一种低成本U71Mn钢轨的轧制方法与流程

一种低成本u71mn钢轨的轧制方法
技术领域
1.本发明属于冶金材料技术领域，具体涉及一种低成本u71mn钢轨的轧制方法。


背景技术：

2.高速铁路以行车速度快、运营量大、准点率高、行车安全、舒适度好、占地面积少、环保、能耗低等优点，已在世界各国掀起了高速化浪潮。高铁的快速发展趋势不仅加速了沿线地区的社会经济发展，而且随着网站的合理布局和道路网络结构的逐步完善，许多大中城市都从中受益。
3.u71mn钢轨(其化学成分通常包括：c 0.65～0.80；si 0.15～0.58；mn 1.10～1.20；p≤0.025；s≤0.025，以下称传统u71mn钢轨，其力学性能要求：抗拉强度≥880mpa，伸长率a≥10％)具有高强韧性和抗疲劳性，被广泛应用于高速铁路建设中，但目前u71mn钢轨成本为5200元/吨，u71mn钢轨售价为4512元/吨，吨钢亏损688元/吨，导致整个钢轨产业一度处于亏损的生产模式中。因此开发低成本高质量高速钢轨具有非常重要意义。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明一个方面提供一种低成本u71mn钢轨的轧制方法，其包括以下工艺：连铸坯加热—万能轧机轧制—冷床冷却预弯—矫直；其中：
5.所述连铸坯加热工艺中，加热时间总计≥3小时，均热温度为1130～1280℃，加热ii段温度为1230～1290℃，加热i段温度为≤1200℃，预热段温度为≤800℃；
6.所述万能轧机轧制工艺中，开轧温度控制在1010℃～1140℃，终轧温度≤930℃；
7.所述冷床冷却预弯工艺中，冷床步距从350mm增加到500mm；
8.所述矫直工艺中，矫直温度不得超过60℃；
9.所述连铸坯按照质量百分比包括以下化学成分：c 0.65～0.75；si 0.37～0.55；mn 0.90～0.95；p≤0.025；s≤0.025，其余为fe和不可避免的杂质。
10.在一些实施方式中，所述连铸坯按照质量百分比包括以下化学成分：c 0.71～0.73；si0.37～0.45；mn 0.91～0.93；p≤0.017；s≤0.005，其余为fe和不可避免的杂质。
11.本发明另一方面提供一种低成本u71mn钢轨，其由上述的轧制方法轧制获得。
12.在一些实施方式中，所述的低成本u71mn钢轨的力学性能满足：屈服强度≥451mpa、抗拉强度≥945mpa、伸长率a≥12％，布氏硬度≥272hb。
13.基于以上技术方案提供的低成本u71mn钢轨的轧制方法通过优化钢轨成分，相对于传统u71mn钢轨降低钢中mn含量，并采用优化的轧制工艺，包括加大冷床步距等，能够在保证轧制获得的u71mn钢轨的力学性能(包括抗拉强度、踏面硬度和伸长率等)优于传统u71mn钢轨的基础上，显著降低本发明提供的u71mn钢轨的生产成本。相对于传统的u71mn钢轨，本发明提供的低成本u71mn钢轨中mn含量为1.1％降低到0.95％，生产原料成本可降低37.5元/吨，具有良好的经济效益，因此适合于大规模生产，具有良好的推广价值。
具体实施方式
14.本发明旨在提供一种低成本的u71mn钢轨的轧制方法。
15.本发明提供的低成本u71mn钢轨的轧制方法包括以下工艺：连铸坯加热—万能轧机轧制—冷床冷却预弯—矫直；其中：
16.所述连铸坯加热工艺中，加热时间总计≥3小时，均热温度为1130～1280℃，加热ii段温度为1230～1290℃，加热i段温度为≤1200℃，预热段温度为≤800℃；
17.所述万能轧机轧制工艺中，开轧温度控制在1010℃～1140℃，终轧温度≤930℃，例如890℃～930℃；
18.所述冷床冷却预弯工艺中，冷床步距从350mm增加到500mm；加大冷床步距，可以保证冷床区域的环境温度，使其均匀冷却获得均匀组织，保证钢轨母材性能；
19.所述矫直工艺中，矫直温度不得超过60℃；经矫直后的钢轨应平直，不得有波浪弯，硬弯和明显的扭曲，且只允许辊矫一次；
20.所述连铸坯按照质量百分比包括以下化学成分：c 0.65～0.75；si 0.37～0.55；mn 0.90～0.95；p≤0.025；s≤0.025，其余为fe和不可避免的杂质。连铸坯可以按照传统u71mn钢轨的生产工艺获得，其包括：铁水—转炉冶炼—lf精炼—vd—连铸。
21.本发明提供的低成本u71mn钢轨按照质量百分比包括以下化学成分：c 0.65～0.75；si0.37～0.55；mn 0.90～0.95；p≤0.025；s≤0.025，其余为fe和不可避免的杂质；可选包括以下化学成分：c 0.71～0.73；si 0.37～0.45；mn 0.91～0.93；p≤0.017；s≤0.005，其余为fe和不可避免的杂质。
22.在一些实施例中，本发明提供的低成本u71mn钢轨的力学性能满足：屈服强度≥451mpa、抗拉强度≥945mpa、伸长率a≥12％，布氏硬度≥272hb。
23.以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例旨在有助于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。
24.实施例1
25.依次按照以下工序：铁水—转炉冶炼—lf精炼—vd—连铸(其中转炉冶炼采用无铝脱氧合金化，全过程按精炼正常吹氢；真空度≤0.10kpa，深真空时间≥15min，过热度
△
t≤30℃)，生产获得u71mn钢轨的连铸坯，该连铸坯的化学成分及含量如下表1所示。
26.按照以下工艺对生产的连铸坯进行轧制处理，得到u71mn钢轨：连铸坯加热—高压水除鳞—万能轧机轧制—冷床冷却预弯—矫直—探伤—加工—检查入库；其中：
27.所述连铸坯加热工艺中，加热时间总计≥3小时，均热温度为1130～1280℃，加热ii段温度为1230～1290℃，加热i段温度为≤1200℃，预热段温度为≤800℃；
28.所述万能轧机轧制工艺中，开轧温度控制在1140℃，终轧温度930℃；
29.所述冷床冷却预弯工艺中，冷床步距500mm；
30.所述矫直工艺中，矫直温度不得超过60℃。
31.对轧制获得的u71mn钢轨进行力学性能检测，结果如下表2所示。
32.实施例2-3
33.实施例2-3按照实施例1的操作进行，不同之处在于：1)实施例2-3的连铸坯的化学成分含量与实施例1不同，具体如下表1所示；2)万能轧机轧制工艺中的开轧温度和终轧温度不同，具体地：实施例2中的开轧温度控制在1080℃，终轧温度910℃；实施例3中的开轧温
度控制在1010℃，终轧温度890℃。
34.对比例1-3
35.对比例1按照实施例1的操作进行，不同之处在于：对比例1的连铸坯的化学成分含量与实施例1不同。
36.对比例2按照实施例1的操作进行，不同之处在于：对比例2中的开轧温度控制在1160℃，终轧温度930℃。
37.对比例3按照实施例1的操作进行，不同之处在于：对比例3的冷床冷却预弯工艺中，冷床步距350mm。
38.表1：各实施例和对比例的化学成分及含量(％)
[0039][0040]
表2：各实施例和对比例的u71mn钢轨的力学性能
[0041][0042]
由以上表2所示的实施例1-3和对比例1-3的结果可知，本发明提供的u71mn钢轨兼具有良好强度、硬度力学性能，且具有良好的韧性，相较于对比例1-3得到的u71mn钢轨的伸长率提高2％以上，且各方面的性能也优于传统的u71mn钢轨，且由于实施例1-3提供的u71mn钢轨中mn的含量相对于传统u71mn钢轨明显下降，因此能够显著降低u71mn钢轨的生产成本。
[0043]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。