CN108374120A

CN108374120A - 一种欧洲标准R320Cr钢轨及其生产方法

Info

Publication number: CN108374120A
Application number: CN201810235724.2A
Authority: CN
Inventors: 王嘉伟; 高明星; 赵桂英; 郑瑞; 苏航; 周彦; 薛虎东; 董捷
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2018-08-07

Abstract

本发明公开了一种欧洲标准R320Cr钢轨，所述钢轨包括以下重量百分数的组分：C 0.73～0.78％；Si 0.75～0.85％；Mn 0.95～1.05％；Cr 0.90～0.95％；P≤0.020％；S≤0.025％；Al≤0.004％。本发明还公开了欧洲标准R320Cr钢轨的生产方法。本发明的欧洲标准R320Cr钢轨的生产方法，提高了钢轨生产效率，降低了能源消耗生产成本；得到的欧洲标准R320Cr钢轨平直度好，残余应力小，质量高，提高了耐磨性，延长了使用寿命，增加了轨道运输安全性，有利于满足铁路提速发展的需要。

Description

一种欧洲标准R320Cr钢轨及其生产方法

技术领域

本发明涉及冶金材料技术领域，尤其涉及一种欧洲标准R320Cr钢轨及其生产方法。

背景技术

随着社会的不断迅速发展，轨道运输应用越来越多，货运铁路的运量和列车的载重量逐年增加，轨道的建设日益加速，随着铁路重载、提速的发展，钢轨的负担日益加重，尤其是在小半径曲线上，钢轨的磨耗非常严重，原有880MPa和980MPa强度钢轨已经不能满足铁路运输的需求，在小曲线半径、弯道多和载重量大的路段，出现磨损严重等问题。因此，对钢轨强度和硬度提出更高的要求，并且在钢轨的变形、平直度、接头等方面质量也提出更高的要求。另外，目前的钢轨的生产工艺存在产量低、能源消耗成本高、钢轨质量不佳等诸多缺陷。因此，对优化开发新型钢轨、提高钢轨质量以及优化钢轨的生产工艺方法存在迫切需求。

欧洲标准R320Cr钢轨，化学组分按质量百分数为C：0.60～0.80；Si：0.50～1.10；Mn：0.80～1.20；P≤0.020；S≤0.025；Cr：0.80～1.20；V≤0.20；Al≤0.004，其它为Fe和不可避免的杂质。气体含量：[H]≤2.5ppm；[O]≤20ppm；[N]≤90ppm。R320Cr 钢轨力学性能指标，Rm≥1080MPa，A％≤10％，踏面硬度：320～360HB。

R320Cr钢轨生产过程存在以下难点和不足：1)R320Cr钢轨高Cr高C，铸坯裂纹敏感性高，需要制定合理的连铸工艺；2)R320Cr钢轨要求Al含量≤0.004％，在一般合金中都含有一定量的Al，这对于加入0.8％～1.2％Cr的钢种来说难度很大，给生产过程带来较大挑战；3)R320Cr钢轨Cr含量高，需要制定合理的加热工艺，防止钢轨在轧制过程中钢坯开裂；4)R320Cr钢轨夹杂物采用欧标氧化物洁净度检验方法，要求K3<10，因此需要严格控制冶炼工艺，防止夹杂物进入钢坯中。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种欧洲标准R320Cr钢轨及其生产方法。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有技术中钢轨质量不佳和磨损严重使用寿命短，钢轨生产方法产量低、能源消耗成本高。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种欧洲标准R320Cr钢轨；其中，所述钢轨包括以下重量百分数的组分：C 0.73～0.78％；Si 0.75～0.85％；Mn 0.95～ 1.05％；Cr0.90～0.95％；P≤0.020％；S≤0.025％；Al≤0.004％。

进一步地，所述钢轨的抗拉强度Rm≥1080MPa，断后伸长率A≥9％，踏面硬度 320～360HB。

本发明第二方面提供了一种欧洲标准R320Cr钢轨的生产方法，包括以下步骤：

步骤1、铁水预处理；

步骤2、转炉冶炼；

步骤3、LF炉精炼；

步骤4、VD真空脱气；

步骤5、连铸；

步骤6、钢坯加热；

步骤7、轧制钢轨。

进一步地，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤1中，铁水预处理后的铁水的硫含量为≤0.02％；

进一步地，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤2中，转炉冶炼时，控制出钢C含量为≥0.08％，出钢温度为≥1630℃；

进一步地，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤3中，LF炉精炼时，加入高碳锰铁、低铝硅铁和高碳铬铁，控制炉渣碱度为≥2.0，离位温度为1585～1595℃；

进一步地，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤3中，LF炉精炼得到的钢水包括以下重量百分比组分：C 0.73～0.78％；Si 0.75～0.85％；Mn 0.95～1.05％；Cr 0.90～0.95％；P≤0.020％；S≤0.025％；Al≤0.004％；

进一步地，所述欧洲标准R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤4中，VD真空脱气时，深真空脱气时间为≥15min，真空脱气后软吹时间为≥18min；

进一步地，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤5中，连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，二冷段采用超弱冷配水，全程恒拉速操作；恒拉速为0.55m/min；

进一步地，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤6中，钢坯加热时，铸坯加热总时间为≥3.5小时；预热段温度为≤800℃，加热一段温度为≤1200℃，加热二段温度为1100～1300℃，均热段温度为1100～1260℃；

进一步地，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤7中，轧制钢轨时，开轧温度控制为1080～1150℃；终轧温度为930～960℃；

进一步地，所述R320Cr钢轨的生产方法，还包括以下步骤：

步骤8、矫直，钢轨在冷床预弯、冷却，然后进入矫直机矫直，矫直后的钢轨进行表面检查和平直度检验；

步骤9、超声波探伤，钢轨经超声波全长探伤，对过头、轨腰、轨底、轨底角等部位进行探测。

在本发明的较佳实施方式中，所述欧洲标准R320Cr钢轨，包括以下重量百分数的组分：C 0.76％，Si 0.76％，Mn 1.00％，P 0.015％，S 0.001％，Cr 0.9％，Al 0.003；

在本发明的较佳实施方式中，所述R320Cr钢轨力学性能如下：抗拉强度Rm为1161MPa，断后伸长率A为9％，踏面硬度为340HB，氧化物洁净度K3为6.52。

在本发明的较佳实施方式中，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤1中，铁水预处理后的铁水的硫含量为0.013％；

在本发明的另一较佳实施方式中，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤1中，铁水预处理后的铁水的硫含量为0.02％；

在本发明的较佳实施方式中，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤2中，转炉冶炼时，控制出钢C含量为0.08％，出钢温度为1640℃；

在本发明的较佳实施方式中，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤3中，LF 炉精炼时，控制炉渣碱度为2.2，离位温度为1605℃；加热时间34min；

在本发明的较佳实施方式中，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤4中，VD 真空脱气时，深真空脱气时间为15min，真空脱气后软吹时间为18min；

在本发明的较佳实施方式中，所述步骤5中，连铸过程的恒拉速为0.55m/min；

在本发明的较佳实施方式中，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤6中，钢坯加热时，铸坯加热总时间为3小时40分钟；预热段温度为613℃，预热段时间为50 分钟；加热一段温度为872℃，加热一段时间为60分钟；加热二段温度1183℃，加热二段时间为60分钟；均热段温度为1246℃，均热段时间为50分钟；

在本发明的较佳实施方式中，所述R320Cr钢轨的生产方法，所述步骤7中，铸坯经万能轧机轧制成钢轨，开轧温度控制为1146℃，终轧温度为953℃。

采用以上方案，本发明公开的欧洲标准R320Cr钢轨及其生产方法，具有以下技术效果：

(1)本发明的欧洲标准R320Cr钢轨，与现有的钢轨相比，在C、Mn钢轨的基础上加入Cr、V等合金元素以到达提升钢轨性能；碳含量和锰含量增加的同时，加入了Cr、V等合金元素，合金元素的加入使钢的连续冷却转变曲线右移，造成珠光体转变在更低的温度下完成，减小了珠光体片层间距，将钢轨的强度提高到1080MPa，钢轨硬度提高至320HB，从而提高钢轨耐磨性；在进行轨道铺设中，延长了使用寿命，增加了安全性，有利于满足铁路提速发展的需要；

(2)本发明的欧洲标准R320Cr钢轨的生产方法，产量高，大大提高了钢轨生产效率，降低了能源消耗生产成本；

(3)采用本发明的欧洲标准R320Cr钢轨的生产方法，得到的钢轨平直度好，矫直时变形量较小、残余应力小，钢轨质量高；

综上所述，本发明的欧洲标准R320Cr钢轨的生产方法，提高了钢轨生产效率，降低了能源消耗生产成本；得到的欧洲标准R320Cr钢轨平直度好，残余应力小，质量高，提高了耐磨性，延长了使用寿命，增加了轨道运输安全性，有利于满足铁路提速发展的需要。

以下将结合具体实施方式对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

具体实施方式

以下介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

实施例、75kg/m百米在线热处理钢轨生产方法，包括以下步骤：

1)铁水预处理：铁水中的硫含量0.013％；

2)转炉冶炼：控制出钢C含量0.08％，出钢温度1640℃，出钢后加入白灰、硅钙钡和萤石，对炉渣进行改质，出钢过程中保证吹氩效果，钢水精炼就位时顶渣避免有结坨现象；

3)LF炉精炼：LF精炼时加入高碳锰铁、低铝硅铁和高碳铬铁，控制炉渣碱度2.2，加热时间34min，离位温度1605℃；

4)VD真空脱气：深真空脱气时间15min，真空脱气后软吹18min，软吹过程氩气流量稳定，钢液蠕动并无裸露；

5)连铸：连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，二冷段采用弱冷配水，全程恒拉速操作，拉速0.55m/min，开启铸机电磁搅拌和轻压下，保证铸坯质量；

6)钢坯加热：加热总时间3小时40分，各段加热时间和加热温度见表1；

表1 R320Cr钢轨加热参数

	预热段	加热1段	加热2段	均热段
					加热时间	50min	60min	60min	50min
温度	613℃	872℃	1183℃	1246℃

7)轧制：铸坯经万能轧机轧制成钢轨，开轧温度：1146℃，终轧温度953℃；

8)矫直：钢轨在冷床预弯、冷却，然后进入矫直机矫直，矫直后的钢轨进行表面检查和平直度检验，表面未发现伤损，平直度检验符合标准要求；

9)超声波探伤：钢轨经超声波全长探伤，针对过头、轨腰、轨底、轨底角等部位进行探测，钢轨全长未发现内部缺陷。

经检验，得到的R320Cr钢轨化学成分百分比如下：C：0.76％，Si：0.76％，Mn：1.00％，P：0.015％，S：0.001％，Cr：0.9％，Al：0.003，其余为Fe及不可避免的杂质；

经检验，得到的R320Cr钢轨力学性能如下：抗拉强度1161MPa，断后伸长率9％，踏面硬度340HB，氧化物洁净度K3：6.52。

本发明其他技术方案也具有相类似的使用效果。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种欧洲标准R320Cr钢轨，其特征在于，所述钢轨包括以下重量百分数的组分：C0.73～0.78％；Si 0.75～0.85％；Mn 0.95～1.05％；Cr 0.90～0.95％；P≤0.020％；S≤0.025％；Al≤0.004％。

2.如权利要求1所述钢轨，其特征在于，所述钢轨的抗拉强度Rm≥1080MPa，断后伸长率A≥9％，踏面硬度320～360HB。

3.一种欧洲标准R320Cr钢轨的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、铁水预处理；

步骤2、转炉冶炼；

步骤3、LF炉精炼；

步骤4、VD真空脱气；

步骤5、连铸；

步骤6、钢坯加热；

步骤7、轧制钢轨。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于，

所述步骤1中，铁水预处理后的铁水的硫含量为≤0.02％；

所述步骤2中，转炉冶炼时，控制出钢C含量为≥0.08％，出钢温度为≥1630℃。

5.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤3中，LF炉精炼时，加入高碳锰铁、低铝硅铁和高碳铬铁，控制炉渣碱度为≥2.0，离位温度为1585～1595℃；

LF炉精炼得到的钢水包括以下重量百分比组分：C 0.73～0.78％；Si 0.75～0.85％；Mn 0.95～1.05％；Cr 0.90～0.95％；P≤0.020％；S≤0.025％；Al≤0.004％；；

所述步骤4中，VD真空脱气时，深真空脱气时间为≥15min，真空脱气后软吹时间为≥18min。

6.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤5中，连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，二冷段采用超弱冷配水，全程恒拉速操作；恒拉速为0.55m/min。

7.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤6中，钢坯加热时，铸坯加热总时间为≥3.5小时；预热段温度为≤800℃，加热一段温度为≤1200℃，加热二段温度为1100～1300℃，均热段温度为1100～1260℃。

8.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤7中，轧制钢轨时，开轧温度控制为1080～1150℃，终轧温度为930～960℃。

9.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述R320Cr钢轨的生产方法，还包括以下步骤：

10.一种权利要求3～9任一项所述方法生产得到的欧洲标准R320Cr钢轨，其特征在于，所述钢轨包括以下重量百分数的组分：C 0.73～0.78％；Si 0.75～0.85％；Mn 0.95～1.05％；Cr 0.90～0.95％；P≤0.020％；S≤0.025％；Al≤0.004％；所述钢轨的抗拉强度Rm≥1080MPa，断后伸长率A≥9％，踏面硬度320～360HB；氧化物洁净度K3：6.52。