CN102392196A - 一种高强度高韧性含稀土乙字钢专用钢材 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度高韧性含稀土乙字钢专用钢材，其特征是：钢材的成分组成为：碳重量百分含量为0.06-0.12％，硅重量百分含量为0.20-0.48％，锰重量百分含量为1.20-1.65％，铜重量百分含量为0.2-0.4％，镍重量百分含量为0.2-0.4％，铬重量百分含量为0.2-1.0％，钒重量百分含量为0.03-0.14％，铌重量百分含量为0.020-0.055％，稀土的百分含量为0.02-0.04％，磷重量百分含量小于等于0.025％，硫重量百分含量小于等于0.015％，其余为铁及不可避免的杂质。其优点是：成分配比合理，钢材集高强、耐大气腐蚀、良好的低温冲击韧性和焊接性能等多项优异性能为一体，符合乙字钢的力学性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度高韧性含稀土乙字钢专用钢材，属于冶金工业生产的金属材料领域。
背景技术
310乙字钢是制作火车车厢中梁的专用特殊型钢，是列车高速、重载的重要保证，要求其具有很高的强度和良好的低温冲击韧性。铁路车辆厂焊接中梁的310乙字钢采用的是450MPa级钢板，但由于焊接后性能明显恶化而且无法进行热处理，强度降低、韧性下降，给车厢的使用带来隐患。因此尽快开发生产高强耐候310乙字钢专用钢材成为当务之急。
发明内容
本发明的目的克服现有的乙字钢型钢用钢材的缺陷提供一种高强度高韧性含稀土乙字钢专用钢材。
本发明的钢材的成分组成为：碳重量百分含量为0.06-0.12％，硅重量百分含量为0.20-0.48％，锰重量百分含量为1.20-1.65％，铜重量百分含量为0.2-0.4％，镍重量百分含量为0.2-0.4％，铬重量百分含量为0.2-1.0％，钒重量百分含量为0.03-0.14％，铌重量百分含量为0.020-0.055％，稀土的百分含量为0.02-0.04％，磷重量百分含量小于等于0.025％，硫重量百分含量小于等于0.015％，其余为铁及不可避免的杂质。
所述稀土为混合稀土，其百分含量为稀土元素在钢材中的含量。
所述钢材的力学性能为：屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥550Mpa，延伸率≥21％，-40℃冲击功Akv≥24J。
本发明钢材采用Nb、V复合强化，加入Cu、Ni、Cr合金元素，提高强度的同时也保证了低温冲击韧性，经稀土处理综合性能较好，成分配比合理。
本发明优点是：本发明的钢材集高强、耐大气腐蚀、良好的低温冲击韧性和焊接性能等多项优异性能为一体，用其制造乙字钢，采用轧后空冷的方式生产，用户使用专用焊条焊接后自然空冷，焊缝的性能与基体保持一致，与使用钢板焊接相比具有更高的可靠性和安全性；使用该钢材制造的乙字钢焊接车厢中梁简化了生产工艺，提高了劳动生产率，减轻了车体自重，节约了运输成本。
具体实施方式
经过科技人员的专研和在25kg真空感应炉试验，设计出钢水的成分范围如表1所示，钢种名称为YQ450NbRE。
表1乙字钢专用钢材YQ450NbRE的成分要求，w％
工艺流程为：100t转炉冶炼→100t L F炉精炼→连铸(铸坯规格为319mm×410mm)。
工业试生产了2炉钢，具体的工艺参数控制如下：
1)转炉生产
转炉终点钢水的碳含量、磷含量及出钢温度如表2所示。
表2乙字钢专用钢材YQ450NbRE炉出钢的成分及温度
| 试验号 | 出钢温度，℃ | 出钢碳含量，w％ | 出钢磷含量，w％ |
| 1# | 1636 | 0.06 | 0.019 |
| 2# | 1639 | 0.07 | 0.017 |
2)L F炉生产
表3乙字钢专用钢材YQ450NbRE精炼工位离位成分及温度
需要说明的是：稀土为市场上购买的混合稀土，只是在精炼工位按配比采用包芯线喂入的方式进行加入，并不做含量检测。
3)连铸生产
表4乙字钢专用钢材YQ450NbRE连铸过热度及拉速控制
| 试验钢号 | 过热度，℃ | 拉速，m/min |
| 1# | 32 | 0.60 |
| 2# | 27 | 0.60 |
至此完成了本发明的钢材的钢坯生产，以下为采用所述连铸钢坯连续生产钢轨的工艺，工艺流程为：钢坯→加热炉加热→轧制。
4)轧钢生产
钢坯在加热炉内加热时间大于2小时，2炉钢的钢坯开轧温度在1150℃左右。
5)性能检验
表5专用钢材YQ450NbRE生产的乙字钢的力学性能要求
| 屈服强度，MPa | 抗拉强度，MPa | 延伸率，％ | -40℃冲击功Akv，J |
| ≥450 | ≥550 | ≥21 | ≥24 |
表6专用钢材YQ450NbRE生产的乙字钢的力学性能检验结果
| 试验钢号 | 屈服强度，MPa | 抗拉强度，MPa | 延伸率，％ | -40℃冲击功Akv，J |
| 1# | 495 | 610 | 26 | 28 |
| 2# | 490 | 620 | 27 | 31 |
由表6可见，试验的2炉钢力学性能完全满足铁道部对乙字钢的力学性能要求，因此钢种成分的设计是合理的。
Claims (3)
1.一种高强度高韧性含稀土乙字钢专用钢材，其特征是：钢材的成分组成为：碳重量百分含量为0.06-0.12％，硅重量百分含量为0.20-0.48％，锰重量百分含量为1.20-1.65％，铜重量百分含量为0.2-0.4％，镍重量百分含量为0.2-0.4％，铬重量百分含量为0.2-1.0％，钒重量百分含量为0.03-0.14％，铌重量百分含量为0.020-0.055％，稀土的百分含量为0.02-0.04％，磷重量百分含量小于等于0.025％，硫重量百分含量小于等于0.015％，其余为铁及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高强度高韧性含稀土乙字钢专用钢材，其特征是：所述稀土为混合稀土，其百分含量为稀土元素在钢材中的含量。
3.根据权利要求1所述的高强度高韧性含稀土乙字钢专用钢材，其特征是：所述钢材的力学性能为：屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥550Mpa，延伸率≥21％，-40℃冲击功Akv≥24J。
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