CN116657035A - 一种铁路货车用高强、耐低温yq500nqr1钢生产制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路货车用高强、耐低温YQ500NQR1钢生产制备方法，其化学成分按重量百分比含量计包括：C：0.11％～0.13％；Si：0.30％～0.40％；Mn：1.20％～1.30％；P：≤0.012％；S：≤0.010％；Cu：0.28％～0.32％；Ni:0.30％～0.40％；Cr:0.30％～0.40％；V：0.11％～0.13％；RE:0.0020％～0.0030％，N：0.010％～0.015％；Al:0.015～0.030％；其制备方法包括：炼钢工艺流程；轧钢工艺流程。本发明所制备的YQ500NQR1钢力学性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及材料冶金技术领域，尤其涉及一种铁路货车用高强、耐低温YQ500NQR1钢生产制备方法。
背景技术
随着我国经济发展对铁路运输的驱动，铁路用钢不断发展，YQ450NQR1高强高耐候乙字钢作为铁路用钢的重要品种，具有高强度、耐腐蚀、耐低温等性能特点，是制作列车车厢中梁的专用特殊型钢，是列车重载的重要保证。铁路运输正朝着高速、重载的方向发展，重载铁路运输因其运能大、运能高、运输成本低而受到各国铁路发展的重视，特别是在一些幅员辽阔、资源丰富、煤炭和矿石占有重大比例的国家。目前在我国铁路货车运输中，310乙字钢作为铁路货车的大梁使用，是铁路货车的主要承重部件，材质以YQ450NQR1为主。
随着国家绿色、低碳、环保政策的实施，提高钢材的强度可以有效的减轻车体的重量，节约能源、具有绿色、低碳、环保等特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁路货车用高强、耐低温YQ500NQR1钢生产制备方法，其性能指标满足，屈服强度Rel≥500MPa，抗拉强度Rm≥600MPa，延伸率A≥18％，-40℃低温冲击≥34J。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种铁路货车用高强、耐低温YQ500NQR1钢生产制备方法，所述YQ500NQR1钢的化学成分按重量百分比含量计包括：C：0.11％～0.13％；Si：0.30％～0.40％；Mn：1.20％～1.30％；P：≤0.012％；S：≤0.010％；Cu：0.28％～0.32％；Ni:0.30％～0.40％；Cr:0.30％～0.40％；V：0.11％～0.13％；RE:0.0020％～0.0030％，N：0.010％～0.015％；Al:0.015～0.030％其余为Fe和不可避免的微量杂质；
其制备方法包括：
炼钢工艺流程：转炉—炉外精炼—连铸；
轧钢工艺流程：步进式加热炉—高压水除磷—BD初轧—CCS精轧—冷却—矫直—锯切—检查—打捆—入库；
其中炼钢工艺流程中控制的技术参数为：
采用VN合金配V，N元素百分含量≥0.01％；
连铸过热度≤40℃；
铸机拉速0.55m/min～0.60m/min；
结晶器冷却水温度≥26℃；
其中轧制工艺中控制的技术参数为：
加热温度1150—1200℃，保温时间≥3.5小时；
开轧温度≤1150℃；
终轧温度≤850℃；
进一步的，所述YQ500NQR1钢的化学成分按重量百分比含量计包括：C：0.11％；Si：0.32％；Mn：1.28％；P：0.011％；S：0.005％；Cu：0.32％；Ni:0.35％；Cr:0.37％；V：0.12％；RE:0.0025％，N：0.010％；Al:0.020％其余为Fe和不可避免的微量杂质。
进一步的，所述YQ500NQR1钢的化学成分按重量百分比含量计包括：C：0.11％；Si：0.32％；Mn：1.28％；P：0.011％；S：0.005％；Cu：0.32％；Ni:0.35％；Cr:0.37％；V：0.12％；RE:0.0025％，N：0.010％；Al:0.020％其余为Fe和不可避免的微量杂质。
进一步的，所制备的YQ500NQR1钢的屈服强度Rel≥500MPa，抗拉强度Rm≥600MPa，延伸率A≥18％，-40℃低温冲击≥34J。
成分设计原理如下：
C：C是提高钢材强度最有效的元素，C含量的增加钢的抗拉强度和屈服强度随之提高，但延伸率和冲击韧性下降，耐腐蚀能力也会下降，而且钢材的焊接热影响区还会出现淬硬现象，导致焊接冷裂纹的产生。为保证材料获得良好的综合性能，本发明钢C元素含量设计为0.11％～0.13％。
Mn：Mn是重要的强韧化元素，且成分低廉，随着锰含量的增加，钢的强度明显提升，改善钢的加工性能，而韧脆转变温度几乎不发生变化。但锰含量过高，会抑制铁素体的转变，影响钢的屈服强度，不利于屈强比的控制。本发明材料的Mn元素含量设计为Mn：1.20％～1.30％。
Si：Si能改善钢的耐腐蚀性能，常被添加到不锈钢、低合金钢、耐蚀合金中，以提高这些合金的耐蚀性，使它们具有耐氯化物应力腐蚀破裂、耐点蚀、耐热浓硝酸腐蚀、抗氧化、耐海水腐蚀等性能。研究表明，在湿热大气环境中，Si能明显改善碳钢和低合金钢的耐大气腐蚀性能，另外，Si还能提高低合金钢在海水中飞溅带的耐蚀性。本发明材料的Si元素含量设计为0.30％～0.40％。
P，S：P，S是钢中的杂质元素。P具有一定的提高耐腐蚀性作用，但P是一种易于偏析的元素，在钢的局部产生严重偏析，降低塑性及韧性，对低温韧性极为有害。S元素在钢中易于偏析和富集，是对耐腐蚀性能用害的元素。本发明钢，在冶金质量方面严格控制了硫、磷含量水平，即P：≤0.012％；S：≤0.010％。
V：V和C、O、N都有很强的结合能力，并与之形成极其稳定的化合物，因而能细化晶粒，降低钢的热敏感性和回火脆性。能显著改善普通低合金钢的焊接性能。本发明钢的V元素含量设计为0.11％～0.13％。
Cu：Cu除了具有与Ni大体相同的作用外，Cu的析出物还有提高钢的高温强度和耐大气腐蚀性能。本发明钢的Cu元素含量设计为0.28％～0.32％。
Ni：Ni是一种比较稳定的元素，加入Ni能使钢的自腐蚀电位向正方向变化，增加了钢的稳定性，此外，Ni的加入主要是为了与Cu形成Cu一Ni合金，防止“铜脆”的发生，综合考虑Ni含量控制范围是0.30％～0.40％。
Cr：Cr能提高钢的强度、硬度和耐大气腐蚀性能，加入其他合金元素时，效果较显著。铬可以减缓奥氏体的分解速度，显著提高钢的淬透性，并有二次硬化作用，但亦增加钢的回火脆性倾向。但铬含量过高时，会降低基材和热影响区的韧性。本发明钢的Cr元素含量设计为0.30％～0.40％。
RE:RE在钢中有净化和明显的变质知用。钢的洁净度不断提高，稀土元素的微合金化作用日益突出。稀土的微合金化包括微量稀土元素的固溶强化、稀土元素与其他溶质元素和化合物的交互作用、稀土元素的存在状态(原子、夹杂物或化合物)、大小、形态和分布，特别是在晶界的偏聚以及稀土对钢表面和基体组织结构的影响。因此，本发明钢的RE元素含量设计为0.0020％～0.0030％。
Al:Al与O、N有很强的亲和力，是炼钢时的脱氧和固氮剂，铝能强力的缩小钢中奥氏体相区，铝能够细化钢的本质晶粒度，减轻钢的缺口敏感性，减少和消除钢的时效现象，特别是降低钢的韧脆转变温度，改善钢的低温韧性，但是钢中固溶Al含量超过一定值时，奥氏体晶粒反而容易长大粗化。本发明钢的Al元素含量设计为0.015-0.030％。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
采用低碳微合金化化学成分设计，使材料具有良好的强韧及耐硫酸腐蚀性能，适合耐硫酸环境中用钢。
采用VN微合金化，利用V和C、O、N都有很强的结合能力，并与之形成极其稳定的化合物，细化材料的晶粒。
所制备的YQ500NQR1钢的屈服强度Rel≥500MPa，抗拉强度Rm≥600MPa，延伸率A≥18％，-40℃低温冲击≥34J。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步的说明，实施例仅用于解释的目的，本发明保护范围不限于本实施例。
下面对本发明作进一步的描述：
表1、表2为本发明各实施例的化学成分重量百分比含量及碳当量和及炼钢工艺参数。
表1实施例的化学成分及重量百分比含量(％)
表2为炼钢生产工艺参数
表3为各实施例力学性能等检测结果.
表4本发明各实例的轧钢工艺数值
| 实施例 | 加热时间h | 加热温度℃ | 开轧温度℃ | 终轧温度℃ |
| 1 | 4.5 | 1180 | 1030 | 841 |
| 2 | 4.5 | 1182 | 1035 | 843 |
通过表1可以看出实例1、2的化学成分级炼钢工艺都在本发明专利要求的范围之内，熔炼成分控制较好。
通过表3、表4的检测数据分析及轧制工艺，各项力学性能指标均均满足技术要求。
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 (4)
1.一种铁路货车用高强、耐低温YQ500NQR1钢生产制备方法，其特征在于，所述YQ500NQR1钢的化学成分按重量百分比含量计包括：C：0.11％～0.13％；Si：0.30％～0.40％；Mn：1.20％～1.30％；P：≤0.012％；S：≤0.010％；Cu：0.28％～0.32％；Ni:0.30％～0.40％；Cr:0.30％～0.40％；V：0.11％～0.13％；RE:0.0020％～0.0030％，N：0.010％～0.015％；Al:0.015～0.030％其余为Fe和不可避免的微量杂质；
其制备方法包括：
炼钢工艺流程：转炉—炉外精炼—连铸；
轧钢工艺流程：步进式加热炉—高压水除磷—BD初轧—CCS精轧—冷却—矫直—锯切—检查—打捆—入库；
其中炼钢工艺流程中控制的技术参数为：
采用VN合金配V，N元素百分含量≥0.01％；
连铸过热度≤40℃；
铸机拉速0.55m/min～0.60m/min；
结晶器冷却水温度≥26℃；
其中轧制工艺中控制的技术参数为：
加热温度1150—1200℃，保温时间≥3.5小时；
开轧温度≤1150℃；
终轧温度≤850℃。
2.根据权利要求1所述的铁路货车用高强、耐低温YQ500NQR1钢生产制备方法，其特征在于，所述YQ500NQR1钢的化学成分按重量百分比含量计包括：C：0.11％；Si：0.32％；Mn：1.28％；P：0.011％；S：0.005％；Cu：0.32％；Ni:0.35％；Cr:0.37％；V：0.12％；RE:0.0025％，N：0.010％；Al:0.020％其余为Fe和不可避免的微量杂质。
3.根据权利要求1所述的铁路货车用高强、耐低温YQ500NQR1钢生产制备方法，其特征在于，所述YQ500NQR1钢的化学成分按重量百分比含量计包括：C：0.11％；Si：0.32％；Mn：1.28％；P：0.011％；S：0.005％；Cu：0.32％；Ni:0.35％；Cr:0.37％；V：0.12％；RE:0.0025％，N：0.010％；Al:0.020％其余为Fe和不可避免的微量杂质。
4.根据权利要求1所述的铁路货车用高强、耐低温YQ500NQR1钢生产制备方法，其特征在于，所制备的YQ500NQR1钢的屈服强度Rel≥500MPa，抗拉强度Rm≥600MPa，延伸率A≥18％，-40℃低温冲击≥34J。
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