CN109112246B - 一种直接冷弯成型的铁路弹条扣件用钢盘条的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种直接冷弯成型的铁路弹条扣件用钢盘条的生产方法。铁水脱硫预处理将硫含量控制在≤0.002％，Ti含量控制在≤0.03％；双渣法转炉炼钢，转炉冶炼终点P≤0.080％，钢水温度1600～1650℃；LF终点钢水硫含量控制在≤0.006％；VD破空后弱吹氩气15分钟以上；连铸钢水过热度小于30℃；拉速0.65～0.71m/s，铸坯在预热段加热温度小于750℃，一加热段温度900～970℃，二加热段温度1060～1100℃，均热段温度1000～1060℃，在炉时间小于110分钟；精轧温度800～890℃，吐丝温度810～860℃，辊道速度0.17～0.40m/s，保温罩全部关闭，风机和下部百叶全部关闭。

Description

一种直接冷弯成型的铁路弹条扣件用钢盘条的生产方法
技术领域
本发明属于盘条生产技术领域，涉及一种直接冷弯成型的铁路弹条扣件用弹簧钢盘条的生产方法。
背景技术
根据国务院《中长期铁路网规划》，国家将大规模建设高速铁路客运专线，未来客运专线营运里程达到1.2万公里以上。随着高速铁路的建设，对铁路弹条钢的需求也日益加大。
高速铁路扣件在使用时要承受多种形式的应力，易发生变形和破坏，因此要求钢具有较高的纯净度和均匀性，以保证弹条具有高的弹性极限、屈服极限和疲劳寿命，确保火车运行的稳定性和安全。
高速铁路扣件在生产的过程中不经过拉拔直接冷弯成型，因此对盘条原料的组织和性能要求较高。与此同时，为了保证弹条扣件疲劳寿命达到500万次的要求，对盘条原料的表面质量要求也极为苛刻，盘条表面存在裂纹、叠等缺陷均会影响成品弹条的疲劳寿命。
题为“高速铁路弹条用钢在南钢的生产实践”的会议论文(作者为张妍等，2009年高品质特殊钢技术与市场论坛)公开了一种生产铁路弹条扣件的盘条原料生产工艺：100t电炉→100tLF→VD→连铸150mm×150mm方坯→连铸坯抛丸、探伤、修磨→步进梁式加热炉加热→高速线材轧制→斯太尔摩风冷线控冷→检查、检验→包装、入库。该工艺采用电炉冶炼和小方坯一火成材工艺生产。电炉冶炼能源消耗大，而且一火成材的总压缩比小，会影响钢的组织致密，不利于夹杂物的细化，疲劳性能差。
专利CN 102162068A“一种弹簧钢及其制造和热处理方法”、题名为“弹簧钢38Si7的研制与开发”(作者：吴朝兵，孙光涛，2007年中国钢铁年会论文集)、“铁路弹条用水淬弹簧钢38Si7的开发及应用”(作者：翟正龙，李丰功等；《特殊钢》，2001年第22卷第4期)的论文中所公开的弹簧钢盘条的生产工艺也都是采用电炉冶炼，能源消耗大。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种铁路扣件弹条用弹簧钢盘条的生产方法，通过铁水脱硫预处理、转炉双渣冶炼、LF精炼、VD真空脱气、大方坯连铸、连轧开坯、步进式加热炉加热和高速线材控轧控冷工艺设计，所生产的弹簧钢盘条纯净度高、钢质均匀，盘条组织和力学性能优异，表面质量良好，制成弹条扣件疲劳寿命达1000万次以上。
具体的技术方案是：
本发明中涉及的铁路弹条扣件用钢盘条的生产工艺如下：铁水脱硫预处理→钢水冶炼→LF→VD→连铸→连轧开坯→抛丸、探伤、修磨→加热→轧制→控冷→检查、检验→包装、入库。
每道工序主要的工艺参数如下：
(1)铁水脱硫预处理要求通过铁水脱硫预处理将铁水中的硫含量控制到0.002％以下，铁水中的Ti含量控制在≤0.03％；
(2)采用双渣法转炉炼钢，降低钢液磷含量。转炉冶炼终点要求P≤0.080％，转炉出钢使用低磷锰铁粒、低Al低Ti的专用硅铁、低碳铬铁进行脱氧、合金化；转炉终点钢水温度1600～1650℃；钢包使用无铝的专用罐，避免Al2O3夹杂物生产；
(3)LF精炼采用石灰和铝矾土造高碱度脱硫渣，石灰石加入量6～8kg/t钢，铝钒土加入量1～2kg/t钢，LF终点钢水硫含量控制在0.006％以下；LF精炼过程中不采用Al脱氧，避免Al2O3夹杂物生产；
(4)VD真空脱气，包压15分钟以上用于脱除气体。VD破空后弱吹氩气15分钟以上去除钢水中的夹杂物；
(5)连铸钢水过热度小于30℃；拉速0.65～0.71m/s。采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌，搅拌电流400～500A，频率为2～6Hz，控制偏析；
(6)连轧坯表面全修磨，单面修磨深度1～2mm，进而控制成品盘条的表面缺陷；
(7)加热炉：预热段加热温度小于750℃，一加热段温度900～970℃，二加热段温度1060～1100℃，均热段温度1000～1060℃，在炉时间小于110分钟，以控制盘条的表面脱碳；
(8)精轧温度800～890℃，吐丝温度810～860℃，辊道速度0.17～0.40m/s，保温罩全部关闭，风机和下部百叶全部关闭，以控制盘条具有良好的塑性。
有益效果：
本发明采用铁水脱硫预处理、转炉冶炼、大方坯连铸二火成材工艺生产的铁路弹条扣件用钢盘条，钢质纯净度高，K3累积值≤15；钢质成分均匀性好；具有良好的塑性，断后伸长率≥23％、面缩率≥52％；表面质量良好，表面无缺陷、全脱层深度≤0.05mm，总脱碳层深度≤1％D，钢材组织为52％～61％的铁素体+39％～48％的珠光体。制成的铁路弹条扣件疲劳寿命达到1000万次不断裂，远超过疲劳寿命500万次的技术要求。
具体实施方式
以下实施例用于具体说明本发明内容，这些实施例仅为本发明内容的一般描述，并不对本发明内容进行限制。
表1为实施例钢的冶炼工艺，表2为实施例钢的轧制工艺；表3为实施例钢的性能。
表1 实施例钢的冶炼工艺
Figure BDA0001332006320000041
表2 实施例钢的轧制工艺
Figure BDA0001332006320000042
表3 实施例钢的性能
Figure BDA0001332006320000043
由表1～3可见，采用本发明的生产工艺，生产出的可直接冷弯成型的铁路弹条扣件用钢盘条，抗拉强度在700～820MPa，断后伸长率≥23％，断面收缩率≥52％，弹条扣件疲劳寿命达1000万次以上，远超过疲劳寿命500万次的技术要求。

Claims (1)

1.一种直接冷弯成型的铁路弹条扣件用钢盘条的生产方法，钢盘条的生产工艺为：铁水脱硫预处理→钢水冶炼→LF→VD→连铸→连轧开坯→抛丸、探伤、修磨→加热→轧制→控冷→检查、检验→包装、入库，其特征在于，
(1)通过铁水脱硫预处理将铁水中的硫含量控制为≤0.002％，铁水中的Ti含量控制为≤0.03％；
(2)采用双渣法转炉炼钢，转炉冶炼终点要求P≤0.080％，转炉出钢使用低磷锰铁粒、低Al低Ti的专用硅铁、低碳铬铁进行脱氧、合金化；转炉终点钢水温度1600～1650℃；钢包使用无铝的专用罐；
(3)LF精炼采用石灰和铝矾土造高碱度脱硫渣，石灰石加入量为6～8kg/t钢，铝钒土加入量为1～2kg/t钢，LF终点钢水硫含量控制在0.006％以下；LF精炼过程中不采用Al脱氧；
(4)VD真空脱气，保压15～20分钟用于脱除气体，VD破空后弱吹氩气16～20分钟；
(5)连铸钢水过热度小于30℃；拉速0.65～0.71m/s，采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌，搅拌电流400～500A，频率为2～6Hz；
(6)连轧坯表面全修磨，单面修磨深度1～2mm；
(7)铸坯在预热段加热温度小于750℃，一加热段温度为900～970℃，二加热段温度为1060～1100℃，均热段温度为1000～1060℃，在炉时间小于110分钟；
(8)精轧温度为800～890℃，吐丝温度为810～860℃，辊道速度为0.17～0.40m/s，保温罩全部关闭，风机和下部百叶全部关闭。
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