CN111530949A - 一种铁路转向架用钢表面质量的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路转向架用钢表面质量的控制方法,属于钢板表面质量控制技术领域。该控制方法采用低温奥氏体化减少钢板表面氧化铁皮的厚度,降低二次开轧及终轧温度,有效降低二次氧化程度,减小轧制过程中钢板表面FeO氧化成Fe3O4的概率,减小氧化铁皮的破损度。通过对轧制过程中的除磷工艺进行设计,粗轧过程有效去除钢板表面薄弱的氧化铁皮,减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度,提升了钢板表面质量;精轧过程连续除磷2个道次,有效去除TMCP轧制待温过程生产的Fe3O4。采用300℃的矫直温度,保证钢板表面氧化铁的完整度,最终达到提升产品表面质量的目的。该方法大幅增强了国产替代钢的规模化工业生产适应性。
Description
技术领域
本发明属于钢板表面质量控制领域,具体涉及一种铁路转向架用钢表面质量的控制方法。
背景技术
近些年国家大力发展轨道交通建设,我国轨道交通行业快速发展。高铁作为国家的重要名片,年投资约8000亿元,年用钢需求量递增至4000万吨,其中钢板用量约130-180万吨,铁路用钢市场前景十分广阔。
随着铁路车辆车速的提高以及装备的升级换代,对转向架用钢板也提出了更高的质量要求:对疲劳寿命、夹杂物、焊接性能、折弯性能、带状组织控制、晶粒度、耐候性能等均有严格要求。目前高铁转向架用钢全部依靠从国外进口,国内几个主要的主机厂,包括长春客车、青岛四方、浦镇车辆、株洲车辆等,由于其引进国外的技术不同,采用的转向架牌号也不同,包括日标的SM490、欧标的S355J2W、P355NL2以及16MnDR等,因此成分和全流程工艺设计优化难度较大。而自主研发的替代产品在生产过程中表面氧化铁皮厚度常常很厚,导致性能指标不稳定,截止目前,表面质量的控制仍旧是一个技术难题。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术的缺陷,本发明提供一种铁路转向架用钢表面质量的控制方法,该方法能够有效减小铁路转向架用钢的表面氧化铁皮厚度。
技术方案:本发明所述的一种铁路转向架用钢表面质量的控制方法,包括:
在加热工序中,连铸坯通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理,奥氏体化的温度控制在1145~1155℃;连铸坯出加热炉后进行粗除鳞;
在轧制工序中,分别在包括粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、以及展宽轧制后的第1道次进行除鳞操作;
精轧采用TMCP轧制技术,前两个道次除鳞,二次开轧温度控制为800~950℃,终轧780~900℃;入水温度确保Ar3﹢20℃~Ar3﹢30℃;
钢板返红温度控制在500~610℃,辊速控制在0.5~1.0m/s,加速度控制在0.006~0.010m/s2;
钢板上冷床冷却至300℃时进行温矫直。
进一步的,连铸坯连铸过程中采用弱冷模式的二次冷却,并控制动态轻压下在水平段压下。
其中,连铸坯浇筑的过热度为20~30度。
进一步的,连铸坯由以下质量百分比的成分组成:C:0.060~0.100%,Si:0.20~0.40%,Mn:1.10~1.30%,P:≤0.015%,S:≤0.0020%,Ni:0.18~0.28%,Cr:0.45~0.55%,Cu:0.28~0.35%,Al:0.015~0.060%,Nb:0.020~0.030%,Mo:≤0.10%,V:0.030~0.050%,Zr:≤0.15%,Ti:0.006~0.015%,Ca:0.0010~0.0030%,余量的Fe及杂质。
温矫直后的钢板金相组织为大部分的铁素体和少量的珠光体构成,珠光体均匀的分布在铁素体基体内。
有益效果:与现有技术相比,该方法能够大幅度减小钢板表面氧化铁皮的厚度,使氧化铁皮的厚度不超过5.6微米,大幅提高国产铁路转向架用钢的表面质量稳定性。
具体的,从以下几方面分析其技术效果的成因:
(1)低温奥氏体化能够有效降低铸坯表面的氧化铁皮厚度,而1150±5℃是奥氏体化的底线温度,如果继续降低温度,会导致轧机轧制力不匹配,从而破化钢板表面氧化铁皮的形态;
(2)钢板轧制过程中会产生二次氧化,降低二次开轧温度、终轧温度、入水温度可以有效降低二次氧化程度,减小轧制过程中钢板表面FeO氧化成Fe3O4的概率,减小氧化铁皮的破损度,从而保证钢板的表面质量;
(3)轧制方向的改变促使了钢板表面氧化铁变形度不一致,该方法对除磷道次的设定,能够有效去除钢板表面薄弱的氧化铁皮,有效减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度,提升了钢板表面质量;精轧连续除磷2个道次,有效去除TMCP轧制待温过程生产的Fe3O4,从而提升钢板表面质量;
(4)采用300℃的矫直温度,在该温度下钢板有一定柔软度,有利于保证钢板表面氧化铁的完整度,从而提升钢板表面质量。
附图说明
图1是本发明实施例1的钢板表面氧化铁皮厚度图。
具体实施方式
实施例1:成分按照如下要求控制:C:0.060wt.%,Si:0.40wt.%,Mn:1.30wt.%,P:0.015wt.%,S:0.0020wt.%,Ni:0.18wt.%,Cr:0.45wt.%,Cu:0.28wt.%,Al:0.015wt.%,Nb:0.020wt.%,Mo:0.10wt.%,V:0.050wt.%,Zr:0.13wt.%,Ti:0.006wt.%,Ca:0.0010wt.%,余量为Fe和杂质。
并按照以下步骤制备:
1、铁水预处理采用KR法进行脱硫,确保入炉铁水硫含量不大于0.002%;
2、对预处理后的铁水进行转炉冶炼,采用顶底复吹模式,冶炼终点温度控制在1610~1650℃,碳控制在0.05~0.07%,终点氧含量控制在300ppm~600ppm;
3、钢水到达LF炉进行升温作业,三分钟起渣埋弧操作,确保微正压,测温取样后进行脱氧合金化操作;
4、钢水到达RH工位后,进行真空处理,真空度不大于3MPar条件下真空保持时间20~30min,真空处理结束后按吨钢0.3~0.35kg喂入纯钙线,钙处理结束静搅,静搅时间20min以上;
5、精炼后的钢水进行连铸浇铸,浇铸过热度控制20度,采用弱冷模式的二次冷却,并控制动态轻压下在水平段压下;
6、坯料表面检验合格后,通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理,奥氏体化温度1150度,出加热炉后进行粗除鳞;
7、分别在粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、展宽轧制后的第1道次进行除鳞,去除钢板表面薄弱的氧化铁皮,减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度;
精轧采用,采用TMCP轧制技术,前两个道次除鳞,去除TMCP轧制待温过程生产的Fe3O4,精轧的开轧温度控制为800℃,终轧780℃;入水温度确保Ar3﹢20℃;
钢板返红温度控制在610℃,辊速控制在1.0m/s,加速度控制在0.010m/s2;
8、钢板上冷床冷却至300℃进行温矫直,然后切割、标印、表检、探伤后入库。
实施例2:成分按照如下要求控制:C:0.062wt.%,Si:0.30wt.%,Mn:1.10wt.%,P:0.012wt.%,S:0.0015wt.%,Ni:0.22wt.%,Cr:0.48wt.%,Cu:0.31wt.%,Al:0.045wt.%,Nb:0.026wt.%,V:0.030wt.%,Zr:0.005wt.%,Ti:0.010wt.%,Ca:0.0020wt.%,余量为Fe和杂质。
并按照以下步骤制备:
1、铁水预处理采用KR法进行脱硫,确保入炉铁水硫含量不大于0.002%;
2、对预处理后的铁水进行转炉冶炼,采用顶底复吹模式,冶炼终点温度控制在1610~1650℃,碳控制在0.05~0.07%,终点氧含量控制在300ppm~600ppm;
3、钢水到达LF炉进行升温作业,三分钟起渣埋弧操作,确保微正压,测温取样后进行脱氧合金化操作;
4、钢水到达RH工位后,进行真空处理,真空度不大于3MPar条件下真空保持时间20~30min,真空处理结束后按吨钢0.3~0.35kg喂入纯钙线,钙处理结束静搅,静搅时间20min以上;
5、精炼后的钢水进行连铸浇铸,浇铸过热度控制30度,采用弱冷模式的二次冷却,并控制动态轻压下在水平段压下;
6、坯料表面检验合格后,通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理,奥氏体化温度1145度,出加热炉后进行粗除鳞;
7、分别在粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、以及展宽轧制后的第1道次和第2道次进行除鳞,去除钢板表面薄弱的氧化铁皮,减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度;
精轧采用,采用TMCP轧制技术,前两个道次除鳞,去除TMCP轧制待温过程生产的Fe3O4,精轧的开轧温度控制为860℃,终轧820℃;入水温度确保Ar3﹢22℃;
钢板返红温度控制在520℃,辊速控制在0.6m/s,加速度控制在0.008m/s2;
8、钢板上冷床冷却至300℃进行温矫直,然后切割、标印、表检、探伤后入库。
实施例3:成分按照如下要求控制:C:0.100wt.%,Si:0.26wt.%,Mn:1.23wt.%,P:0.011wt.%,S:0.0011wt.%,Ni:0.26wt.%,Cr:0.55wt.%,Cu:0.32wt.%,Al:0.060wt.%,Nb:0.030wt.%,Mo:0.005wt.%,V:0.036wt.%,Zr:0.002wt.%,Ti:0.015wt.%,Ca:0.0030wt.%,余量为Fe和杂质。
并按照以下步骤制备:
1、铁水预处理采用KR法进行脱硫,确保入炉铁水硫含量不大于0.002%;
2、对预处理后的铁水进行转炉冶炼,采用顶底复吹模式,冶炼终点温度控制在1610~1650℃,碳控制在0.05~0.07%,终点氧含量控制在300ppm~600ppm;
3、钢水到达LF炉进行升温作业,三分钟起渣埋弧操作,确保微正压,测温取样后进行脱氧合金化操作;
4、钢水到达RH工位后,进行真空处理,真空度不大于3MPar条件下真空保持时间20~30min,真空处理结束后按吨钢0.3~0.35kg喂入纯钙线,钙处理结束静搅,静搅时间20min以上;
5、精炼后的钢水进行连铸浇铸,浇铸过热度控制26度,采用弱冷模式的二次冷却,并控制动态轻压下在水平段压下;
6、坯料表面检验合格后,通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理,奥氏体化温度1155度,出加热炉后进行粗除鳞;
7、分别在粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、展宽轧制后的第1道次进行除鳞,去除钢板表面薄弱的氧化铁皮,减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度;
精轧采用,采用TMCP轧制技术,前两个道次除鳞,去除TMCP轧制待温过程生产的Fe3O4,精轧的开轧温度控制为950℃,终轧900℃;入水温度确保Ar3﹢30℃;
钢板返红温度控制在500℃,辊速控制在0.5m/s,加速度控制在0.006m/s2;
8、钢板上冷床冷却至300℃进行温矫直,然后切割、标印、表检、探伤后入库。
实施例4:成分按照如下要求控制:C:0.081wt.%,Si:0.20wt.%,Mn:1.13wt.%,P:0.013wt.%,S:0.0012wt.%,Ni:0.28wt.%,Cr:0.52wt.%,Cu:0.35wt.%,Al:0.032wt.%,Nb:0.026wt.%,Mo:0.036wt.%,V:0.041wt.%,Zr:0.15wt.%,Ti:0.009wt.%,Ca:0.0030wt.%,余量为Fe和杂质。
并按照以下步骤制备:
1、铁水预处理采用KR法进行脱硫,确保入炉铁水硫含量不大于0.002%;
2、对预处理后的铁水进行转炉冶炼,采用顶底复吹模式,冶炼终点温度控制在1610~1650℃,碳控制在0.05~0.07%,终点氧含量控制在300ppm~600ppm;
3、钢水到达LF炉进行升温作业,三分钟起渣埋弧操作,确保微正压,测温取样后进行脱氧合金化操作;
4、钢水到达RH工位后,进行真空处理,真空度不大于3MPar条件下真空保持时间20~30min,真空处理结束后按吨钢0.3~0.35kg喂入纯钙线,钙处理结束静搅,静搅时间20min以上;
5、精炼后的钢水进行连铸浇铸,浇铸过热度控制20度,采用弱冷模式的二次冷却,并控制动态轻压下在水平段压下;
6、坯料表面检验合格后,通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理,奥氏体化温度1152度,出加热炉后进行粗除鳞;
7、分别在粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、展宽轧制后的第1道次进行除鳞,去除钢板表面薄弱的氧化铁皮,减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度;
精轧采用,采用TMCP轧制技术,前两个道次除鳞,去除TMCP轧制待温过程生产的Fe3O4,精轧的开轧温度控制为950℃,终轧900℃;入水温度确保Ar3﹢26℃;
钢板返红温度控制在550℃,辊速控制在0.8m/s,加速度控制在0.009m/s2;
8、钢板上冷床冷却至300℃进行温矫直,然后切割、标印、表检、探伤后入库。
实施例5:成分按照如下要求控制:C:0.076wt.%,Si:0.27wt.%,Mn:1.21wt.%,P:0.013wt.%,S:0.0010wt.%,Ni:0.22wt.%,Cr:0.49wt.%,Cu:0.33wt.%,Al:0.017wt.%,Nb:0.023wt.%,Mo:0.006wt.%,V:0.038wt.%,Zr:0.0006wt.%,Ti:0.010wt.%,Ca:0.0017wt.%,余量为Fe和杂质。
并按照以下步骤制备:
1、铁水预处理采用KR法进行脱硫,确保入炉铁水硫含量不大于0.002%;
2、对预处理后的铁水进行转炉冶炼,采用顶底复吹模式,冶炼终点温度控制在1610~1650℃,碳控制在0.05~0.07%,终点氧含量控制在300ppm~600ppm;
3、钢水到达LF炉进行升温作业,三分钟起渣埋弧操作,确保微正压,测温取样后进行脱氧合金化操作;
4、钢水到达RH工位后,进行真空处理,真空度不大于3MPar条件下真空保持时间20~30min,真空处理结束后按吨钢0.3~0.35kg喂入纯钙线,钙处理结束静搅,静搅时间20min以上;
5、精炼后的钢水进行连铸浇铸,浇铸过热度控制25度,采用弱冷模式的二次冷却,并控制动态轻压下在水平段压下;
6、坯料表面检验合格后,通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理,奥氏体化温度1148度,出加热炉后进行粗除鳞;
7、分别在粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、展宽轧制后的第1道次进行除鳞,去除钢板表面薄弱的氧化铁皮,减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度;
精轧采用,采用TMCP轧制技术,前两个道次除鳞,去除TMCP轧制待温过程生产的Fe3O4,精轧的开轧温度控制为920℃,终轧860℃;入水温度确保Ar3﹢23℃;
钢板返红温度控制在575℃,辊速控制在0.7m/s,加速度控制在0.008m/s2;
8、钢板上冷床冷却至300℃进行温矫直,然后切割、标印、表检、探伤后入库。
上述实施例制备的钢板表面氧化铁皮的厚度检测结果见表1。
表1本发明各实施例的氧化铁皮厚度情况
如上表所示,采用该方法制备的铁路转向架用钢,表面氧化铁皮的平均厚度不超过5.3μm。再结合图1所示,氧化铁皮的局部最大厚度不超过5.6μm,显然已经符合铁路转向架用钢表面质量的控制标准。此外,制备的钢的金相组织以铁素体为主,珠光体为辅,且珠光体在铁素体基体内均匀分布,使得产品的韧性得到提升,最终在性能上也满足了铁路转向架用钢的高抗疲劳特性。且该方法的控制效果稳定性较好,有利于规模化工业生产。
Claims (5)
1.一种铁路转向架用钢表面质量的控制方法,其特征在于,包括:
在加热工序中,连铸坯通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理,奥氏体化的温度控制在1145~1155℃;连铸坯出加热炉后进行粗除鳞;
在轧制工序中,分别在包括粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、以及展宽轧制后的第1道次进行除鳞操作;
精轧采用TMCP轧制技术,轧制前两个道次除鳞,二次开轧温度控制为800~950℃,终轧780~900℃;入水温度确保Ar3﹢20℃~Ar3﹢30℃;
钢板返红温度控制在500~610℃,辊速控制在0.5~1.0m/s,加速度控制在0.006~0.010m/s2;
钢板上冷床冷却至300℃时进行温矫直。
2.根据权利要求1所述的铁路转向架用钢表面质量的控制方法,其特征在于,连铸坯连铸过程中采用弱冷模式的二次冷却,并控制动态轻压下在水平段压下。
3.根据权利要求2所述的铁路转向架用钢表面质量的控制方法,其特征在于,连铸坯浇筑的过热度为20~30度。
4.根据权利要求1所述的铁路转向架用钢表面质量的控制方法,其特征在于,连铸坯由以下质量百分比的成分组成:C:0.060~0.100%,Si:0.20~0.40%,Mn:1.10~1.30%,P:≤0.015%,S:≤0.0020%,Ni:0.18~0.28%,Cr:0.45~0.55%,Cu:0.28~0.35%,Al:0.015~0.060%,Nb:0.020~0.030%,Mo:≤0.10%,V:0.030~0.050%,Zr:≤0.15%,Ti:0.006~0.015%,Ca:0.0010~0.0030%,余量的Fe及杂质。
5.根据权利要求4所述的铁路转向架用钢,其特征在于,温矫直后的钢板金相组织为大部分的铁素体和少量的珠光体构成,珠光体均匀的分布在铁素体基体内。
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