CN114507816A - 一种运煤专线用腐蚀钢轨及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种运煤专线用腐蚀钢轨，其化学成分按重量百分比包括：C：0.58％～0.66％、Si：0.38％～0.45％、Mn：0.75％～0.85％、Cu：0.50％～0.60％、Cr：0.15％～0.30％、Ni：0.25％～0.35％、P：0.015％～0.035％，其余为Fe及不可避免的杂质。还公布了其制造方法。本发明以热轧状态交货的钢轨布氏硬度：260～300(HBW)，抗拉强度≥880(Rm/MPa),延伸率≥10％，在循环水加速腐蚀实验条件下，腐蚀性能为U71Mn钢轨的140％以上。
Description
技术领域
本发明涉及冶金及金属材料领域，尤其涉及一种运煤专线用腐蚀钢轨及其制造方法。
背景技术
钢轨暴露在不同的环境中会发生不同的腐蚀情况，在干燥、风沙、潮湿、闷热的地区，钢轨的腐蚀状态各不一样。我国幅员辽阔，气候条件和工业发展程度各不一样，因此，腐蚀的情况也不同。自然环境中的水、空气、酸、碱、盐、各类污染物等都是引起金属腐蚀的重要条件。目前我国运煤专线站场用钢轨腐蚀严重，列车所装载的煤中含有较多的水，装车后，煤中的水分因重力作用逐渐下渗，不断由列车缝隙流出，致使钢轨始终处于水浸状态，由于装卸煤摩擦或其他原因导致的钢轨表面氧化膜缺损，局部露出金属基面，加快钢轨的腐蚀。另外还有大量的微粒悬浮物，煤泥在浮选时需要加入一定量的浮选剂，如煤油、柴油、脂肪醇、脂肪酸等，煤残留水分中含有一定量的杂质PH值在 6.6～7.29之间变化，混有杂质的水会进一步加剧钢轨的腐蚀。
目前在提高钢轨的强度及耐蚀性上，还没有相对较成熟的、完全可以工业化的材料品种和应用技术。本发明基于这个目的开发铁道用耐腐蚀钢轨。
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运煤专线用腐蚀钢轨及其制造方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种运煤专线用腐蚀钢轨，其化学成分按重量百分比包括：C：0.58％～0.66％、Si：0.38％～0.45％、Mn：0.75％～0.85％、Cu：0.50％～0.60％、Cr：0.15％～0.30％、 Ni：0.25％～0.35％、P：0.015％～0.035％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，其化学成分按重量百分比包括：C：0.65％、Si：0.41％、Mn：0.81％、 Cu：0.59％、Cr：0.24％、Ni：0.32％、P：0.016％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，其化学成分按重量百分比包括：C：0.60％、Si：0.41％、Mn：0.82％、 Cu：0.50％、Cr：0.30％、Ni：0.29％、P：0.016％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，其化学成分按重量百分比包括：C：0.66％、Si：0.45％、Mn：0.81％、 Cu：0.59％、Cr：0.24％、Ni：0.30％、P：0.016％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种运煤专线用腐蚀钢轨的制造方法，包括：
1)、转炉生产
为保证产品质量及对成品成分的精确控制，供转炉铁水要求：按质量百分数磷含量小于等于0.15％，硫含量小于等于0.04％；在转炉冶炼过程中加入造渣辅料，出钢过程中根据成品成分要求加入硅铁、硅锰和铝硅锰进行脱氧合金化；
2)、LF、VD炉生产
根据生产低氧钢要求，LF采用中等碱度、强还原性精炼渣处理钢水，深真空时间15～20/min；深真空度7～9/kpa软吹时间18～22/min，VD后温度 1536～1546/℃；
3)、连铸生产
连铸生产中过热度控制在15～30℃之间，拉速在0.6m/min-0.7m/min之间；
4)、钢轨轧制
严格控制钢坯的加热温度和加热时间，钢坯出炉温度为1080℃～1160℃，合理选定除鳞压力，确保每支坯料都得到有效除鳞；开轧温度控制在1080℃～ 1160℃，终轧温度控制在930℃～960℃。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明以热轧状态交货的钢轨布氏硬度：260～300(HBW)，抗拉强度≥880 (Rm/MPa),延伸率≥10％，在循环水加速腐蚀实验条件下，腐蚀性能为U71Mn 钢轨的140％以上。
具体实施方式
一种运煤专线用腐蚀钢轨的制造方法，包括：铁水预处理—转炉冶炼—LF 精炼—VD真空处理—连铸—缓冷—加热—轧制—矫直—探伤—检查—加工—入库。
具体的工艺参数控制如下：
1、转炉生产
转炉冶炼时根据实际情况加入白灰，白云石，铁皮，出钢过程中加入矽锰，铝锰钛。
转炉终点钢水的碳含量、磷含量(质量百分数)及出钢温度如表1所示。
表1转炉出钢的成分及温度
| 出钢温度℃ | 拉碳含量％ | 出钢磷含量％ | |
| 最小值 | 1605 | 0.04 | 0.010 |
| 最大值 | 1660 | 0.12 | 0.07 |
| 平均值 | 1635 | 0.07 | 0.13 |
2、LF及VD炉生产
LF炉精炼根据钢水成分及温度变化进行加辅料造渣，加合金进行微调和升温操作。加入白灰，萤石，矾土，电石，合金根据精炼就位成分进行微调锰铁、硅铁，钢水温度与处理时间见表2，根据VD炉温控制真空处理时间，真空深度， VD后温度，静置时间见表3。
表2精炼LF炉温度控制
| 精炼就位温度℃ | 精炼离位温度℃ | 精炼处理时间min | |
| 最小值 | 1522 | 1613 | 25 |
| 最大值 | 1598 | 1650 | 58 |
| 平均值 | 1560 | 1626 | 39 |
表3精炼VD炉温度控制
3、连铸生产
连铸生产中过热度控制在19-30℃之间，拉速在0.60m/min-0.70m/min之间，钢坯规格为280mm×380mm。
4、钢轨轧制
严格控制钢坯的加热温度和加热时间，钢坯出炉温度为1080℃～1160℃，加热段温度1100℃～1300℃，均热段温度1100℃～1280℃，同时保证钢坯加热温度均匀。合理选定除鳞压力，确保每支坯料都得到有效除鳞。开轧温度控制在1080℃～1160℃。加热工艺如下：
表4钢坯加热工艺
钢坯表面必须经高压水除鳞；开轧温度(以BD1第二道次为主)控制在 1060℃～1130℃；钢轨矫直温度不得超过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；钢轨要求逐支进行超声波探伤检验。钢轨全长应连续进行超声波探伤检查，不应有超过Φ2.0mm人工缺陷当量的缺陷。
实施例1：
成品钢化学成分：
表5钢轨化学成分％
| 成分 | C | Si | Mn | Cu | P | Cr | Ni |
| 0.65 | 0.41 | 0.81 | 0.59 | 0.016 | 0.24 | 0.22 |
钢轨性能：组织为珠光体+微量铁素体；踏面硬度288HB；力学性能为：抗拉强度Rm为1003MPa，延伸率A为12.5％。根据钢轨始终处于水浸状态，采用旋转挂片法按照国标GB/T18175-2000进行腐蚀试验，耐腐蚀性能为热轧U71Mn 钢轨的142％。
实施例2：
成品钢化学成分：
表6钢轨化学成分％
| 成分 | C | Si | Mn | Cu | P | Cr | Ni |
| 0.60 | 0.41 | 0.82 | 0.50 | 0.016 | 0.30 | 0.29 |
钢轨性能：组织为珠光体+微量铁素体；踏面硬度284HB；力学性能为：抗拉强度Rm为962MPa，延伸率A为12％。根据钢轨始终处于水浸状态，采用旋转挂片法按照国标GB/T18175-2000进行腐蚀试验，耐腐蚀性能为热轧U71Mn钢轨的159％。
实施例3：
成品钢化学成分：
表9钢轨化学成分％
| 成分 | C | Si | Mn | Cu | P | Cr | Ni |
| 0.66 | 0.45 | 0.81 | 0.59 | 0.016 | 0.24 | 0.30 |
钢轨性能：组织为珠光体；踏面硬度290HB；力学性能为：抗拉强度Rm为 1030MPa，延伸率A为10％。根据钢轨始终处于水浸状态，采用旋转挂片法按照国标GB/T18175-2000进行腐蚀试验，耐腐蚀性能为热轧U71Mn钢轨的151％。
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 (5)
1.一种运煤专线用腐蚀钢轨，其特征在于：其化学成分按重量百分比包括：C：0.58％～0.66％、Si：0.38％～0.45％、Mn：0.75％～0.85％、Cu：0.50％～0.60％、Cr：0.15％～0.30％、Ni：0.25％～0.35％、P：0.015％～0.035％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的运煤专线用腐蚀钢轨，其特征在于：其化学成分按重量百分比包括：C：0.65％、Si：0.41％、Mn：0.81％、Cu：0.59％、Cr：0.24％、Ni：0.32％、P：0.016％，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的运煤专线用腐蚀钢轨，其特征在于：其化学成分按重量百分比包括：C：0.60％、Si：0.41％、Mn：0.82％、Cu：0.50％、Cr：0.30％、Ni：0.29％、P：0.016％，其余为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的运煤专线用腐蚀钢轨，其特征在于：其化学成分按重量百分比包括：C：0.66％、Si：0.45％、Mn：0.81％、Cu：0.59％、Cr：0.24％、Ni：0.30％、P：0.016％，其余为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的运煤专线用腐蚀钢轨的制造方法，其特征在于：包括：
1)、转炉生产
为保证产品质量及对成品成分的精确控制，供转炉铁水要求：按质量百分数磷含量小于等于0.15％，硫含量小于等于0.04％；在转炉冶炼过程中加入造渣辅料，出钢过程中根据成品成分要求加入硅铁、硅锰和铝硅锰进行脱氧合金化；
2)、LF、VD炉生产
根据生产低氧钢要求，LF采用中等碱度、强还原性精炼渣处理钢水，深真空时间15～20/min；深真空度7～9/kpa软吹时间18～22/min，VD后温度1536～1546/℃；
3)、连铸生产
连铸生产中过热度控制在15～30℃之间，拉速在0.6m/min-0.7m/min之间；
4)、钢轨轧制
严格控制钢坯的加热温度和加热时间，钢坯出炉温度为1080℃～1160℃，合理选定除鳞压力，确保每支坯料都得到有效除鳞；开轧温度控制在1080℃～1160℃，终轧温度控制在930℃～960℃。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115127981A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-09-30 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种铁路隧道环境钢轨耐腐蚀性能的评价方法 |
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- 2022-01-10 CN CN202210023071.8A patent/CN114507816A/zh active Pending
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