CN112680653A

CN112680653A - 一种高强度铁路货车螺栓用钢及其制造方法

Info

Publication number: CN112680653A
Application number: CN202011291116.7A
Authority: CN
Inventors: 寿先涛; 陈振芳; 王鲁义
Original assignee: Lianfeng Steel Zhangjiagang Co Ltd
Current assignee: Lianfeng Steel Zhangjiagang Co Ltd
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2021-04-20

Abstract

本发明公开了一种高强度铁路货车螺栓用钢及其制造方法，所述铁路货车螺栓用钢包括以下组份，C:0.35‑0.44%、Si:0.25‑0.35%、Mn:0.50‑0.80%、P:≤0.020%、S:≤0.020%、N:0.01‑0.02%、Al:0.02‑0.03%、Mo:≤0.10%、V:≤0.03%、Cu:≤0.20%、Cr:0.95‑1.15%、H:≤2.0ppm、O:≤15ppm，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明的钢材实现了钢材综合力学性能优良的要求；降低了非金属B类和DS类夹杂物。

Description

一种高强度铁路货车螺栓用钢及其制造方法

技术领域

本发明属于钢材加工领域，具体涉及一种高强度铁路货车螺栓用钢及其制造方法。

背景技术

钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成的一定形状、尺寸和性能的材料。大部分钢材加工都是通过压力加工，使被加工的钢(坯、锭等)产生塑性变形。纵观国内铁路货车螺栓用钢材，机械性能没有优势，且抗压性能一般，不适合高强度应用。随着国家“节能、减排”的总体战略要求，各机械厂均在零部件高强度抗压性能方面下大力气研究和实施，而铁路货车螺栓作为重要零部件，是重要的研究对象，要在保证性能的前提下要进行高强度抗压研究，其中有效的手段是提高材料的性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高强度铁路货车螺栓用钢及其制造方法，以解决现有技术中存在的钢材强度不足，不适用于铁路货车螺栓使用的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高强度铁路货车螺栓用钢，包括以下组份，C:0.35-0.44%、Si:0.25-0.35%、Mn:0.50-0.80%、P:≤0.020%、S:≤0.020%、N:0.01-0.02%、Al:0.02-0.03%、Mo:≤0.10%、V:≤0.03%、Cu:≤0.20%、Cr:≤0.95-1.15%、H:≤2.0 ppm、O:≤15 ppm，其余为Fe及不可避免的杂质。

一种高强度铁路货车螺栓用钢的制备方法，包括以下步骤：将铁水和废钢一起依次经过转炉吹炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、缓冷、加热、轧制、冷却和精整得到螺栓用钢；所述铁水和废钢的原料包括C:0.35-0.44%、Si:0.25-0.35%、Mn:0.50-0.80%、P:≤0.020%、S:≤0.020%、N:0.01-0.02%、Al:0.02-0.03%、Mo:≤0.10%、V:≤0.03%、Cu:≤0.20%、Cr:≤0.95-1.15%、H:≤2.0 ppm、O:≤15 ppm，其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，所述转炉吹炼的供氧强度为3.4-4.0m³/min·t，供氧时间为10-14min；所述转炉吹炼的终点要求为：C:0.12-0.20%，P≤0.020%，T≥1600℃。

进一步的，转炉吹炼后的转炉出钢过程包括：向钢包中依次加入铝1.0-1.1kg/t进行预脱氧、石灰300kg/炉和促净剂200kg/炉进行造渣。

进一步的，所述LF精炼的条件包括LF的白渣保持时间≥10min，精炼时间：45-60min；所述LF精炼的出站温度为1575-1590℃且吊包前5min不得添加任何合金。

进一步的，所述VD真空处理的过程包括：

将LF精炼过程得到的钢包送达至VD站；

对钢包进行抽真空，抽真空的条件为VD真空度达到≤67Pa，且保持时间≥10min；

对抽真空后的钢包进行破真空软吹，软吹时间≥15min，抽真空后的，软吹流量为10-15NL/min，且钢水液面不得裸露。

进一步的，所述连铸的条件包括：

浇铸温度控制在1515-1525℃；中包长水口氩气流量≥40NL/min；保护渣使用量2.0kg/t；拉速为1.05m/min；电磁搅拌采用首搅I=400A，f =2Hz，末搅I=400A，f=10Hz的工艺参数；浇铸过热度为20-30℃。

进一步的，所述加热的条件包括：

钢坯加热时，加热二段温度控制在1150-1180℃，均热段控制在1155-1175℃，加热总时间≥300min，出炉温度≥1100℃。

进一步的，所述轧制的条件包括：初轧温度1000～1050℃，终轧温度850～900℃，入冷床温度800～850℃。

进一步的，所述精整的过程包括：将轧制后的圆钢冷却至室温，按0.2mm×0.2mm×25mm漏磁探伤、GB/T 4162 B级进行超声探伤，漏磁探伤不合的圆钢进行人工表面修磨，超声探伤不合的圆钢缺陷部位予以切除，最终得到表面内部质量合格的圆钢。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明通过设计严格的化学成分，钢材均匀性好、产品性能波动范围减小；加强真空脱气精炼，使钢材纯净度高，从而减少钢中非金属夹杂物的数量，使其微细分散化，提高了钢的热镦性和改善表面质量；实现了钢材综合力学性能优良的要求，适用于铁路货车螺栓使用；本发明降低了非金属B类和DS类夹杂物。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员可以更好地理解本发明方案，下面对本发明实例中的技术方案进行清楚、完整的描述。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

实施例1

一种高强度铁路货车螺栓用钢的制备方法，包括以下步骤：

将铁水和废钢一起依次经过转炉吹炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、缓冷、加热、轧制、冷却和精整得到螺栓用钢；铁水和废钢的组份如下：C:0.37%、Si:0.30%、Mn:0.65%、P:0.014%、S:0.010%、N:0.013%、Al:0.028%、Mo:0.02%、V:0.01%、Cu:0.10%、Cr:1.08%、H:1.5ppm、O:15ppm，其余为Fe及不可避免的杂质。

转炉吹炼过程中的供氧强度为3.4-4.0m³/min·t，供氧时间为10-14min；转炉吹炼的终点要求为：C:0.12-0.20%，P:≤0.010%，T:≥1600℃；转炉吹炼后进行转炉出钢处理：包括向转炉吹炼后的炉中依次加入铝1.0-1.1kg/t进行预脱氧、石灰300kg/炉和促净剂200kg/炉造渣。

LF精炼的条件包括白渣保持时间≥10min，精炼时间:45-60min；LF精炼的出站温度为1575-1590℃且吊包前5min不得添加任何合金。

VD真空处理的过程中VD真空度≤67Pa，且保持时间≥10min,软吹时间≥15min，软吹流量为10-15NL/min，以不裸露钢水为标准；出站温度控制在1540-1555℃。

连铸时，连铸参考液相线温度1495℃，浇铸过热度控制在20-30℃；浇铸温度控制在1515-1525℃。中包长水口氩气流量≥40NL/min。保护渣使用量按2.0kg/t，拉速为1.05m/min。电磁搅拌装置MEMS与FEMS同时开启。电磁搅拌采用首搅I=400A，f =2Hz，末搅I=400A，f=10Hz的工艺参数。

钢坯加热时，加热二段温度控制在1150-1180℃，均热段控制在1155-1175℃，加热总时间≥300分钟，出炉温度≥1100℃。

轧制的条件包括：初轧温度1000-1050℃，终轧温度850-900℃，入冷床温度800-850℃。

精整的过程包括：将轧制后的圆钢冷却至室温，按0.2mm×0.2mm×25mm漏磁探伤、GB/T 4162 B级进行超声探伤，漏磁探伤不合的圆钢进行人工表面修磨，超声探伤不合的圆钢缺陷部位予以切除，最终得到表面内部质量合格的圆钢。

实施例2

一种高强度铁路货车螺栓用钢，包括以下组份，C:0.42%、Si:0.35%、Mn:0.80%、P:0.016%、S:0.012%、N:0.010%、Al:0.021%、Mo:0.04%、V:0.03%、Cu:0.150%、Cr:1.15%、H:2.0ppm、O:15ppm，其余为Fe及不可避免的杂质。实施例2与实施例1制备方法相同。

实施例3

一种高强度铁路货车螺栓用钢，包括以下组份，C:0.35%、Si: 0.25%、Mn:0.54%、P:0.015%、S:0.010%、N:0.016%、Al:0.029%、Mo:0.02%、V:0.01%、Cu:0.15%、H:1.3ppm、O:14ppm、Cr:1.10%，其余为Fe及不可避免的杂质。实施例3与实施例1制备方法相同。

本发明制备的高强度铁路货车螺栓用钢可以达到10.9级以上强度等级要求，主要用于制作铁路货车打边门上用的紧固螺栓。

本发明通过设计严格的化学成分，钢材均匀性好、产品性能钢中非金属夹杂物的数量，使其微细分散化，提高了钢的热镦性波动范围减小；加强真空脱气精炼，使钢材纯净度高，从而减少了和改善表面质量；实现了钢材综合力学性能优良的要求；通过制定合理脱氧工艺及渣系，控制了钢中非金属夹杂物形态，达到了降低非金属夹杂物B类、DS类水平。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种高强度铁路货车螺栓用钢，其特征在于，包括以下组份，C:0.35-0.44%、Si:0.25-0.35%、Mn:0.50-0.80%、P:≤0.020%、S:≤0.020%、N:0.01-0.02%、Al:0.02-0.03%、Mo:≤0.10%、V:≤0.03%、Cu:≤0.20%、Cr:≤0.95-1.15%、H:≤2.0 ppm、O:≤15 ppm，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.一种高强度铁路货车螺栓用钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将铁水和废钢一起依次经过转炉吹炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、缓冷、加热、轧制、冷却和精整得到螺栓用钢；所述铁水和废钢的原料包括C:0.35-0.44%、Si:0.25-0.35%、Mn:0.50-0.80%、P:≤0.020%、S:≤0.020%、N:0.01-0.02%、Al:0.02-0.03%、Mo:≤0.10%、V:≤0.03%、Cu:≤0.20%、Cr:≤0.95-1.15%、H:≤2.0ppm、O:≤15ppm，其余为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的一种高强度铁路货车螺栓用钢的制备方法，其特征在于：所述转炉吹炼的供氧强度为3.4-4.0m³/min·t，供氧时间为10-14min；所述转炉吹炼的终点要求为：C:0.12-0.20%，P:≤0.020%，T:≥1600℃。

4.根据权利要求2所述的一种高强度铁路货车螺栓用钢的制备方法，其特征在于：转炉吹炼后的转炉出钢过程包括：向钢包中依次加入铝1.0-1.1kg/t进行预脱氧、石灰300kg/炉和促净剂200kg/炉造渣。

5.根据权利要求2所述的一种高强度铁路货车螺栓用钢的制备方法，其特征在于，所述LF精炼的条件包括LF的白渣保持时间≥10min，精炼时间：45-60min；所述LF精炼的出站温度为1575-1590℃且吊包前5min不得添加任何合金。

6.根据权利要求2所述的一种高强度铁路货车螺栓用钢的制备方法，其特征在于：所述VD真空处理的过程包括：

将LF精炼过程得到的钢包送达至VD站；

对抽真空后的钢包进行破真空软吹，软吹时间≥15min，软吹流量为10-15NL/min，且钢水液面不得裸露。

7.根据权利要求2所述的一种高强度铁路货车螺栓用钢的制备方法，其特征在于：所述连铸的条件包括：

8.根据权利要求2所述的一种高强度铁路货车螺栓用钢的制备方法，其特征在于：所述加热的条件包括：

钢坯加热时，加热二段温度控制在1150-1180℃，均热段控制在1155-1175℃，加热总时间≥300分钟，出炉温度≥ 1100℃。

9.根据权利要求2所述的一种高强度铁路货车螺栓用钢的制备方法，其特征在于：所述轧制的条件包括：初轧温度1000～1050℃，终轧温度850～900℃，入冷床温度800～850℃。

10.根据权利要求2所述的一种高强度铁路货车螺栓用钢的制备方法，其特征在于：所述精整的过程包括：将轧制后的圆钢冷却至室温，按0.2mm×0.2mm×25mm漏磁探伤、GB/T4162 B级进行超声探伤，漏磁探伤不合的圆钢进行人工表面修磨，超声探伤不合的圆钢缺陷部位予以切除，最终得到表面内部质量合格的圆钢。