CN112853217B - 一种高速动车转向架用钢及其冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速动车转向架用钢及其冶炼方法,涉及钢铁生产技术领域,其化学成分及质量百分比如下:C:0.11%~0.15%,Si:0.10%~0.30%,Mn:1.40%~1.50%,P≤0.013%,S≤0.0050%,Ni:0.10%~0.20%,Cr:0.10%~0.30%,Cu:0.10%~0.20%,Nb:0.030%~0.050%,Mo≤0.10%,V:0.01%~0.04%,Ti:0.006%~0.015%,Al:0.005%~0.015%,Mg:0.0008%~0.0015%,N:0.0050%,余量为Fe及不可避免的杂质。微合金化技术有效球化了硫化物夹杂、细化了钙铝酸盐夹杂物,细小的夹杂夹杂物强化了组织性能,满足了产品高疲劳寿命、焊接性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域,特别是涉及一种高速动车转向架用钢及其冶炼方法。
背景技术
随着我国经济进程加速,铁路运输得到了飞速的发展,车辆车速得到了大幅度的提高,其中大于300公里/小时的车辆已经成为主要的人员运输方式。高速铁路的发展的离不开高质量钢铁的应用,其中高速动车转向架用钢一直是高速动车的核心配件,其性能要求较高的抗疲劳性能及焊接性能。目前,我国高速动车转向架用钢主要依赖进口,提高钢材质量,完成高端产品的国产替代,实现大国重器的核心技术势在必行。
发明内容
本发明针对上述技术问题,克服现有技术的缺点,提供一种高速动车转向架用钢,其化学成分及质量百分比如下:C:0.11%~0.15%,Si:0.10%~0.30%,Mn:1.40%~1.50%,P≤0.013%,S≤0.0050%,Ni:0.10%~0.20%,Cr:0.10%~0.30%,Cu:0.10%~0.20%,Nb:0.030%~0.050%,Mo≤0.10%,V:0.01%~0.04%,Ti:0.006%~0.015%,Al:0.005%~0.015%,Mg:0.0008%~0.0015%,N:0.0050%,余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明进一步限定的技术方案是:
前所述的一种高速动车转向架用钢,其化学成分及质量百分比如下:C:0.11%~0.13%,Si:0.10%~0.20%,Mn:1.40%~1.45%,P≤0.013%,S≤0.0030%,Ni:0.10%~0.15%,Cr:0.10%~0.20%,Cu:0.10%~0.15%,Nb:0.030%~0.040%,Mo≤0.10%,V:0.01%~0.02%,Ti:0.006%~0.012%,Al:0.005%~0.010%,Mg:0.0008%~0.0013%,N≤0.0050%,余量为Fe及不可避免的杂质。
前所述的一种高速动车转向架用钢,其化学成分及质量百分比如下:C:0.12%~0.15%,Si:0.20%~0.30%,Mn:1.42%~1.50%,P≤0.013%,S≤0.0020%,Ni:0.12%~0.20%,Cr:0.21%~0.30%,Cu:0.12%~0.20%,Nb:0.041%~0.050%,Mo≤0.10%,V:0.03%~0.04%,Ti:0.008%~0.015%,Al:0.008%~0.015%,Mg:0.0010%~0.0015%,N≤0.0050%,余量为Fe及不可避免的杂质。
前所述的一种高速动车转向架用钢,其化学成分及质量百分比如下:C:0.12%~0.14%,Si:0.12%~0.26%,Mn:1.41%~1.49%,P≤0.010%,S≤0.0020%,Ni:0.11%~0.19%,Cr:0.12%~0.29%,Cu:0.11%~0.19%,Nb:0.031%~0.039%,Mo≤0.10%,V:0.011%~0.029%,Ti:0.009%~0.013%,Al:0.007%~0.013%,Mg:0.0009%~0.0013%,N≤0.0050%,余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明的另一目的在于提供一种高速动车转向架用钢的冶炼方法,包括以下步骤:
S1、铁水采用KR法进行脱硫预处理,扒渣后入转炉吹炼,确保入炉铁水硫含量≤0.0020%;
S2、采用顶底复吹方式进行吹炼,使用自产废钢,镍、铜合金随废钢一起加入转炉,出钢温度1660~1700℃,转炉出钢采用强脱氧合金化操作,钢水覆盖钢包底部后加入高纯石墨碳材脱氧,随后加入预熔精炼渣4~5kg/t钢,杂灰0.8~1.6kg/t钢,最后加入高碳铬铁、锰铁、硅铁及铝块,炉后取样Al:0.020%~0.040%;出钢结束后氩气流量调整到500~600NL/min,保证渣面及合金全部熔化,渣面熔化后向渣面喂入纯钙线,去除炉渣中气体含量,处理结束后钢水吊运至LF炉;
S3、钢水吊运LF炉后进行测温调温处理,保证钢水温度到达1620~1640℃,然后向钢包底部喂入铝线,对钢水进行脱氧,钢水定氧<10ppm后进行炉渣微脱氧处理,炉渣微脱氧过程中不加入铝系脱氧剂,保证硫含量满足成分要求,对钢水进行合金化处理;
S4、钢水到达RH进行真空处理,真空保持时间≥15min,真空结束后进行钢水定氧,确保钢水氧含量≤5ppm,钢包到喂丝位喂入镁铝线处理,镁处理结束后静搅时间≥12min;
S5、钢水静搅后吊运至连铸进行浇铸,采用透气水口,保证浇铸顺利,采用电磁搅拌及动态轻压下工艺,坯料堆冷48小时后检查表面质量并进行处理保证符合要求。
前所述的一种高速动车转向架用钢的冶炼方法,步骤S4,镁铝线的镁含量为10%~15%,镁处理结束后镁含量为:0.0010%~0.0020%。
本发明的有益效果是:
(1)本发明采用吹氧转炉冶炼并经LF+RH精炼处理,采用镁铝线进行真空后处理,镁处理后静搅镇静,经板坯连铸浇铸获得洁净度高的铸坯,微合金化技术有效球化了硫化物夹杂、细化了钙铝酸盐夹杂物,细小的夹杂夹杂物强化了组织性能,满足了产品高疲劳寿命、焊接性能要求,满足了客户要求;
(2)本发明采用KR法工艺,保证了入炉铁水硫的稳定性,采用自产废钢避免了外来增硫条件,通过转炉高温出钢及全脱氧高温化渣工艺,炉后底搅工艺及化渣技术得到了转炉去硫工艺的实现;
(3)本发明中LF独特处理过程稳定了钢水铝含量,避免了夹杂物转化,保证了钢水以Al2O3固态夹杂物为主的夹杂物形态;
(4)本发明中高真空条件降低了钢水中游离氧含量,通过镁处理有效去除了钢水中含氧复合夹杂物中的氧,保证了夹杂物的变形,得到大多数小于10μm的夹杂物,夹杂物在钢中变害为益;
(5)本发明采用镁系成分的钢板,在组织转化过程中,镁质改质的析出物,成为了非均质形核核心,分割晶粒、细化组织、改善性能;
(6)本发明中镁处理后,钢中溶解氧含量得到明显降低,与铝系夹杂形成镁铝尖晶石类夹杂物,细小弥散在钢的基体中,提升钢的强度与质量,镁与硫结合形成MgS夹杂物,有效球化了A类夹杂物,改善了MnS夹杂物对钢材性能的危害。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种高速动车转向架用钢,其化学成分及质量百分比如下:C:0.12%,Si:0.15%,Mn:1.43%,P:0.008%,S:0.0013%,Ni:0.13%,Cr:0.16%,Cu:0.13%,Nb:0.036%,Mo:0.03%,V:0.017%,Ti:0.009%,Al:0.008%,Mg:0.0011%,N:0.0026%,余量为Fe及不可避免的杂质。
其冶炼方法,包括以下步骤:
S1、铁水采用KR法进行脱硫预处理,扒渣后入转炉吹炼,确保入炉铁水硫含量0.0020%;
S2、采用顶底复吹方式进行吹炼,使用自产废钢,镍、铜合金随废钢一起加入转炉,出钢温度1675℃,转炉出钢采用强脱氧合金化操作,钢水覆盖钢包底部后加入高纯石墨碳材脱氧,随后加入预熔精炼渣4kg/t钢,杂灰1.4kg/t钢,最后加入高碳铬铁、锰铁、硅铁及铝块,炉后取样Al:0.036%;出钢结束后氩气流量调整到550NL/min,保证渣面及合金全部熔化,渣面熔化后向渣面喂入纯钙线,去除炉渣中气体含量,处理结束后钢水吊运至LF炉;
S3、钢水吊运LF炉后进行测温调温处理,保证钢水温度到达1628℃,然后向钢包底部喂入铝线,对钢水进行脱氧,钢水定氧6ppm后进行炉渣微脱氧处理,炉渣微脱氧过程中不加入铝系脱氧剂,保证硫含量满足成分要求,对钢水进行合金化处理;
S4、钢水到达RH进行真空处理,真空保持时间18min,真空结束后进行钢水定氧,钢水氧含量5ppm,钢包到喂丝位喂入镁铝线处理,镁铝线的镁含量为12%,镁处理结束后静搅时间15min,镁处理结束后镁含量为:0.0013%;
S5、钢水静搅后吊运至连铸进行浇铸,采用透气水口,保证浇铸顺利,采用电磁搅拌及动态轻压下工艺,坯料堆冷48小时后检查表面质量并进行处理保证符合要求。
实施例2
本实施例提供的一种高速动车转向架用钢,与实施例1的区别在于,其化学成分及质量百分比如下:C:0.13%,Si:0.27%,Mn:1.48%,P:0.009%,S:0.0012%,Ni:0.19%,Cr:0.26%,Cu:0.17%,Nb:0.045%,Mo:0.02%,V:0.031%,Ti:0.011%,Al:0.009%,Mg:0.0012%,N:0.0037%,余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例3
本实施例提供的一种高速动车转向架用钢,与实施例1的区别在于,其化学成分及质量百分比如下:C:0.12%,Si:0.19%,Mn:1.46%,P:0.007%,S:0.0012%,Ni:0.17%,Cr:0.21%,Cu:0.17%,Nb:0.036%,Mo:0.03%,V:0.019%,Ti:0.011%,Al:0.0093%,Mg:0.0012%,N:0.0035%,余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例1-3所得钢板的夹杂物情况如下表1:
表1各实施例产品夹杂物情况
实施例 | A类 | B类 | C类 | D类 |
1 | 0 | 0.5 | 0 | 0.5 |
2 | 0 | 0.5 | 0 | 0.5 |
3 | 0 | 0.5 | 0 | 0.5 |
。
由此可见,本发明以提升产品洁净度为基础,以细化组织晶粒度提升产品性能为根本,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、耐候性能等进行了全面提升,全面对标国际先进产品,采用镁微合金化技术,改善内生夹杂物的形态,从而提高产品的内部质量,改善奥氏体形核机理,有效细化组织晶粒度,得到了以铁素体+珠光体为主的组织形态,从而提高产品的内部质量,改善产品性能。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种高速动车转向架用钢,其特征在于:其化学成分及质量百分比如下:C:0.11%~0.15%,Si:0.10%~0.30%,Mn:1.40%~1.50%,P≤0.013%,S≤0.0050%,Ni:0.10%~0.20%,Cr:0.10%~0.30%,Cu:0.10%~0.20%,Nb:0.030%~0.050%,Mo≤0.10%,V:0.01%~0.04%,Ti:0.006%~0.015%,Al:0.005%~0.015%,Mg:0.0008%~0.0015%,N≤0.0050%,余量为Fe及不可避免的杂质;
冶炼方法包括以下步骤:
S1、铁水采用KR法进行脱硫预处理,扒渣后入转炉吹炼,确保入炉铁水硫含量≤0.0020%;
S2、采用顶底复吹方式进行吹炼,使用自产废钢,镍、铜合金随废钢一起加入转炉,出钢温度1660~1700℃,转炉出钢采用强脱氧合金化操作,钢水覆盖钢包底部后加入高纯石墨碳材脱氧,随后加入预熔精炼渣4~5kg/t钢,杂灰0.8~1.6kg/t钢,最后加入高碳铬铁、锰铁、硅铁及铝块,炉后取样Al:0.020%~0.040%;出钢结束后氩气流量调整到500~600NL/min,保证渣面及合金全部熔化,渣面熔化后向渣面喂入纯钙线,去除炉渣中气体含量,处理结束后钢水吊运至LF炉;
S3、钢水吊运LF炉后进行测温调温处理,保证钢水温度到达1620~1640℃,然后向钢包底部喂入铝线,对钢水进行脱氧,钢水定氧<10ppm后进行炉渣微脱氧处理,炉渣微脱氧过程中不加入铝系脱氧剂,保证硫含量满足成分要求,对钢水进行合金化处理;
S4、钢水到达RH进行真空处理,真空保持时间≥15min,真空结束后进行钢水定氧,确保钢水氧含量≤5ppm,钢包到喂丝位喂入镁铝线处理,镁处理结束后静搅时间≥12min;
S5、钢水静搅后吊运至连铸进行浇铸,采用透气水口,保证浇铸顺利,采用电磁搅拌及动态轻压下工艺,坯料堆冷48小时后检查表面质量并进行处理保证符合要求。
2.根据权利要求1所述的一种高速动车转向架用钢,其特征在于:其化学成分及质量百分比如下:C:0.11%~0.13%,Si:0.10%~0.20%,Mn:1.40%~1.45%,P≤0.013%,S≤0.0030%,Ni:0.10%~0.15%,Cr:0.10%~0.20%,Cu:0.10%~0.15%,Nb:0.030%~0.040%,Mo≤0.10%,V:0.01%~0.02%,Ti:0.006%~0.012%,Al:0.005%~0.010%,Mg:0.0008%~0.0013%,N≤0.0050%,余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高速动车转向架用钢,其特征在于:其化学成分及质量百分比如下:C:0.12%~0.15%,Si:0.20%~0.30%,Mn:1.42%~1.50%,P≤0.013%,S≤0.0020%,Ni:0.12%~0.20%,Cr:0.21%~0.30%,Cu:0.12%~0.20%,Nb:0.041%~0.050%,Mo≤0.10%,V:0.03%~0.04%,Ti:0.008%~0.015%,Al:0.008%~0.015%,Mg:0.0010%~0.0015%,N≤0.0050%,余量为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种高速动车转向架用钢,其特征在于:其化学成分及质量百分比如下:C:0.12%~0.14%,Si:0.12%~0.26%,Mn:1.41%~1.49%,P≤0.010%,S≤0.0020%,Ni:0.11%~0.19%,Cr:0.12%~0.29%,Cu:0.11%~0.19%,Nb:0.031%~0.039%,Mo≤0.10%,V:0.011%~0.029%,Ti:0.009%~0.013%,Al:0.007%~0.013%,Mg:0.0009%~0.0013%,N≤0.0050%,余量为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种高速动车转向架用钢,其特征在于:所述步骤S4,所述镁铝线的镁含量为10%~15%,镁处理结束后镁含量为:0.0010%~0.0020%。
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