CN113943891A - 一种出口俄罗斯的高冲击钢轨及其制备方法 - Google Patents

一种出口俄罗斯的高冲击钢轨及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113943891A
CN113943891A CN202111080826.XA CN202111080826A CN113943891A CN 113943891 A CN113943891 A CN 113943891A CN 202111080826 A CN202111080826 A CN 202111080826A CN 113943891 A CN113943891 A CN 113943891A
Authority
CN
China
Prior art keywords
percent
steel rail
temperature
heat treatment
export
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111080826.XA
Other languages
English (en)
Inventor
薛虎东
梁正伟
边影
董捷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Original Assignee
Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baotou Iron and Steel Group Co Ltd filed Critical Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority to CN202111080826.XA priority Critical patent/CN113943891A/zh
Publication of CN113943891A publication Critical patent/CN113943891A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0263—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种出口俄罗斯的高冲击钢轨，其质量百分含量的化学成分为：C 0.72～0.78％；Si 0.50～0.60％；Mn1.05～1.25％；Cr0.15～0.20％；V0.08～0.15％；P≤0.025％；S≤0.025％，N 0.0120～0.0150％；其余为Fe既不可避免的杂质，质量分数共计为100％。还公布了其制备方法。本发明的目的是提供一种出口俄罗斯的高冲击钢轨及其制备方法，制备的钢轨具有有良好强度和韧性配比及优异的耐磨性能钢轨，性能达到俄标耐低温钢轨要求。

Description

一种出口俄罗斯的高冲击钢轨及其制备方法
技术领域
本发明涉及冶金材料领域，尤其涉及一种出口俄罗斯的高冲击钢轨及其制备方法。
背景技术
随着铁路建设线路的延伸，钢轨出口贸易增加，研发适应低温严寒环境的钢轨势在必行，我国北方地区冬季气候严寒，部分地区最低可达-40℃以下，国内主要在这些区域铺设低碳韧性好的U71Mn热轧钢轨，如青藏铁路铺设包钢的 U71Mn(青)钢轨。但俄罗斯国土多数位于北极，常年大部分地区处于严寒，可达-60℃以下。这些地方的钢轨长时间在低温服役，低温使得钢轨的钢材和焊缝脆性进一步增加，严重影响铁路运行的安全。目前，国内外钢轨中只有俄罗斯标准明确耐低温钢轨技术条件。要求生产的钢轨在-60℃仍具有优异的冲击韧性。国内钢轨生产厂都未见成功生产出ГОСТР51685-2013标准中耐低温钢轨。众所周知，钢轨钢属于高碳钢，碳含量在0.65％以上，碳含量的增加，钢材韧塑性下降。可俄罗斯标准针对耐低温钢轨具有独特的成分设计和生产工艺，这就需要研究并开发满足俄标低温韧性优异的钢轨。
随着铁路建设的发展，钢轨出口贸易增加，俄罗斯提出俄标耐低温钢轨采购需求。目前包钢现已具备俄标P65断面生产能力，并且已经批量生产P65断面钢轨。所以研发出俄标耐低温(-60℃)钢轨材质，可抢占市场先机，为企业带来积极的社会效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种出口俄罗斯的高冲击钢轨及其制备方法，制备的钢轨具有有良好强度和韧性配比及优异的耐磨性能钢轨，性能达到俄标耐低温钢轨要求。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种出口俄罗斯的高冲击钢轨，其质量百分含量的化学成分为：C 0.72～0.78％；Si 0.50～0.60％；Mn1.05～1.25％；Cr0.15～0.20％；V0.08～0.15％；P ≤0.025％；S≤0.025％，N 0.0120～0.0150％；其余为Fe既不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
进一步的，其质量百分含量的化学成分为：C 0.75％；Si 0.53％；Mn1.18％；Cr0.10％；V0.08％；P0.010％；S0.005％，N 0.0127％；其余为Fe既不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
进一步的，其质量百分含量的化学成分为：C 0.76％；Si 0.52％；Mn1.15％；Cr0.14％；V0.10％；P0.019％；S0.005％，N 0.0152％；其余为Fe既不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
进一步的，其质量百分含量的化学成分为：C 0.72％；Si 0.55％；Mn1.12％；Cr0.19％；V0.12％；P0.010％；S0.003％，N 0.0145％；其余为Fe既不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
一种出口俄罗斯的高冲击钢轨的制备方法，包括冶炼→加入VN、Cr合金元素→出钢→两辊轧制成20mm厚板材→加工成热处理板材→热处理→低温回火；
轧制工艺为：其钢锭加热温度1250℃；加热时长3.5小时；出炉温度为不低于1150℃，开轧温度≥1050℃，终轧温度910～940℃；
淬火冷却介质为高压风；热处理温度根据钢中的相变温度参数及工业设备实际能力结合确定；试验板材开始余热热处理温度为740℃～810℃，在线热处理120～160s后出热处理生产线，实际冷却段冷却速度2.5℃/s～5.5℃/s，后自然空冷至室温，然后在200℃保温6小时。
进一步的，冶炼采用真空保护。
该材料中所添加的主要合金元素VN、Si、Mn、Cr，目的是提高钢轨强度能力和相变转变温度适宜热处理线。该钢材中C成分设计，与Fe有较大的固溶度，具有固溶强化作用，提高钢材的强度和硬度，但是，C含量的增加将降低钢轨韧性，因此本发明C含量同时考虑技术性能要求，利用VN合金强化强度和硬度，因此C含量降低。Mn扩大奥氏体相区，增加钢的过冷奥氏体的稳定性，显著提高钢的淬透性。Si降低奥氏体到铁素体转变速度，提高钢的强度、弹性和抗回火稳定性，同时考虑到钢轨焊接性，Si含量不宜过高，因为Si传热性差，不利于钢轨焊接；Cr的加入提高钢轨强度，因为C含量的降低以及VN合金加入量的限制，为保证材料强度和硬度性能达到标准要求，加入微量的固溶强化元素Cr。 V具有细化晶粒的作用，目前研究已经表明，晶粒细化可同时提高钢的强度和韧性，但为了同时提高强度和低温冲击韧性，结合强化元素及技术标准中N元素要求，采用VN合金化元素加入。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明提供了一种出口俄罗斯高冲击钢轨材料的成分设计及轧制和热处理制备工艺和方法，利用VN、Cr合金元素以及热处理工艺提高钢轨强度、硬度，同时合理降低C含量，和回火工艺，保证材料的低温冲击韧性达到技术要求。本发明的成分设计和热处理具有独特的生产工艺，适合于大规模生产，具有良好的推广价值。
具体实施方式
钢材的生产工艺：75V炉料→25kg真空感应炉冶炼→加入VN、Cr等合金元素→出钢→轧制成20mm厚板材→加工成热处理板材→实验室淬火设备进行热处理→低温回火。各实施例化学成分如表1所示。
表1各实施例成分(质量百分数/％)
Figure RE-GDA0003384845350000041
所述钢轨轧制工艺为：其钢锭加热温度1250℃；加热时长3.5小时；出炉温度为不低于1150℃，开轧温度≥1050℃，终轧温度910～940℃。
淬火冷却介质为高压风。热处理温度根据钢中的相变温度参数及工业设备实际能力结合确定。试验板材开始余热热处理温度为740℃～810℃，在线热处理120～160s后出热处理生产线。实际冷却段冷却速度2.5℃/s～5.5℃/s，后自然空冷至室温。然后在200℃保温6小时。
热处理后钢材试样性能：其中拉伸试样规格为，直径d0＝10mm，标距L0＝5d0。踏面硬度在钢轨上随机取样，试样长度250mm，轨头顶面磨去0.5mm，测试点5 个，进行布氏硬度测试，计算平均值，试验温度为20℃土5℃，以上试样取样方法和位置及尺寸按照ГОСТР51685-2013标准。冲击取样位置在踏面中心，方向为纵向，尺寸为10mm×10mm×50mm，为AKU2型缺口。实验结果如表2所示。
表2各实施例力学性能
Figure RE-GDA0003384845350000042
Figure RE-GDA0003384845350000051
从2可以看出，各实施例具有良好强度、低温冲击韧性及力学性能，用其生产的钢轨满足俄标技术要求。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种出口俄罗斯的高冲击钢轨，其特征在于，其质量百分含量的化学成分为：C 0.72～0.78％；Si 0.50～0.60％；Mn1.05～1.25％；Cr0.15～0.20％；V0.08～0.15％；P≤0.025％；S≤0.025％，N 0.0120～0.0150％；其余为Fe既不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
2.根据权利要求1所述的出口俄罗斯的高冲击钢轨，其特征在于，其质量百分含量的化学成分为：C 0.75％；Si 0.53％；Mn1.18％；Cr0.10％；V0.08％；P0.010％；S0.005％，N0.0127％；其余为Fe既不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
3.根据权利要求1所述的出口俄罗斯的高冲击钢轨，其特征在于，其质量百分含量的化学成分为：C 0.76％；Si 0.52％；Mn1.15％；Cr0.14％；V0.10％；P0.019％；S0.005％，N0.0152％；其余为Fe既不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
4.根据权利要求1所述的出口俄罗斯的高冲击钢轨，其特征在于，其质量百分含量的化学成分为：C 0.72％；Si 0.55％；Mn1.12％；Cr0.19％；V0.12％；P0.010％；S0.003％，N0.0145％；其余为Fe既不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的出口俄罗斯的高冲击钢轨的制备方法，其特征在于，包括冶炼→加入VN、Cr合金元素→出钢→两辊轧制成20mm厚板材→加工成热处理板材→热处理→低温回火；
轧制工艺为：其钢锭加热温度1250℃；加热时长3.5小时；出炉温度为不低于1150℃，开轧温度≥1050℃，终轧温度910～940℃；
淬火冷却介质为高压风；热处理温度根据钢中的相变温度参数及工业设备实际能力结合确定；试验板材开始余热热处理温度为740℃～810℃，在线热处理120～160s后出热处理生产线，实际冷却段冷却速度2.5℃/s～5.5℃/s，后自然空冷至室温，然后在200℃保温6小时。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，冶炼采用真空保护。
CN202111080826.XA 2021-09-15 2021-09-15 一种出口俄罗斯的高冲击钢轨及其制备方法 Pending CN113943891A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111080826.XA CN113943891A (zh) 2021-09-15 2021-09-15 一种出口俄罗斯的高冲击钢轨及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111080826.XA CN113943891A (zh) 2021-09-15 2021-09-15 一种出口俄罗斯的高冲击钢轨及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113943891A true CN113943891A (zh) 2022-01-18

Family

ID=79328428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111080826.XA Pending CN113943891A (zh) 2021-09-15 2021-09-15 一种出口俄罗斯的高冲击钢轨及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113943891A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115449605A (zh) * 2022-09-22 2022-12-09 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种提高珠光体钢轨低温韧性的回火工艺

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07150235A (ja) * 1993-11-26 1995-06-13 Nippon Steel Corp 高強度、高延性、高靭性レールの製造法
JP2004043865A (ja) * 2002-07-10 2004-02-12 Nippon Steel Corp 延靭性に優れたパーライト系高強度レールおよびその製造方法
RU2410462C1 (ru) * 2009-08-03 2011-01-27 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Рельсовая сталь
RU2009149721A (ru) * 2009-12-30 2011-07-10 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU) Рельсовая сталь
CN105112786A (zh) * 2015-09-29 2015-12-02 燕山大学 一种超级珠光体钢轨钢及其制备方法
CN107208217A (zh) * 2015-01-23 2017-09-26 新日铁住金株式会社 钢轨
CN107779751A (zh) * 2017-10-31 2018-03-09 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 高速铁路用耐腐蚀钢轨及其生产方法
CN109023127A (zh) * 2018-10-23 2018-12-18 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 耐腐蚀高速铁路钢轨生产方法
CN109023126A (zh) * 2018-10-23 2018-12-18 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法
CN109402520A (zh) * 2018-11-02 2019-03-01 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种含稀土耐低温耐磨热处理钢轨及其制备方法
CN111041350A (zh) * 2019-11-28 2020-04-21 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种低温冲击性能高的轧态钢轨及其生产方法
JP2020070495A (ja) * 2018-10-26 2020-05-07 Ｊｆｅスチール株式会社 レールおよびその製造方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07150235A (ja) * 1993-11-26 1995-06-13 Nippon Steel Corp 高強度、高延性、高靭性レールの製造法
JP2004043865A (ja) * 2002-07-10 2004-02-12 Nippon Steel Corp 延靭性に優れたパーライト系高強度レールおよびその製造方法
RU2410462C1 (ru) * 2009-08-03 2011-01-27 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Рельсовая сталь
RU2009149721A (ru) * 2009-12-30 2011-07-10 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU) Рельсовая сталь
CN107208217A (zh) * 2015-01-23 2017-09-26 新日铁住金株式会社 钢轨
CN105112786A (zh) * 2015-09-29 2015-12-02 燕山大学 一种超级珠光体钢轨钢及其制备方法
CN107779751A (zh) * 2017-10-31 2018-03-09 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 高速铁路用耐腐蚀钢轨及其生产方法
CN109023127A (zh) * 2018-10-23 2018-12-18 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 耐腐蚀高速铁路钢轨生产方法
CN109023126A (zh) * 2018-10-23 2018-12-18 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法
JP2020070495A (ja) * 2018-10-26 2020-05-07 Ｊｆｅスチール株式会社 レールおよびその製造方法
CN109402520A (zh) * 2018-11-02 2019-03-01 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种含稀土耐低温耐磨热处理钢轨及其制备方法
CN111041350A (zh) * 2019-11-28 2020-04-21 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种低温冲击性能高的轧态钢轨及其生产方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘红等: "《工程材料》", 30 April 2019, 北京理工大学出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115449605A (zh) * 2022-09-22 2022-12-09 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种提高珠光体钢轨低温韧性的回火工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102134681B (zh) 一种锯片基体用钢及其制造方法
CN102534417B (zh) 一种含Mo的高性能桥梁耐候钢的制备方法
CN109457081B (zh) 一种稀土微合金化轴承钢及其制备方法
CN101660105B (zh) 强韧匹配良好的高强特厚调质钢板及其制造方法
CN110791715A (zh) 一种含铌钛耐大气腐蚀14.9级高强度螺栓用钢及其生产方法
CN106811700B (zh) 一种厚规格抗酸性x60ms热轧卷板及其制造方法
CN111041356B (zh) 一种含铌耐大气腐蚀14.9级高强度螺栓用钢及其生产方法
EP4261320A1 (en) High-strength and toughness free-cutting non-quenched and tempered round steel and manufacturing method therefor
CN105112782A (zh) 一种热轧态船用低温铁素体lt-fh40钢板及其生产方法
EP4414473A1 (en) High-strength steel with good weather resistance and manufacturing method therefor
CN111560556A (zh) 一种低成本耐硫酸腐蚀09CrCuSbRE热轧圆钢的制备方法
CN110938732A (zh) 一种含钛耐大气腐蚀14.9级高强度螺栓用钢及其生产方法
CN102766818B (zh) 一种基于动态碳配分原理的马氏体钢
CN102534384B (zh) 一种无Cr高性能耐候桥梁钢及其制备方法
CN101684539A (zh) 一种厚规格高韧性x70针状铁素体管线钢及制造方法
CN104451421A (zh) 一种高强韧性双金属带锯条背材用钢及其制备方法
CN111850399A (zh) 具有良好耐磨性耐蚀塑料模具钢及其制备方法
CN103667921B (zh) 沿厚度方向性能均匀的高强韧性厚钢板及其生产方法
CN101565800B (zh) 强韧性、强塑性的钢板及其制造方法
CN1080327A (zh) 低合金球磨机耐磨衬板及制造工艺
CN102747273A (zh) 一种含铌高锰无磁钢及其制备方法
CN114635072A (zh) 一种高寒地区耐低温钢轨生产方法
CN113943891A (zh) 一种出口俄罗斯的高冲击钢轨及其制备方法
CN100545290C (zh) 一种免热处理超细晶d级抽油杆用钢及生产方法
CN106636897A (zh) 一种低合金耐候钢及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination