ｍｌＴｌ连轧管机组：坯料检验修磨一锯切下 料一环形炉加热一锥形辊穿孔一６机架连轧一步进 炉再加热一高压水除鳞一定（减）径一冷床冷却一中 切（切头尾）一收集一调质处理一在线带温矫直一取 样检测理化性能一涡流探伤一切定尺一人工检验一 分选一喷字一包装入库。 ３４０ ｍｍ连轧管机组：坯料检验修磨一锯切 下料一环形炉加热一锥形辊穿孔一５机架连轧一步 进炉再加热一高压水除鳞一定（减）径一冷床冷却一 中切（切头尾）一在线漏磁探伤一收集一调质处理一 在线带温矫直一取样检测理化性能一切定尺一人工 检验一分选一喷字一包装入库。 ２．３工艺控制要点 １）炼钢工艺控制要点 （１）通过采用优质铁矿石并精选废钢等炼钢原 材料，严格控制了钢中残余有害元素。 （２）采用经ＶＤ真空处理后喂丝的方式向钢中 喂入Ａｌ丝，控制了Ａｌ的氧化，保证了成品Ａｌ含量。 （３）采用保护浇注的方法减少钢液吸气和二次 氧化、纯净中间包钢液。 （４）采用结晶器电磁搅拌起到提高铸坯等轴晶 率、促使钢液中夹杂物上浮及改善钢成分偏析的作 用。 ２）轧钢工艺控制要点 （１）环形炉加热温度控制在１ ２６０～１ ２８０℃， 钢管２０１０年１０月第３９卷第５期 ４４ 耘产品开发 调质工艺：淬火温度（９２０＿＿－１０）ｏＣ．保温时间１０ ２０ ｍｉｎ，水淬；回火温度（６８０＿＋１０）ｏＣ，保温时间 ４０－６０ ｍｉｎ，空冷。 热处理后ＨＳＭ７７０无缝钢管的显微组织为回 火索氏体，晶粒较细小（图１）；ＨＳＭ７７０无缝钢管 加热时间适当延长以保证管坯热透。 （２）连轧管机轧制咬人时，毛管温度不低于 １ ０００－１ ０５０℃。 （３）定径前在步进炉内加热至９８０～１ ０００℃均 热，定（减）径前必须经过高压水除鳞（压力＞１４ ＭＰａ）以改善钢管表面质量。 的力学性能符合技术要求，见表３。 （４）钢管定（减）径终轧温度≥９００ 。 ２．４热处理工艺 在钢管专用步进式调质热处理生产线上，采用 外淋内喷压辊旋转淬火方式对钢管进行调质处理 经测定，ＨＳＭ７７０钢的相变点Ａ ｃ，为７７２ 、 Ａ ｃ３为８６９℃、Ｍｓ为３７６℃，淬火冷却速度在５Ｏ ｃＣ／ｓ以上时能够得到马氏体组织。 为了确定钢管的热处理工艺。对该牌号钢管进 行了热处理工艺试验。根据试验结果，确定了如下 图１ ＨＳＭ７７０无缝钢管的金相组织 表３ ＨＳＭ７７０无缝钢管热处理后的力学性能 注：钢管规格为４９１０２ ｍｍ￣７．３ ｍｍ；冲击试验试样尺寸为５ ｍｍ￣１０ ｍｍ￣５５ ｍｉｌｌ，括号内为平均值。 ＨＳＭ７７０无缝钢管由于热处理后强度高，必须 表４ ＨＳＭ７７０钢管的实际力学性能 采用回火后高温矫直，矫直温度为４００～５００ 。 ３生产情况 ３．１生产规格及产量 近年来。衡阳钢管共生产ＨＳＭ７７０牌号的起 良好，满足用户的需求；替代进ＶＩ，产生了良好的 重机臂架管１万多吨，生产的主要规格有： ５０．８ 经济效益。 ｍｍ￣４ ｍｍ、 ８８．９ ｍｍ￣６－３ ｍｍ、 １０１．６ ｍｍ￣６ ｍｍ、 １０２ ｍｍ￣７．３ ｍｍ、 １２１ ｍｍ￣ｌ０ ｍｉｌｌ、 １５９ ｍｍ￣ ４结语 １０ ｍｍ、 １６８ ｍｍ￣１４ ｍｍ、中２ｌ９ ｍｍ￣１４ ｍｍ等。 衡阳钢管开发的ＨＳＭ７７０无缝钢管的化学成 ３．２力学性能 分和热处理工艺合理，生产的钢管强度高，塑性和 统计了１３７批次成品管的力学性能检测结果， 韧性好．能够满足履带式起重机臂架用无缝钢管的 全部符合技术要求（表４），屈服强度为８１０￣９１０ 要求。 ＭＰａ，抗拉强度为８４０ ９４０ ＭＰａ，伸长率＞１８％， 一２０ ｃＣ冲击功≥８２ Ｊ，说明钢管的综合性能较好。 ５参考文献 ３．３用户使用情况 ［１］游理华，卫兴民，洪连山．用作起重机臂架的高强度钢 产品供给上海三一科技有限公司、中联重工科 管［Ｊ］．起重运输机械，１９９５（１０）：１５—１７． 技发展股份有限公司、抚挖重工机械股份有限公 （收稿日期：２０１０一Ｏ１—０６） 司、福田雷沃国际重工股份有限公司等用户，反映 ＳＴＥＥｌ＿ＰＩＰＥ Ｏｃｔ．２０１０，Ｖｏ１．３９，Ｎｏ．５
