一种高铁转向架用Q355NE热轧圆钢及生产工艺的制作方法

一种高铁转向架用q355ne热轧圆钢及生产工艺
技术领域
1.本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种高铁转向架用q355ne热轧圆钢及生产工艺。


背景技术：

2.高铁转向架是保证列车安全平稳运行的关键部件。随着列车速度的不断提高，对转向架性能的要求也越来越高，高铁转向架用钢q355ne要求在非调质状态下承受高强度载荷和低温冲击载荷。轧后态钢材q355ne要求在-40℃条件下低温冲击性能不低于34j，屈服强度和抗拉强度等性能指标都有非常高的要求。所以高铁转向架用钢q355ne生产上，对钢材成分设计、转炉冶炼、精炼、连铸等要求都十分严格。如果其中任何一个环节质量没有得到保证，就可严重影响钢材的强度和冲击性能不合格。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种高铁转向架用q355ne热轧圆钢及生产工艺，为了降低正火成本，本发明开发了利用合金添加替代正火处理，添加的合金元素在热加工过程中的固溶与析出，可以改善钢材产品最终组织和性能，减少了正火生产工序，又降低了生产成本。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
5.一种高铁转向架用q355ne热轧圆钢，钢中化学成分按重量百分比计为：c 0.14％～0.18％、si 0.17％～0.40％、mn 1.41％～1.49％、cr 0.05％～0.18％、v 0.02％～0.05％、ni≤0.05、cu≤0.05、mo≤0.05、als 0.015％～0.040％，为确保钢材冲击性能内控成分设计p≤0.012％、s≤0.010％、氧含量≤15ppm，其余为铁和不可避免的杂质。
6.碳当量计算公式为：cev(％)＝c mn/6 (cr mo v)/5 (ni cu)/15，cev为0.40～0.45。
7.本发明化学成分作用：
8.碳c：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低。
9.硅si：能增加钢的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。
10.锰mn：能提高钢的强度和硬度及耐磨性。
11.铬cr：能增加钢的机械性能和耐磨性，可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力。同时又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加钢的耐蚀性和耐热性等。
12.磷p：使钢产生冷脆和降低钢的冲击韧性；但可改善钢的切削性能。
13.硫s：引起钢材热脆，降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等。同时，适当加入硫元素会提高钢材加工表面光洁度；切削加工时易断屑，加工刀具受力小及能耗小，刀具寿命长。
14.钒v：可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
15.一种高铁转向架用q355ne热轧圆钢的生产工艺，包括如下步骤：
16.1)转炉冶炼：废钢占20wt％～30wt％，铁水占70wt％～80wt％；氧气氧化，激烈沸腾、自动流渣，出钢温度1670～1680℃，出钢时候c为0.12～0.13％，p≤0.010％，出钢1/4～1/3时加入造渣料、预脱氧剂、铁合金；造渣料和预脱氧剂的吨钢加入量：菱镁石10～12kg/t，活性石灰20～22kg/t，石灰12～15kg/t，铁碳球7～7.5kg/t，矩形坯保温剂100kg/炉。
17.2)lf炉：采用20000～25000a大电流升温化渣，当渣面波动、钢水及电弧不裸露时，补加活性石灰，每吨钢加入200～300kg，5min～8min后第一次取样分析化学成分，按照化学成分目标值补加合金，并增碳，合金和碳粉应加到氩气流上，以促进合金和碳粉快速熔化和均匀化。当钢水温度达到1600～1610℃时加入扩散脱氧剂1～3kg/t进行扩散脱氧，闭炉门10min～12min，当钢水温度达到1630～1640℃时第二次取样分析化学成分，以确认各化学元素成分含量距目标值要求的偏离值，二次样取走后，补加扩散脱氧剂继续调渣，补加合金：脱氧剂铝粒加入量为0.5～1kg/t，保持熔渣碱度ph值为2.5～3.5，熔渣粘度0.80～1.20pa
·
s，同时继续保持白渣熔炼20～30min，当钢水温度达到1630～1640℃，进行终脱氧喂al线0.5～1.0kg/t，喂线结束后开始静吹氩，保持时间10～20min。
18.3)rh精炼：在真空泵启动前氩气压力控制0.1～0.3mpa，以渣面微动钢水不裸露，当真空度达到≤100pa时开始计时，保持时间10～15min，视钢水成分补加铝粒、高锰，同时将氩气压力调整至0.3～0.5mpa，静吹氩结束后，加入硅钙线200～220kg/炉；
19.4)连铸：连浇1545～1555℃，中间包温度1530～1536℃，拉速0.5m～0.6m/min，中包h控制≤3ppm，结晶器电磁搅拌电流400a
±
10a，末端电磁搅拌电流330a
±
10a，全程频率均为8hz
±
1hz；全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用中碳钢保护渣；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式，连铸坯红钢垫底，上压两炉铸坯保证平直度，保温时间30～40h。
20.5)轧制：采用1150mm bd初轧机开坯，轧制7道次，压下量：第1道次60
±
1mm，第2道次70
±
1mm，第3道次66
±
1mm，第4道次57
±
1mm，第5道次66
±
1mm，第6道次72
±
1mm，第7道次72
±
1mm，经过3架850mm轧机，1架735mm轧机，然后进入8架连轧机组轧制。
21.本发明力学性能及-40℃低温冲击性能见表1；
22.表1本发明产品力学性能及-40℃低温冲击性能
[0023][0024]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0025]
1)本发明采用180t转炉 lf rh 矩形坯(350mm
×
470mm)流程生产高铁转向架用钢q355ne，保证了钢质纯净度及连浇性。
[0026]
2)本发明合理的成分设计保证钢材内部组织、力学性能和冲击性能。
[0027]
3)本发明成品钢材低倍组织、非金属夹杂物、力学性能、低温冲击性能均满足高端产品质量要求。
附图说明
[0028]
图1是本发明的转炉生产工艺流程图。
[0029]
图中：1-铁水脱硫工序、2-转炉工序、3-lf炉工序、4-rh炉工序、5-连铸工序、6-矩形铸坯。
具体实施方式
[0030]
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。
[0031]
本发明采用180t转炉 lf rh 矩形坯(350mm
×
470mm)流程生产高铁转向架用钢q355ne，保证了钢质纯净度及连浇性。
[0032]
实施例：
[0033]
实施例1-5化学成分见表2；实施例1-5产品低倍组织见表3；实施例1-5产品非金属夹杂物见表4；实施例1-5产品力学性能见表5；实施例1-5产品冲击性能见表6。
[0034]
表2各实施例钢的化学成分(wt％)
[0035]
元素csimncrpsnivmoaltcucev例10.160.271.450.140.0090.0050.020.030.020.0250.020.43例20.150.231.420.120.0100.0020.010.020.010.0200.010.41例30.170.351.430.100.0080.0050.020.040.010.0300.010.42例40.140.301.480.060.0050.0030.010.050.020.0350.020.44例50.180.201.460.160.0040.0020.020.030.010.0380.010.40
[0036]
本发明的一种高铁转向架用q355ne热轧圆钢的生产工艺，工艺路线：高炉铁水
→
铁水预处理
→
180t转炉冶炼
→
精炼炉lf
→
真空脱气rh
→
矩形坯连铸350mm
×
470mm连铸坯
→
步进式加热炉加热
→
高压水除鳞
→
初轧机轧制
→
连轧机组
→
缓冷
→
精整
→
探伤
→
检验
→
入库，具体包括如下步骤：
[0037]
1)转炉冶炼：废钢占20wt％～30wt％，铁水占70wt％～80wt％；氧气氧化，激烈沸腾、自动流渣，出钢温度1670～1680℃，出钢时候c为0.12～0.13％，p≤0.010％，出钢1/4～1/3时加入渣料、预脱氧剂、铁合金；辅料(渣料、预脱氧剂)吨钢加入量：菱镁石10～12kg/t，活性石灰20～22kg/t，石灰12～15kg/t，铁碳球7～7.5kg/t，矩形坯保温剂100kg/炉。
[0038]
2)lf炉：采用20000～25000a大电流升温化渣，当渣面波动、钢水及电弧不裸露时，补加活性石灰，每吨钢加入200～300kg，5min后第一次取样分析化学成分，按照化学成分目标值补加合金，并增碳，合金和碳粉应加到氩气流上，以促进合金和碳粉快速熔化和均匀化。当钢水温度达到1600～1610℃时加入扩散脱氧剂进行扩散脱氧，闭炉门10min，当钢水温度达到1630～1640℃时第二次取样分析化学成分，以确认各化学元素成分含量距目标值要求的偏离值，二次样取走后，补加扩散脱氧剂继续调渣，补加合金；脱氧剂铝粒0.5～1kg/t，保持熔渣碱度ph值为2.5～3.5，熔渣粘度0.80～1.20pa
·
s，同时继续保持白渣熔炼20～30min，当钢水温度达到1630～1640℃，进行终脱氧喂al线0.5～1.0kg/t，喂线结束后开始静吹氩，保持时间10～20min。
[0039]
3)rh精炼：在真空泵启动前氩气压力控制0.1～0.3mpa，以渣面微动钢水不裸露，当真空度达到100pa时开始计时，保持时间10～15min，视钢水成分补加铝粒、高锰，同时将氩气压力调整至0.3～0.5mpa，静吹氩结束后，加入硅钙线200kg/炉；
[0040]
4)连铸：连浇1545～1555℃，中间包温度1530～1536℃，拉速0.5m/min，中包h控制≤3ppm，结晶器电磁搅拌电流400a，末端电磁搅拌电流330a，频率8hz；全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用中碳钢保护渣；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式，连铸坯红钢垫底，上压两炉铸坯保证平直度，保温时间30～40h。
[0041]
5)轧制：采用1150mm bd初轧机开坯，轧制7道次，压下量：第1道次60mm，第2道次70mm，第3道次66mm，第4道次57mm，第5道次66mm，第6道次72mm，第7道次72，经过3架850mm轧机，1架735mm轧机，然后进入8架连轧机组轧制。
[0042]
表3实施例产品低倍组织
[0043]
实施例中心疏松一般疏松锭型偏析10.51.01.020.51.01.030.51.01.040.51.00.550.51.00.5
[0044]
表4实施例产品非金属夹杂物
[0045][0046]
表5实施例产品力学性能
[0047]
实施例规格r
eh
/mparm/mpaa/％屈强比1φ18036055030.50.652φ15035554532.00.653φ11036155932.00.654φ10033554331.00.625φ15034052833.50.64
[0048]
表6实施例产品冲击性能
[0049]
实施例规格温度冲击单值a冲击单值b冲击单值c冲击均值1φ180-40℃587070662φ150-40℃504848493φ110-40℃506044514φ100-40℃921001521155φ150-40℃152965099
[0050]
本专利申请与现有技术相比：1)其它方法生产工艺质量稳定性差，低倍组织、非金属夹杂物、力学性能和低温冲击性能均没有本发明工艺稳定。2)其它方法冶炼成本和轧制
成本等工艺成本均高于本发明生产工艺成本。