CN104388834A - 一种高强度动车轨道的铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度动车轨道的铸造工艺，按照铁屑10-20%，碳素钢60-65%，310s不锈钢20-25%的比例配置铸造配料，所述碳素钢中化学成份质量百分比为：C：0.30-0.37%，Mn：0.70-1.00%，Si：0.60-0.90%，P：0.033-0.035%，S：0.032-0.035%，Cr：0.040-0.090%，Ni：0.60-0.90%，Mo：0.40-0.50%，Ni：0.04-0.06％，Ti：0.005-0.02％，Alt:0.03-0.06％，Nb:0.03-0.05%，V：0.03-0.05%，其余为Fe及杂质；本发明确保铸造后的钢轨具有优良的力学性能，尤其是其低温韧性，同时具有良好屈强比、低温韧性，明显提高了钢力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度动车轨道的铸造工艺。
背景技术
我国高铁和动车建设正在向高速、重载、大跨度、安全性高的方向发展；目前使用的轨道屈服强度范围一般为245-420MPa，国外也已开发和使用了高性能轨道品种；如日本采用高性能轨道，已建成了多座新干线轨道；但是此类轨道一般采用调质态交货，冲击韧性偏低；国内部分钢企正在开发高性能轨道浇铸技术，但目前试制产品在屈强比、低温韧性等方面水平尚有不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种高强度动车轨道的铸造工艺，确保铸造后的钢轨具有优良的力学性能，尤其是其低温韧性，同时具有良好屈强比、低温韧性，明显提高了钢力学性能。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种高强度动车轨道的铸造工艺，按照铁屑10-20%，碳素钢60-65%，310s不锈钢20-25%的比例配置铸造配料，所述碳素钢中化学成份质量百分比为：C：0.30-0.37%，Mn：0.70-1.00%，Si：0.60-0.90%，P：0.033-0.035%，S：0.032-0.035%，Cr：0.040-0.090%，Ni：0.60-0.90%，Mo：0.40-0.50%，Ni：0.04-0.06％，Ti：0.005-0.02％，Alt:0.03-0.06％，Nb:0.03-0.05%，V：0.03-0.05%，其余为Fe及杂质；
步骤（1）：将铁屑、碳素钢、310s不锈钢按照下紧上松的原则依次逐层加入电炉中熔炼为原铁液，熔炼温度为1650℃，熔炼过程中逐步增大电路功率，并经常进行捣料操作；
步骤（2）：溶解尿素芯，利用上述原铁液进行浇铸，控制浇铸时的温度为1350-1450℃，浇注时间不超过2min，既得到Y型空心铸件半成品；
步骤（3）：将上述半成品依次进行退火、淬火及回火处理；
步骤（4）：将回火后的半成品依次进行内部打磨、抛丸、酸洗、补焊及细磨处理，即完成铸造。
本发明中碳素钢的选择，保证了抗拉强度达到690/Mpa，断后伸长率达到18.20%，端面收缩率达到38%，屈服点延伸率延伸率达到45.4J，屈服点伸长率达到880/Mpa，电缆桥架的各项性能得到了大大的提高。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，前述的高强度动车轨道的铸造工艺，步骤（2）中在浇铸前，对原铁液进行脱硫处理，控制硫含量控制在S≤0.0010%，转炉控制P含量≤0.005%，LF进行脱硫脱氧及合金成分调整，RH抽真空处理控制气体H含量≤0.0002%，连铸控制中包温度在液相线20-30℃。
前述的高强度动车轨道的铸造工艺，脱硫处理后向原铁液加入少量变质剂，所述变质剂的化学成份质量百分比为：稀土硅85%，铝锭4%，铋锭6%，镁锭5%。
前述的高强度动车轨道的铸造工艺，步骤（2）中浇铸得到半成品后，对其采用三阶段轧制，第一段的粗轧开轧温度1100-1250℃，累计压下率≥ 55%，第二阶段精轧的开轧温度1050-1000℃，累计压下率≥65%，第三阶段温度850-950℃，累计压下率≥75%，轧制后喷水冷却至450-500℃，然后空冷至室温。
前述的高强度动车轨道的铸造工艺，步骤（3）中退火、淬火及回火处理具体为：将半成品加热至950℃-980℃奥氏体化，保温4-6小时后，以炉冷至室温退火，达到组织均匀化的目的；
将半成品加热至950℃-980℃奥氏体化，保温4-6 小时后水淬到230℃-250℃；
将淬火后的材料保温2-6小时后进行高温回火；
回火、淬火、退火的热处理能够提高产品的综合性能即具有硬度外还具有一定的韧性，热处理温度的确定应以获得均匀而细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后得到细小的马氏体组织，奥氏体晶粒的长大与淬火温度成正比，淬火时采用水喷淋产品快速降温，并及时对产品进行回火处理，不仅能消除淬火时产生的应力，还可以得到一定数量的回火马氏体，保证了产品的高硬度同时又提高了产品的韧性。
前述的高强度动车轨道的铸造工艺，所述碳素钢中化学成份质量百分比为：C：0.35%，Mn：0.90%，Si：0.70%，P：0.033%，S：0.032%，Cr：0.065%，Ni：0.80%，Mo：0.45%，Ni：0.045％，Ti：0.010％，Alt:0.04％，Nb:0.04%，V：0.04%，其余为Fe及杂质。
前述的高强度动车轨道的铸造工艺，所述碳素钢中化学成份质量百分比为：C：0.333%，Mn：0.852%，Si：0.822%，P：0.034%，S：0.0341%，Cr：0.068%，Ni：0.75%，Mo：0.45%，Ni：0.05％，Ti：0.016％，Alt:0.04％，Nb:0.04%，V：0.045%，其余为Fe及杂质。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种高强度动车轨道的铸造工艺，按照铁屑10%，碳素钢65%，310s不锈钢25%的比例配置铸造配料，所述碳素钢中化学成份质量百分比为：C：0.35%，Mn：0.90%，Si：0.70%，P：0.033%，S：0.032%，Cr：0.065%，Ni：0.80%，Mo：0.45%，Ni：0.045％，Ti：0.010％，Alt:0.04％，Nb:0.04%，V：0.04%，其余为Fe及杂质；
步骤（1）：将铁屑、碳素钢、310s不锈钢按照下紧上松的原则依次逐层加入电炉中熔炼为原铁液，熔炼温度为1650℃，熔炼过程中逐步增大电路功率，并经常进行捣料操作；
步骤（2）：溶解尿素芯，在浇铸前，对原铁液进行脱硫处理，控制硫含量控制在S≤0.0010%，转炉控制P含量≤0.005%，LF进行脱硫脱氧及合金成分调整，RH抽真空处理控制气体H含量≤0.0002%，连铸控制中包温度在液相线25℃；
脱硫处理后向原铁液加入少量变质剂，所述变质剂的化学成份质量百分比为：稀土硅85%，铝锭4%，铋锭6%，镁锭5%；
利用上述原铁液进行浇铸，控制浇铸时的温度为1350℃，浇注时间不超过2min，既得到Y型空心铸件半成品；
浇铸得到半成品后，对其采用三阶段轧制，第一段的粗轧开轧温度1100℃，累计压下率≥ 55%，第二阶段精轧的开轧温度1050℃，累计压下率≥65%，第三阶段温度850℃，累计压下率≥75%，轧制后喷水冷却至450℃，然后空冷至室温
步骤（3）：将上述半成品依次进行退火、淬火及回火处理；
步骤（4）：将回火后的半成品依次进行内部打磨、抛丸、酸洗、补焊及细磨处理，即完成铸造。
实施例2
本实施例提供的一种高强度动车轨道的铸造工艺，按照铁屑10-20%，碳素钢60-65%，310s不锈钢20-25%的比例配置铸造配料，所述碳素钢中化学成份质量百分比为：C：0.333%，Mn：0.852%，Si：0.822%，P：0.034%，S：0.0341%，Cr：0.068%，Ni：0.75%，Mo：0.45%，Ni：0.05％，Ti：0.016％，Alt:0.04％，Nb:0.04%，V：0.045%，其余为Fe及杂质；
步骤（1）：将铁屑、碳素钢、310s不锈钢按照下紧上松的原则依次逐层加入电炉中熔炼为原铁液，熔炼温度为1650℃，熔炼过程中逐步增大电路功率，并经常进行捣料操作；
步骤（2）：溶解尿素芯，在浇铸前，对原铁液进行脱硫处理，控制硫含量控制在S≤0.0010%，转炉控制P含量≤0.005%，LF进行脱硫脱氧及合金成分调整，RH抽真空处理控制气体H含量≤0.0002%，连铸控制中包温度在液相线28℃；
脱硫处理后向原铁液加入少量变质剂，所述变质剂的化学成份质量百分比为：稀土硅85%，铝锭4%，铋锭6%，镁锭5%。
利用上述原铁液进行浇铸，控制浇铸时的温度为1400℃，浇注时间不超过2min，既得到Y型空心铸件半成品；对其采用三阶段轧制，第一段的粗轧开轧温度1200℃，累计压下率≥ 55%，第二阶段精轧的开轧温度1000℃，累计压下率≥65%，第三阶段温度850-950℃，累计压下率≥75%，轧制后喷水冷却至500℃，然后空冷至室温；
步骤（3）：将上述半成品依次进行退火、淬火及回火处理；退火、淬火及回火处理具体为：将半成品加热至950℃奥氏体化，保温5小时后，以炉冷至室温退火，达到组织均匀化的目的；
将半成品加热至960℃奥氏体化，保温5小时后水淬到240℃；
将淬火后的材料保温4小时后进行高温回火；
步骤（4）：将回火后的半成品依次进行内部打磨、抛丸、酸洗、补焊及细磨处理，即完成铸造。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高强度动车轨道的铸造工艺，其特征在于，按照铁屑10-20%，碳素钢60-65%，310s不锈钢20-25%的比例配置铸造配料，所述碳素钢中化学成份质量百分比为：C：0.30-0.37%，Mn：0.70-1.00%，Si：0.60-0.90%，P：0.033-0.035%，S：0.032-0.035%，Cr：0.040-0.090%，Ni：0.60-0.90%，Mo：0.40-0.50%，Ni：0.04-0.06％，Ti：0.005-0.02％，Alt:0.03-0.06％，Nb:0.03-0.05%，V：0.03-0.05%，其余为Fe及杂质；
步骤（1）：将铁屑、碳素钢、310s不锈钢按照下紧上松的原则依次逐层加入电炉中熔炼为原铁液，熔炼温度为1650℃，熔炼过程中逐步增大电路功率，并经常进行捣料操作；
步骤（2）：溶解尿素芯，利用上述原铁液进行浇铸，控制浇铸时的温度为1350-1450℃，浇注时间不超过2min，既得到Y型空心铸件半成品；
步骤（3）：将上述半成品依次进行退火、淬火及回火处理；
步骤（4）：将回火后的半成品依次进行内部打磨、抛丸、酸洗、补焊及细磨处理，即完成铸造。
2.根据权利要求1所述的高强度动车轨道的铸造工艺，其特征在于，步骤（2）中在浇铸前，对原铁液进行脱硫处理，控制硫含量控制在S≤0.0010%，转炉控制P含量≤0.005%，LF进行脱硫脱氧及合金成分调整，RH抽真空处理控制气体H含量≤0.0002%，连铸控制中包温度在液相线20-30℃。
3.根据权利要求2所述的高强度动车轨道的铸造工艺，其特征在于，脱硫处理后向原铁液加入少量变质剂，所述变质剂的化学成份质量百分比为：稀土硅85%，铝锭4%，铋锭6%，镁锭5%。
4.根据权利要求1所述高强度动车轨道的铸造工艺，其特征在于，步骤（2）中浇铸得到半成品后，对其采用三阶段轧制，第一段的粗轧开轧温度1100-1250℃，累计压下率≥ 55%，第二阶段精轧的开轧温度1050-1000℃，累计压下率≥65%，第三阶段温度850-950℃，累计压下率≥75%，轧制后喷水冷却至450-500℃，然后空冷至室温。
5.根据权利要求4所述的高强度动车轨道的铸造工艺，其特征在于：
步骤（3）中退火、淬火及回火处理具体为：将半成品加热至950℃-980℃奥氏体化，保温4-6小时后，以炉冷至室温退火，达到组织均匀化的目的；
将半成品加热至950℃-980℃奥氏体化，保温4-6 小时后水淬到230℃-250℃；
将淬火后的材料保温2-6小时后进行高温回火。
6.根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的高强度动车轨道的铸造工艺，其特征在于，所述碳素钢中化学成份质量百分比为：C：0.35%，Mn：0.90%，Si：0.70%，P：0.033%，S：0.032%，Cr：0.065%，Ni：0.80%，Mo：0.45%，Ni：0.045％，Ti：0.010％，Alt:0.04％，Nb:0.04%，V：0.04%，其余为Fe及杂质。
7.根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的高强度动车轨道的铸造工艺，其特征在于，所述碳素钢中化学成份质量百分比为：C：0.333%，Mn：0.852%，Si：0.822%，P：0.034%，S：0.0341%，Cr：0.068%，Ni：0.75%，Mo：0.45%，Ni：0.05％，Ti：0.016％，Alt:0.04％，Nb:0.04%，V：0.045%，其余为Fe及杂质。
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