CN112877586A

CN112877586A - 一种高强韧性美标cr175起重机用钢轨的生产方法

Info

Publication number: CN112877586A
Application number: CN202110036244.5A
Authority: CN
Inventors: 王嘉伟; 赵桂英; 薛虎东; 苏航; 董捷; 郑瑞
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-06-01

Abstract

本发明公开了一种高强韧性美标CR175起重机用钢轨的生产方法，上述钢轨材料以质量百分计其化学成分包括：C 0.73～0.78％；S i 0.75～0.85％；Mn 0.95～1.05％；Cr 0.90～0.95％；V 0.08～0.14％；P≤0.020％；S≤0.025％；Al≤0.004％；其余为Fe及不可避免的杂质。生产方法包括铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼、VD真空脱气、大方坯连铸、钢坯加热、轧制、矫直、超声波探伤等工艺。所得起重机钢轨的抗拉强度Rm≥1080MPa，断后伸长率A≥9％，踏面硬度321～388HB，钢轨断面为美标CR175钢轨。

Description

一种高强韧性美标CR175起重机用钢轨的生产方法

技术领域

本发明涉及冶金材料领域，尤其涉及一种高强韧性美标CR175起重机用钢轨的生产方法。

背景技术

起重机钢轨主要用于吊车或承载车运输载重物资，承载重量远远大于铁路运输线路的承载重量，因此起重机用钢轨断面尺寸大于铁路运输线钢轨的断面尺寸，钢轨生产企业采用同规格连铸坯生产起重机钢轨时压缩比减小，钢的致密度明显降低，其性能变差，钢轨使用过程中由于过大的载荷使得钢轨出现压溃和断裂等问题，并且随着现代工业和运输业的发展，载重量逐渐加大，因此提高钢轨强度可有效解决起重机钢轨使用过程中的压溃和断裂等问题，提高钢轨使用寿命。国外普遍使用美标ASTMA-759标准中规定的CR175规格的起重机吊车轨，钢轨强度等级为880MPa，近几年，在巴西、美国等一些国家逐渐需求高强度等级的CR175起重机吊车钢轨，钢轨强度要求1080MPa以上，硬度要求321～388HB。

提高钢轨的强度主要有两种工艺路线：一是进行钢轨热处理，二是通过合金化提高钢轨强度及耐磨性。起重机钢轨市场需求有限，只占钢轨产品中较小的份额，现有钢轨热处理生产线适用于铁路运输线的钢轨，并不适用于起重机钢轨，而投资建设专用的起重机热处理生产线利用率不高，另一方面，起重机钢轨轨头截面较大，无论采用风冷或是水雾冷却都无法实现全截面达到较高强度及硬度，仅仅表层性能提高，未能彻底解决钢轨整体承重问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高强韧性美标CR175起重机用钢轨及其生产方法，提高钢轨承载强度和耐磨性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种高强韧性美标起重机用钢轨，化学组分按质量百分数为C：0.60～0.80；Si：0.50～1.10；Mn：0.80～1.20；P≤0.020；S≤0.025；Cr：0.80～1.20；V：0.08～0.14；Al≤0.004，其它为Fe和不可避免的杂质。气体含量：[H]≤2.5ppm；[O]≤20ppm；[N]≤90ppm。钢轨力学性能指标，Rm≥1080MPa，A％≥9％，踏面硬度：321～388HB。

一种高强韧性美标起重机用钢轨的生产方法，包括：转炉冶炼-LF精炼-VD真空脱气-连铸-钢坯加热-轧制-钢轨矫直-探伤

1)铁水预处理：铁水中的硫含量≤0.02％；

2)转炉冶炼：控制出钢C含量≥0.08％，出钢温度≥1630℃，出钢后加入白灰、硅钙钡和萤石，对炉渣进行改质，出钢过程中保证吹氩效果，钢水精炼就位时顶渣避免有结坨现象；

3)LF炉精炼：LF精炼时加入高碳锰铁、低铝硅铁和高碳铬铁，控制炉渣碱度≥2.0，离位温度1585～1595℃；钢水的化学成分重量百分比如下：C：0.73～0.78％，S i：0.75～0.85％，Mn：0.95～1.05％，Cr：0.90～0.95％，V：0.08～0.14，P≤0.020％，S≤0.025％，Al≤0.004％，其余为Fe及不可避免的杂质。

4)VD真空脱气：深真空脱气时间≥15min，真空脱气后软吹时间≥18min，软吹过程控制好氩气流量，防止钢液剧烈翻滚，出现卷渣现象；

5)连铸：连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，二冷段采用超弱冷配水，全程恒拉速操作，开启铸机电磁搅拌和轻压下，保证铸坯质量。

6)钢坯加热：铸坯加热总时间≥4小时，其中加热炉预热段温度≤800℃，加热一段温度≤1200℃，加热二段温度1100～1300℃，均热段：1100℃～1260℃。

7)轧制：铸坯经万能轧机轧制成钢轨，开轧温度控制在1080℃～1150℃。

8)矫直：钢轨在冷床预弯、冷却，然后进入矫直机矫直，矫直后的钢轨进行表面检查和平直度检验。

9)超声波探伤：钢轨经超声波全长探伤，对过头、轨腰、轨底、轨底角等部位进行探测。

进一步的，所述钢轨质量百分比的化学成分包括：C 0.73～0.78％；Si 0.75～0.85％；Mn 0.95～1.05％；Cr 0.90～0.95％；V 0.08～0.14％；P≤0.020％；S≤0.025％；Al≤0.004％；其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，预热段温度613℃，加热一段温度872℃，加热二段温度1183℃，均热段：1246℃。

进一步的，铸坯经万能轧机轧制成钢轨，开轧温度控制在1146℃，终轧温度953℃。

进一步的，所述钢轨质量百分比的化学成分包括：C：0.78％，Si：0.78％，Mn：1.00％，P：0.015％，S：0.001％，Cr：0.92％，V：0.11，Al：0.003，其余为Fe及不可避免的杂质。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明的钢轨力学性能指标，Rm≥1080MPa，A％≥9％，踏面硬度：321～388HB；具有更好的承载强度和耐磨性。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为CR175起重机吊车钢轨断面尺寸图。

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，(以下实施例子中的百分数均为重量百分数)。

一种高强韧性美标CR175起重机钢轨生产方法，包括以下步骤：

1)铁水预处理：铁水中的硫含量0.013％；

2)转炉冶炼：控制出钢C含量为0.08％，出钢温度为1640℃，出钢后加入白灰、硅钙钡和萤石，对炉渣进行改质，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：LF精炼时加入高碳锰铁、低铝硅铁和高碳铬铁，控制炉渣碱度2.2，加热时间34min，离位温度1605℃；

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，二冷段采用超弱冷配水，全程恒拉速操作，拉速0.55m/min，开启铸机电磁搅拌和轻压下，保证铸坯质量。

6)钢坯加热：加热总时间3小时40分，各段加热时间和加热温度见表1。

表1高强韧性美标CR175钢轨加热工艺

	预热段	加热1段	加热2段	均热段
					加热时间	50min	1h	1h	50min
温度	613℃	872℃	1183℃	1246℃

7)轧制：铸坯经万能轧机轧制成钢轨，开轧温度：1146℃，终轧温度953℃。

8)矫直：钢轨在冷床预弯、冷却，然后进入矫直机矫直，矫直后的钢轨进行表面检查和平直度检验，表面未发现伤损，平直度检验符合标准要求。

9)超声波探伤：钢轨经超声波全长探伤，针对过头、轨腰、轨底、轨底角等部位进行探测，钢轨全长未发现内部缺陷。

经检验，高强韧性CR175起重机钢轨化学成分重量百分比如下：C：0.78％，Si：0.78％，Mn：1.00％，P：0.015％，S：0.001％，Cr：0.92％，V：0.11，Al：0.003，其余为Fe及不可避免的杂质。

钢轨力学性能如下：抗拉强度：1175MPa，断后伸长率A：9％，踏面硬度：346HB，钢轨断面CR175，断面尺寸符合ASTMA-759标准技术要求。

其中钢轨生产过程存在以下难点：

1)钢轨高Cr高C，铸坯裂纹敏感性高，需要制定合理的连铸工艺。

2)钢轨要求Al含量≤0.004％，在一般合金中都含有一定量的Al，这对于加入0.8％～1.2％Cr的钢种来说难度很大，给生产过程带来较大挑战；

3)钢轨Cr含量高，需要制定合理的加热制度，防止钢轨在轧制过程中钢坯开裂。

4)钢轨强度提高，轧制过程中控制各轧制道次的压下量，保证最终断面尺寸符合CR175起重机钢轨尺寸要求，钢轨断面图见附图1。

本发明根据国内起重机钢轨的生产经验，在美标CR175钢轨技术标准的基础上，自主研发出高强韧性美标CR175起重机钢轨的冶炼和轧制工艺。

本发明在C、Si、Mn钢轨的基础上加入Cr、V等合金元素以到达提升钢轨性能。合金钢轨将碳含量和锰含量增加的同时，加入了Cr、V等合金元素，合金元素的加入使钢的连续冷却转变曲线右移，造成珠光体转变在更低的温度下完成，减小了珠光体片层间距，将钢轨的强度提高到1080MPa以上，钢轨硬度提高至321～388HB，从而提高钢轨承载强度和耐磨性。

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

1.一种高强韧性美标CR175起重机用钢轨的生产方法，其特征在于，包括：铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼、VD真空脱气、连铸、加热和轧制；

其中LF精炼时加入高碳锰铁、低铝硅铁和高碳铬铁，控制炉渣碱度≥2.0，离位温度1585～1595℃；VD真空脱气深真空脱气时间≥15min，真空脱气后软吹时间≥18min；连铸过程采用保护浇铸，采用低铝保护渣，二冷段采用超弱冷配水，全程恒拉速操作，拉速0.55m/min，开启铸机电磁搅拌和轻压下，保证铸坯质量；

钢坯加热总时间≥3.5小时，其中预热段温度≤800℃，加热一段温度≤1200℃，加热二段温度1100～1300℃，均热段：1100℃～1260℃；

铸坯经万能轧机轧制成钢轨，开轧温度控制在1080℃～1150℃。

2.根据权利要求1所述的高强韧性美标CR175起重机用钢轨的生产方法，其特征在于，所述钢轨质量百分比的化学成分包括：C 0.73～0.78％；Si 0.75～0.85％；Mn 0.95～1.05％；Cr 0.90～0.95％；V 0.08～0.14％；P≤0.020％；S≤0.025％；Al≤0.004％；其余为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的高强韧性美标CR175起重机用钢轨的生产方法，其特征在于，预热段温度613℃，加热一段温度872℃，加热二段温度1183℃，均热段：1246℃。

4.根据权利要求1所述的高强韧性美标CR175起重机用钢轨的生产方法，其特征在于，铸坯经万能轧机轧制成钢轨，开轧温度控制在1146℃，终轧温度953℃。

5.根据权利要求2所述的高强韧性美标CR175起重机用钢轨的生产方法，其特征在于，所述钢轨质量百分比的化学成分包括：C：0.78％，Si：0.78％，Mn：1.00％，P：0.015％，S：0.001％，Cr：0.92％，V：0.11，Al：0.003，其余为Fe及不可避免的杂质。

6.根据权利要求1所述的高强韧性美标CR175起重机用钢轨的生产方法，其特征在于，钢轨抗拉强度R_m≥1080MPa，伸长率≥9％，钢轨踏面硬度321～388HB。