CN111485167A

CN111485167A - 一种稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢及其生产方法

Info

Publication number: CN111485167A
Application number: CN202010223266.8A
Authority: CN
Inventors: 惠治国; 冯岩青; 卜向东; 宋振东
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2020-08-04

Abstract

本发明公开了一种稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢及其生产方法，属于冶炼技术领域。提供的生产方法对转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯加热炉加热和圆钢轧制等工艺进行改进，利用微量稀土及少量Cr、Mo、Ni、Cu复合合金化原理，在降低生产成本的前提下，显著提高用热轧圆钢的淬透性、力学性能和低温韧性，进而显著提高钩尾框用钢的整体寿命和安全性，从而生产出低成本高性能的钩尾框用钢。

Description

一种稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢及其生产方法

技术领域

本发明属于冶炼技术领域，具体涉及一种稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢及其生产方法。

背景技术

我国铁道部车辆钩尾框原为铸造成型，随着铁道车辆不断提速加载，铸造钩尾框性能已不能满足车辆运输要求，强度、韧性良好的锻造钩尾框将取而代之。钩尾框是铁道车辆上的关键配件，25MnCrNiMoA钢为锻造钩尾框的专用钢材牌号。钩尾框使用条件恶劣，对钩尾框的机械性能、内外部质量要求很高，另外，钩尾框形状复杂，热弯过程中容易出现裂纹现象。因此，对生产钩尾框用的25MnCrNiMoA热轧圆钢提出了很高的技术要求。

目前国内所生产的25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢为了保证其高性能，通过增加Ni、Mo等合金元素含量，导致钢材价格昂贵。目前国内部分文献对25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的研究做过一些报道，例如《山东冶金》2013年第5期“锻造钩尾框用25MnCrNiMoA圆钢的开发”、《山西冶金》2008年第2期“锻造钩尾框用25MnCrNiMoA钢性能研究”、《山东省金属学会2009年炼钢学术交流会议论文集》“铁道钩尾框用25MnCrNiMoA钢锭的生产工艺实践”等。这些文献都报道了钩尾框用25MnCrNiMoA热轧圆钢的开发和生产工艺，其共同点是通过加入大量的合金元素含量来保证其淬透性和力学性能,文献中Mn含量在1.2％以上，Cr含量在0.40％以上，Ni含量在0.35％以上，这样就会造成生产成本的提高。因此,低成本高性能的25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的研究和生产显得尤为迫切。

由于钢中加入了大量合金元素，导致材料热轧态组织为半马氏体组织，材料在交货前必须进行退火处理，否则材料在放置过程中会产生马氏体转变，产生组织应力，从而导致材料出现内裂纹报废。这样就增加了热处理成本，且降低了生产效率。

发明内容

针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明的一个方面提供一种稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.24％～0.28％、Si0.20％～0.40％、Mn 0.90％～1.10％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr 0.20％～0.30％、Mo 0.10％～0.20％、Ni 0.15％～0.30％、Cu≤0.20％、Alt≤0.040％，Re 0.030％～0.040％，其余为Fe和不可避免的杂质；

其中所述稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的纵向力学性能可达到Rm≥1164MPa，Rp0.2≥991MPa，Rp0.2/Rm≤0.85，A₅₀≥26.0％，Z≥62％，-40℃冲击功KV2≥117J，钢材的奥氏体晶粒度≥6级，末端淬透性J11≥35HRC，经过超声波探伤，其合格级别达到GB/T 4162-2012中的A级，经过涡流探伤进行表面质量检测，钢材表面无裂纹、结疤、折迭或夹杂。

本发明的另一方面提供了上述的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的生产方法，为将上述提及的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的化学成分的钢水依次进行以下工序：转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯加热炉加热、圆钢轧制，获得所述稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢。

上述转炉冶炼采用复吹转炉冶炼，全部采用预脱硫铁水，采用单渣工艺冶炼，终渣碱度按3.0控制，终点控制目标C≥0.06％，T≥1560℃，采用SiMn、MnFe和CrFe进行脱氧合金化，终脱氧采用有Al脱氧。

上述LF精炼中，精炼白渣操作，全程按精炼规程进行吹Ar操作，根据转炉钢水成份及温度进行脱硫、成份微调及升温操作，升温后温度T≥1560℃，软吹时间大于9min。

上述VD真空脱气中，真空度≤0.10Kpa，深真空时间≥13min，破真空后，喂入硅钙线150m，软吹时间大于10min，软吹期间钢水不得裸露。

上述连铸中采用恒拉速控制为0.55±0.05m/min，采用电磁搅拌的电流为460±10A，钢水过热度：ΔT≤30℃，铸坯规格为320mm×415mm的矩形坯，入缓冷坑缓冷48h。

上述铸坯加热炉加热中，控制总加热时间3.5h，开轧温度1100～1200℃，同一根钢坯温差不大于50℃。

基于以上技术方案提供的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢及其生产方法，利用微量稀土及少量Cr、Mo、Ni、Cu复合合金化原理，在降低生产成本的前提下，显著提高用热轧圆钢的淬透性、力学性能和低温韧性，进而显著提高钩尾框用钢的整体寿命和安全性，从而生产出低成本高性能的钩尾框用钢。生产得到的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的纵向力学性能可达到Rm≥1164MPa，Rp0.2≥991MPa，Rp0.2/Rm≤0.85，A₅₀≥26.0％，Z≥62％，-40℃冲击功KV2≥117J，钢材的奥氏体晶粒度≥6级，末端淬透性J11≥35HRC，经过超声波探伤，其合格级别达到GB/T 4162-2012中的A级，经过涡流探伤进行表面质量检测，钢材表面无裂纹、结疤、折迭或夹杂。

本发明的有益效果是：(1)本发明节约成本，采用较低含量的Mn、Cr、Ni，在降低合金元素总含量的前提下，采用添加微量的稀土元素，使材料具有较高的低温韧性和力学性能，并具有较高的淬透性；(2)本发明钢具有高强度、高韧性，良好的焊接性能和低温冲击性能的优点；(3)本发明通过优化制备工艺，用转炉代替电炉，降低制备成本，并进行脱气和去除夹杂物，提高了材料的洁净度，从而显著提高钢的强韧性以及材料的疲劳寿命。制备方法工艺简单、能耗较低、适合现有工业装备水平的制备技术。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢及其生产方法做进一步详细说明。

如表1所示，示出了本发明的实施例1-3的钢水化学成分表。

表1.各实施例化学成分(质量百分数/％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Cu	Cr	Mo	Ni	Alt	Re
												实施例1	0.25	0.32	0.98	0.0074	0.0054	0.18	0.25	0.15	0.25	0.027	0.037
实施例2	0.24	0.27	1.05	0.0024	0.0087	0.14	0.27	0.12	0.25	0.033	0.036
												实施例3	0.28	0.35	1.02	0.0086	0.0065	0.19	0.24	0.13	0.28	0.023	0.039

将上表1列出的各实施例的钢水分别按照以下工序进行冶炼：转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯加热炉加热、圆钢轧制，获得本发明的微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢。其中：

转炉冶炼：复吹转炉冶炼，全部采用预脱硫铁水，采用单渣工艺冶炼，终渣碱度按3.0控制，终点控制目标C≥0.06％，T≥1560℃(实施例中为1560℃)，采用SiMn、MnFe和CrFe进行脱氧合金化，终脱氧采用有Al脱氧；

LF精炼：精炼白渣操作(例如参见：王新志等，LF快速造白渣工艺分析，炼钢，2010年6月第26卷第3期；张志辉，LF炉精炼造白渣工艺研究与实践，科学技术，2018年5月)，全程按精炼规程(例如参见：赵保国等，LF精炼造渣工艺研究，包钢科技，2003年12月第29卷增刊；冯聚和等，钢包底吹氩方式对LF精炼的影响，北京科技大学学报，2009年12月第31卷增刊1；谢海平等，钩尾框用钢25MnCrNiMoA连铸连轧工艺研究)进行吹Ar操作，根据转炉钢水成份及温度进行脱硫、成份微调(调节至成分含量满足C 0.24％～0.28％、Si 0.20％～0.40％、Mn 0.90％～1.10％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr 0.20％～0.30％、Mo 0.10％～0.20％、Ni 0.15％～0.30％、Cu≤0.20％、Alt≤0.040％，Re 0.030％～0.040％)及升温操作，升温后温度T≥1560℃，软吹时间大于9min，各实施例中为10min；

VD真空脱气：真空度≤0.10Kpa，各实施例中为0.09Kpa，深真空时间≥13min，各实施例中为15min，破真空后，喂入硅钙线150m，保证软吹时间大于10min，实施例中为11min，软吹期间钢水不得裸露；

连铸：采用恒拉速控制为0.55±0.05m/min，采用电磁搅拌工艺，搅拌电流为460±10A，钢水过热度：ΔT≤30℃，实施例中为30℃，该钢种液相线温度T_L＝1505℃，铸坯规格为320mm×415mm的矩形坯，入缓冷坑缓冷48h；

铸坯加热炉加热：控制总加热时间大于3.5h，开轧温度1100～1200℃，加热时尽量减少阴阳面，防止过热、过烧和脱碳，缓慢升温，保证钢坯加热温度均匀，减少温差，同一根钢坯温差不得大于50℃，保证烧钢时间；

圆钢轧制：要密切注意轧辊、翻钢机、导卫板、辊道以及盖板的状况，并确保光滑，无尖锐棱角，避免轧件表面产生刮伤、磕伤等缺陷。成品规格为φ150mm。

下表2列出了实施例1-3制备得到的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的力学性能指标(检测力学性能的试样的热处理工艺为900℃±30℃淬火，590℃±30℃回火，处理时间50min)。下表3列出了实施例1-3制备得到的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的末端淬透性(检测末端淬透性的试样的热处理工艺为920℃±30℃正火，端淬温度910℃±30℃，处理时间50min)。下表4列出了实施例1-3制备得到的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的非金属夹杂物和奥氏体晶粒度性能。

表2.各实施例制备得到的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的力学性能

表3.各实施例制备得到的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的末端淬透性

表4.各实施例制备得到的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的非金属夹杂物和奥氏体晶粒度性能

由表2～4可以看出，本发明制备得到的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢具有优异的力学性能、淬透性和低温韧性。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢，其特征在于，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.24％～0.28％、Si 0.20％～0.40％、Mn 0.90％～1.10％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr 0.20％～0.30％、Mo 0.10％～0.20％、Ni 0.15％～0.30％、Cu≤0.20％、Alt≤0.040％，Re 0.030％～0.040％，其余为Fe和不可避免的杂质。

2.权利要求1所述的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的生产方法，其特征在于，将权利要求1提及的稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢的化学成分的钢水依次进行以下工序：转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯加热炉加热、圆钢轧制，获得所述稀土微合金化25MnCrNiMoA钩尾框用热轧圆钢。

3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼采用复吹转炉冶炼，全部采用预脱硫铁水，采用单渣工艺冶炼，终渣碱度按3.0控制，终点控制目标C≥0.06％，T≥1560℃，采用SiMn、MnFe和CrFe进行脱氧合金化，终脱氧采用有Al脱氧。

4.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述LF精炼中，精炼白渣操作，全程按精炼规程进行吹Ar操作，根据转炉钢水成份及温度进行脱硫、成份微调及升温操作，升温后温度T≥1560℃，软吹时间大于9min。

5.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述VD真空脱气中，真空度≤0.10Kpa，深真空时间≥13min，破真空后，喂入硅钙线150m，软吹时间大于10min，软吹期间钢水不得裸露。

6.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述连铸中采用恒拉速控制为0.55±0.05m/min，采用电磁搅拌的电流为460±10A，钢水过热度：ΔT≤30℃，铸坯规格为320mm×415mm的矩形坯，入缓冷坑缓冷48h。

7.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述铸坯加热炉加热中，控制总加热时间3.5h，开轧温度1100～1200℃，同一根钢坯温差不大于50℃。