CN116555684A - 一种钒微合金化高强贝氏体钢轨及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钒微合金化高强贝氏体钢轨，其质量百分数的化学成分包括：C：0.16～0.25％；Si：0.80～1.20％；Mn：1.60～2.45％；P≤0.022％；S≤0.015％；V：0.05～0.09％；Cr：0.60～1.20％；Ni：0.030.08％；Mo：0.30～0.40％，其余为Fe及不可避免的杂质，还公布了其制造方法，本发明通过添加V合金化来替代部分Ni合金含量，从而调整并优化贝氏体钢轨成分范围，降低生产成本，优化钢轨组织结构，保证钢轨性能满足屈服强度≥1000MPa、抗拉强度≥1280MPa，延伸率≥12％，踏面硬度370～440HBW，室温冲击功≥70J。
Description
技术领域
本发明涉及钢轨生产及应用领域，尤其涉及一种钒微合金化高强贝氏体钢轨及其制造方法。
背景技术
我国铁路正面向高速化、大运量化发展，对于钢轨的耐磨性、韧性和安全性等指标逐步提升，铁路线一般使用U75V和U71Mn作为道岔钢轨，但随着客货混运和货运重载线路的不断发展，对道岔的使用寿命提出了更高的要求，尖轨和辙叉在车轮强大的冲击下，接触应力达到甚至超过1400MPa，接触表面经常出现剥离掉块的显现，是钢轨使用寿命受到很大的影响，采用贝氏体辙叉钢轨在保证高强度的条件下，任然能保持很高的韧性，极大的延长辙叉钢轨使用寿命，相比珠光体型道岔钢轨，使用寿命可提高3倍以上，并且韧性的提高，极大的保证了列车的运行安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种钒微合金化高强贝氏体钢轨及其制造方法，再传统贝氏体钢轨的成分范围基础上，通过添加V合金化来替代部分Ni合金含量，从而调整并优化贝氏体钢轨成分范围，降低生产成本，优化钢轨组织结构，保证钢轨性能满足屈服强度≥1000MPa、抗拉强度≥1280MPa，延伸率≥12％，踏面硬度370～440HBW，室温冲击功≥70J的技术指标要求。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种钒微合金化高强贝氏体钢轨，所述贝氏体钢轨质量百分数计其化学成分包括：C：0.16～0.25％；Si：0.80～1.20％；Mn：1.60～2.45％；P≤0.022％；S≤0.015％；V：0.05～0.09％；Cr：0.60～1.20％；N i：0.030.08％；Mo：0.30～0.40％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种钒微合金化高强贝氏体钢轨的制造方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水中的硫含量≤0.015％(优选0.011％)，磷含量≤0.022％(优选0.10％)；
2)转炉冶炼：控制出钢C含量≥0.08％，出钢温度≥1550℃，出钢后加入白灰、硅钙钡和萤石，进行脱氧和对炉渣改质，出钢过程中保证吹氩效果，钢水精炼就位时顶渣没有结坨现象；
3)LF炉精炼：根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作；
4)VD真空脱气：深真空脱气时间≥15mi n，真空脱气后软吹≥18mi n，软吹过程氩气流量稳定，钢液蠕动并无裸露；
5)连铸：连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，二冷段采用弱冷配水，全程恒拉速操作，拉速0.60m/mi n，开启铸机电磁搅拌和轻压下，保证铸坯质量。
6)钢坯加热：加热时间≥4小时，加热温度≥1200℃；
7)钢坯轧制：开轧温度1150～1250℃，终轧温度900～980℃，钢坯经过13道次轧制，终轧后进入冷床以0.3℃/s的冷速冷却至室温，采用260℃+24小时回火热处理，钢轨回火热处理后缓慢冷却至室温。
进一步的，所制造的贝氏体钢轨钢轨性能满足屈服强度≥1000MPa、抗拉强度≥1280MPa，延伸率≥12％，踏面硬度370～440HBW，室温冲击功≥70J。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
钢轨冷却至室温后检测力学性能，满足保证钢轨性能满足屈服强度≥1000MPa、抗拉强度≥1280MPa，延伸率≥12％，踏面硬度370～440HBW，室温冲击功≥70J的技术指标要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例子对本发明作进一步的详细说明，以便于更加清楚地了解本发明。
对比例1
本发明的生产方法用于特定成分范围的贝氏体钢轨，这种特定贝氏体钢轨质量百分数计其化学成分包括：C：0.20％；Si：0.90％；Mn：2.20％；P：0.012％；S：0.008％；Cr：0.90％；Ni：0.60％；Mo：0.38％，其余为Fe及不可避免的杂质。
具体生产步骤：
1)铁水预处理：铁水中的硫含量0.011％，磷含量0.10％。
2)转炉冶炼：控制出钢C含量0.10％，出钢温度1560℃，出钢后加入白灰、硅钙钡和萤石，进行脱氧和对炉渣改质，出钢过程中保证吹氩效果，钢水精炼就位时顶渣没有结坨现象。
3)LF炉精炼：根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作。
4)VD真空脱气：深真空脱气时间16mi n，真空脱气后软吹18mi n，软吹过程氩气流量稳定，钢液蠕动并无裸露。
5)连铸：连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，二冷段采用弱冷配水，全程恒拉速操作，拉速0.60m/mi n，开启铸机电磁搅拌和轻压下，保证铸坯质量。
6)钢坯加热：加热时间4.5小时，加热温度1250℃。
7)钢坯轧制：开轧温度1140℃，终轧温度950℃，钢坯经过13道次轧制，终轧后进入冷床以0.3℃/s的冷速冷却至室温，采用250℃+24小时回火热处理，回火热处理后钢轨缓慢冷却至室温。
钢轨冷却后检测力学性能，屈服强度1131MPa、抗拉强度1332MPa，延伸率14％，踏面硬度394HBW，室温冲击功89J，金相组织为贝氏体、马氏体和微量残余奥氏体。
对比例2
本发明的生产方法用于特定成分范围的贝氏体钢轨，这种特定贝氏体钢轨质量百分数计其化学成分包括：C：0.20％；Si：0.90％；Mn：2.20％；P：0.012％；S：0.008％；Cr：0.90％；Ni：0.05％；Mo：0.38％，其余为Fe及不可避免的杂质。
具体生产步骤：
1)铁水预处理：铁水中的硫含量0.011％，磷含量0.10％。
2)转炉冶炼：控制出钢C含量0.10％，出钢温度1560℃，出钢后加入白灰、硅钙钡和萤石，进行脱氧和对炉渣改质，出钢过程中保证吹氩效果，钢水精炼就位时顶渣没有结坨现象。
3)LF炉精炼：根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作。
4)VD真空脱气：深真空脱气时间16mi n，真空脱气后软吹18mi n，软吹过程氩气流量稳定，钢液蠕动并无裸露。
5)连铸：连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，二冷段采用弱冷配水，全程恒拉速操作，拉速0.60m/mi n，开启铸机电磁搅拌和轻压下，保证铸坯质量。
6)钢坯加热：加热时间4.5小时，加热温度1250℃。
7)钢坯轧制：开轧温度1140℃，终轧温度950℃，钢坯经过13道次轧制，终轧后进入冷床以0.3℃/s的冷速冷却至室温，采用250℃+24小时回火热处理，回火热处理后钢轨缓慢冷却至室温。
钢轨冷却后检测力学性能，屈服强度932MPa、抗拉强度1219MPa，踏面硬度364HBW，延伸率14.5％，室温冲击功63J，金相组织为贝氏体、马氏体和微量残余奥氏体。
实施例1
本发明的生产方法用于特定成分范围的贝氏体钢轨，这种特定贝氏体钢轨质量百分数计其化学成分包括：C：0.20％；Si：0.90％；Mn：2.20％；P：0.012％；S：0.008％；Cr：0.90％；Ni：0.05％；Mo：0.38％；V：0.08％，其余为Fe及不可避免的杂质。
具体生产步骤：
1)铁水预处理：铁水中的硫含量0.011％，磷含量0.10％。
2)转炉冶炼：控制出钢C含量0.10％，出钢温度1560℃，出钢后加入白灰、硅钙钡和萤石，进行脱氧和对炉渣改质，出钢过程中保证吹氩效果，钢水精炼就位时顶渣没有结坨现象。
3)LF炉精炼：根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作。
4)VD真空脱气：深真空脱气时间16mi n，真空脱气后软吹18mi n，软吹过程氩气流量稳定，钢液蠕动并无裸露。
5)连铸：连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，二冷段采用弱冷配水，全程恒拉速操作，拉速0.60m/mi n，开启铸机电磁搅拌和轻压下，保证铸坯质量。
6)钢坯加热：加热时间4.5小时，加热温度1250℃。
7)钢坯轧制：开轧温度1140℃，终轧温度950℃，钢坯经过13道次轧制，终轧后进入冷床以0.3℃/s的冷速冷却至室温，采用250℃+24小时回火热处理，回火热处理后钢轨缓慢冷却至室温。
钢轨冷却后检测力学性能，钢轨屈服强度1056MPa、抗拉强度1348MPa，踏面硬度397HBW，延伸率14.5％，室温冲击功92J，金相组织为贝氏体、马氏体和残余奥氏体。
通过对比可知：实施例1按照本发明制定的生产制造方法生产的贝氏体钢轨，钢轨强度高，韧性好，并且合金加入量更少，有效的降低了生产成本，经济适用性优良。
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 (3)
1.一种钒微合金化高强贝氏体钢轨，其特征在于：所述贝氏体钢轨质量百分数计其化学成分包括：C：0.16～0.25％；Si：0.80～1.20％；Mn：1.60～2.45％；P≤0.022％；S≤0.015％；V：0.05～0.09％；Cr：0.60～1.20％；Ni：0.030.08％；Mo：0.30～0.40％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的钒微合金化高强贝氏体钢轨的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水中的硫含量≤0.015％，磷含量≤0.022％；
2)转炉冶炼：控制出钢C含量≥0.08％，出钢温度≥1550℃，出钢后加入白灰、硅钙钡和萤石，进行脱氧和对炉渣改质，出钢过程中保证吹氩效果，钢水精炼就位时顶渣没有结坨现象；
3)LF炉精炼：根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作；
4)VD真空脱气：深真空脱气时间≥15min，真空脱气后软吹≥18min，软吹过程氩气流量稳定，钢液蠕动并无裸露；
5)连铸：连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，二冷段采用弱冷配水，全程恒拉速操作，拉速0.60m/min，开启铸机电磁搅拌和轻压下，保证铸坯质量。
6)钢坯加热：加热时间≥4小时，加热温度≥1200℃；
7)钢坯轧制：开轧温度1150～1250℃，终轧温度900～980℃，钢坯经过13道次轧制，终轧后进入冷床以0.3℃/s的冷速冷却至室温，采用260℃+24小时回火热处理，钢轨回火热处理后缓慢冷却至室温。
3.根据权利要求2所述的钒微合金化高强贝氏体钢轨的制造方法，其特征在于：所制造的贝氏体钢轨钢轨性能满足屈服强度≥1000MPa、抗拉强度≥1280MPa，延伸率≥12％，踏面硬度370～440HBW，室温冲击功≥70J。
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