一种铁路转向架用钢表面质量的控制方法与流程

本发明属于钢板表面质量控制领域，具体涉及一种铁路转向架用钢表面质量的控制方法。

背景技术：

近些年国家大力发展轨道交通建设，我国轨道交通行业快速发展。高铁作为国家的重要名片，年投资约8000亿元，年用钢需求量递增至4000万吨，其中钢板用量约130-180万吨，铁路用钢市场前景十分广阔。

随着铁路车辆车速的提高以及装备的升级换代，对转向架用钢板也提出了更高的质量要求：对疲劳寿命、夹杂物、焊接性能、折弯性能、带状组织控制、晶粒度、耐候性能等均有严格要求。目前高铁转向架用钢全部依靠从国外进口，国内几个主要的主机厂，包括长春客车、青岛四方、浦镇车辆、株洲车辆等，由于其引进国外的技术不同，采用的转向架牌号也不同，包括日标的sm490、欧标的s355j2w、p355nl2以及16mndr等，因此成分和全流程工艺设计优化难度较大。而自主研发的替代产品在生产过程中表面氧化铁皮厚度常常很厚，导致性能指标不稳定，截止目前，表面质量的控制仍旧是一个技术难题。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种铁路转向架用钢表面质量的控制方法，该方法能够有效减小铁路转向架用钢的表面氧化铁皮厚度。

技术方案：本发明所述的一种铁路转向架用钢表面质量的控制方法，包括：

在加热工序中，连铸坯通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理，奥氏体化的温度控制在1145～1155℃；连铸坯出加热炉后进行粗除鳞；

在轧制工序中，分别在包括粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、以及展宽轧制后的第1道次进行除鳞操作；

精轧采用tmcp轧制技术，前两个道次除鳞，二次开轧温度控制为800～950℃，终轧780～900℃；入水温度确保ar3﹢20℃～ar3﹢30℃；

钢板返红温度控制在500～610℃，辊速控制在0.5～1.0m/s，加速度控制在0.006～0.010m/s²；

钢板上冷床冷却至300℃时进行温矫直。

进一步的，连铸坯连铸过程中采用弱冷模式的二次冷却，并控制动态轻压下在水平段压下。

其中，连铸坯浇筑的过热度为20～30度。

进一步的，连铸坯由以下质量百分比的成分组成：c：0.060～0.100％，si：0.20～0.40％，mn：1.10～1.30％，p：≤0.015％，s：≤0.0020％，ni：0.18～0.28％，cr：0.45～0.55％，cu：0.28～0.35％，al：0.015～0.060％，nb：0.020～0.030％，mo：≤0.10％，v：0.030～0.050％，zr：≤0.15％，ti：0.006～0.015％，ca：0.0010～0.0030％，余量的fe及杂质。

温矫直后的钢板金相组织为大部分的铁素体和少量的珠光体构成，珠光体均匀的分布在铁素体基体内。

有益效果：与现有技术相比，该方法能够大幅度减小钢板表面氧化铁皮的厚度，使氧化铁皮的厚度不超过5.6微米，大幅提高国产铁路转向架用钢的表面质量稳定性。

具体的，从以下几方面分析其技术效果的成因：

(1)低温奥氏体化能够有效降低铸坯表面的氧化铁皮厚度，而1150±5℃是奥氏体化的底线温度，如果继续降低温度，会导致轧机轧制力不匹配，从而破化钢板表面氧化铁皮的形态；

(2)钢板轧制过程中会产生二次氧化，降低二次开轧温度、终轧温度、入水温度可以有效降低二次氧化程度，减小轧制过程中钢板表面feo氧化成fe3o4的概率，减小氧化铁皮的破损度，从而保证钢板的表面质量；

(3)轧制方向的改变促使了钢板表面氧化铁变形度不一致，该方法对除磷道次的设定，能够有效去除钢板表面薄弱的氧化铁皮，有效减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度，提升了钢板表面质量；精轧连续除磷2个道次，有效去除tmcp轧制待温过程生产的fe3o4，从而提升钢板表面质量；

(4)采用300℃的矫直温度，在该温度下钢板有一定柔软度，有利于保证钢板表面氧化铁的完整度，从而提升钢板表面质量。

附图说明

图1是本发明实施例1的钢板表面氧化铁皮厚度图。

具体实施方式

实施例1：成分按照如下要求控制：c：0.060wt.％，si：0.40wt.％，mn：1.30wt.％，p：0.015wt.％，s：0.0020wt.％，ni：0.18wt.％，cr：0.45wt.％，cu：0.28wt.％，al：0.015wt.％，nb：0.020wt.％，mo：0.10wt.％，v：0.050wt.％，zr：0.13wt.％，ti：0.006wt.％，ca：0.0010wt.％，余量为fe和杂质。

并按照以下步骤制备：

1、铁水预处理采用kr法进行脱硫，确保入炉铁水硫含量不大于0.002％；

2、对预处理后的铁水进行转炉冶炼，采用顶底复吹模式，冶炼终点温度控制在1610～1650℃，碳控制在0.05～0.07％，终点氧含量控制在300ppm～600ppm；

3、钢水到达lf炉进行升温作业，三分钟起渣埋弧操作，确保微正压，测温取样后进行脱氧合金化操作；

4、钢水到达rh工位后，进行真空处理，真空度不大于3mpar条件下真空保持时间20～30min，真空处理结束后按吨钢0.3～0.35kg喂入纯钙线，钙处理结束静搅，静搅时间20min以上；

5、精炼后的钢水进行连铸浇铸，浇铸过热度控制20度，采用弱冷模式的二次冷却，并控制动态轻压下在水平段压下；

6、坯料表面检验合格后，通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理，奥氏体化温度1150度，出加热炉后进行粗除鳞；

7、分别在粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、展宽轧制后的第1道次进行除鳞，去除钢板表面薄弱的氧化铁皮，减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度；

精轧采用，采用tmcp轧制技术，前两个道次除鳞，去除tmcp轧制待温过程生产的fe3o4，精轧的开轧温度控制为800℃，终轧780℃；入水温度确保ar3﹢20℃；

钢板返红温度控制在610℃，辊速控制在1.0m/s，加速度控制在0.010m/s²；

8、钢板上冷床冷却至300℃进行温矫直，然后切割、标印、表检、探伤后入库。

实施例2：成分按照如下要求控制：c：0.062wt.％，si：0.30wt.％，mn：1.10wt.％，p：0.012wt.％，s：0.0015wt.％，ni：0.22wt.％，cr：0.48wt.％，cu：0.31wt.％，al：0.045wt.％，nb：0.026wt.％，v：0.030wt.％，zr：0.005wt.％，ti：0.010wt.％，ca：0.0020wt.％，余量为fe和杂质。

并按照以下步骤制备：

1、铁水预处理采用kr法进行脱硫，确保入炉铁水硫含量不大于0.002％；

2、对预处理后的铁水进行转炉冶炼，采用顶底复吹模式，冶炼终点温度控制在1610～1650℃，碳控制在0.05～0.07％，终点氧含量控制在300ppm～600ppm；

3、钢水到达lf炉进行升温作业，三分钟起渣埋弧操作，确保微正压，测温取样后进行脱氧合金化操作；

4、钢水到达rh工位后，进行真空处理，真空度不大于3mpar条件下真空保持时间20～30min，真空处理结束后按吨钢0.3～0.35kg喂入纯钙线，钙处理结束静搅，静搅时间20min以上；

5、精炼后的钢水进行连铸浇铸，浇铸过热度控制30度，采用弱冷模式的二次冷却，并控制动态轻压下在水平段压下；

6、坯料表面检验合格后，通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理，奥氏体化温度1145度，出加热炉后进行粗除鳞；

7、分别在粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、以及展宽轧制后的第1道次和第2道次进行除鳞，去除钢板表面薄弱的氧化铁皮，减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度；

精轧采用，采用tmcp轧制技术，前两个道次除鳞，去除tmcp轧制待温过程生产的fe3o4，精轧的开轧温度控制为860℃，终轧820℃；入水温度确保ar3﹢22℃；

钢板返红温度控制在520℃，辊速控制在0.6m/s，加速度控制在0.008m/s²；

8、钢板上冷床冷却至300℃进行温矫直，然后切割、标印、表检、探伤后入库。

实施例3：成分按照如下要求控制：c：0.100wt.％，si：0.26wt.％，mn：1.23wt.％，p：0.011wt.％，s：0.0011wt.％，ni：0.26wt.％，cr：0.55wt.％，cu：0.32wt.％，al：0.060wt.％，nb：0.030wt.％，mo：0.005wt.％，v：0.036wt.％，zr：0.002wt.％，ti：0.015wt.％，ca：0.0030wt.％，余量为fe和杂质。

并按照以下步骤制备：

1、铁水预处理采用kr法进行脱硫，确保入炉铁水硫含量不大于0.002％；

2、对预处理后的铁水进行转炉冶炼，采用顶底复吹模式，冶炼终点温度控制在1610～1650℃，碳控制在0.05～0.07％，终点氧含量控制在300ppm～600ppm；

3、钢水到达lf炉进行升温作业，三分钟起渣埋弧操作，确保微正压，测温取样后进行脱氧合金化操作；

4、钢水到达rh工位后，进行真空处理，真空度不大于3mpar条件下真空保持时间20～30min，真空处理结束后按吨钢0.3～0.35kg喂入纯钙线，钙处理结束静搅，静搅时间20min以上；

5、精炼后的钢水进行连铸浇铸，浇铸过热度控制26度，采用弱冷模式的二次冷却，并控制动态轻压下在水平段压下；

6、坯料表面检验合格后，通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理，奥氏体化温度1155度，出加热炉后进行粗除鳞；

7、分别在粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、展宽轧制后的第1道次进行除鳞，去除钢板表面薄弱的氧化铁皮，减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度；

精轧采用，采用tmcp轧制技术，前两个道次除鳞，去除tmcp轧制待温过程生产的fe3o4，精轧的开轧温度控制为950℃，终轧900℃；入水温度确保ar3﹢30℃；

钢板返红温度控制在500℃，辊速控制在0.5m/s，加速度控制在0.006m/s²；

8、钢板上冷床冷却至300℃进行温矫直，然后切割、标印、表检、探伤后入库。

实施例4：成分按照如下要求控制：c：0.081wt.％，si：0.20wt.％，mn：1.13wt.％，p：0.013wt.％，s：0.0012wt.％，ni：0.28wt.％，cr：0.52wt.％，cu：0.35wt.％，al：0.032wt.％，nb：0.026wt.％，mo：0.036wt.％，v：0.041wt.％，zr：0.15wt.％，ti：0.009wt.％，ca：0.0030wt.％，余量为fe和杂质。

并按照以下步骤制备：

1、铁水预处理采用kr法进行脱硫，确保入炉铁水硫含量不大于0.002％；

2、对预处理后的铁水进行转炉冶炼，采用顶底复吹模式，冶炼终点温度控制在1610～1650℃，碳控制在0.05～0.07％，终点氧含量控制在300ppm～600ppm；

3、钢水到达lf炉进行升温作业，三分钟起渣埋弧操作，确保微正压，测温取样后进行脱氧合金化操作；

4、钢水到达rh工位后，进行真空处理，真空度不大于3mpar条件下真空保持时间20～30min，真空处理结束后按吨钢0.3～0.35kg喂入纯钙线，钙处理结束静搅，静搅时间20min以上；

5、精炼后的钢水进行连铸浇铸，浇铸过热度控制20度，采用弱冷模式的二次冷却，并控制动态轻压下在水平段压下；

6、坯料表面检验合格后，通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理，奥氏体化温度1152度，出加热炉后进行粗除鳞；

7、分别在粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、展宽轧制后的第1道次进行除鳞，去除钢板表面薄弱的氧化铁皮，减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度；

精轧采用，采用tmcp轧制技术，前两个道次除鳞，去除tmcp轧制待温过程生产的fe3o4，精轧的开轧温度控制为950℃，终轧900℃；入水温度确保ar3﹢26℃；

钢板返红温度控制在550℃，辊速控制在0.8m/s，加速度控制在0.009m/s²；

8、钢板上冷床冷却至300℃进行温矫直，然后切割、标印、表检、探伤后入库。

实施例5：成分按照如下要求控制：c：0.076wt.％，si：0.27wt.％，mn：1.21wt.％，p：0.013wt.％，s：0.0010wt.％，ni：0.22wt.％，cr：0.49wt.％，cu：0.33wt.％，al：0.017wt.％，nb：0.023wt.％，mo：0.006wt.％，v：0.038wt.％，zr：0.0006wt.％，ti：0.010wt.％，ca：0.0017wt.％，余量为fe和杂质。

并按照以下步骤制备：

1、铁水预处理采用kr法进行脱硫，确保入炉铁水硫含量不大于0.002％；

2、对预处理后的铁水进行转炉冶炼，采用顶底复吹模式，冶炼终点温度控制在1610～1650℃，碳控制在0.05～0.07％，终点氧含量控制在300ppm～600ppm；

3、钢水到达lf炉进行升温作业，三分钟起渣埋弧操作，确保微正压，测温取样后进行脱氧合金化操作；

4、钢水到达rh工位后，进行真空处理，真空度不大于3mpar条件下真空保持时间20～30min，真空处理结束后按吨钢0.3～0.35kg喂入纯钙线，钙处理结束静搅，静搅时间20min以上；

5、精炼后的钢水进行连铸浇铸，浇铸过热度控制25度，采用弱冷模式的二次冷却，并控制动态轻压下在水平段压下；

6、坯料表面检验合格后，通过步进式加热炉进行低温奥氏体化处理，奥氏体化温度1148度，出加热炉后进行粗除鳞；

7、分别在粗轧轧制的第1道次、展宽第1道次、展宽轧制后的第1道次进行除鳞，去除钢板表面薄弱的氧化铁皮，减小不同方向的轧制导致的氧化铁皮破损度；

精轧采用，采用tmcp轧制技术，前两个道次除鳞，去除tmcp轧制待温过程生产的fe3o4，精轧的开轧温度控制为920℃，终轧860℃；入水温度确保ar3﹢23℃；

钢板返红温度控制在575℃，辊速控制在0.7m/s，加速度控制在0.008m/s²；

8、钢板上冷床冷却至300℃进行温矫直，然后切割、标印、表检、探伤后入库。

上述实施例制备的钢板表面氧化铁皮的厚度检测结果见表1。

表1本发明各实施例的氧化铁皮厚度情况

如上表所示，采用该方法制备的铁路转向架用钢，表面氧化铁皮的平均厚度不超过5.3μm。再结合图1所示，氧化铁皮的局部最大厚度不超过5.6μm，显然已经符合铁路转向架用钢表面质量的控制标准。此外，制备的钢的金相组织以铁素体为主，珠光体为辅，且珠光体在铁素体基体内均匀分布，使得产品的韧性得到提升，最终在性能上也满足了铁路转向架用钢的高抗疲劳特性。且该方法的控制效果稳定性较好，有利于规模化工业生产。