[發明專利]高性能粒狀貝氏體心軌鋼及生產工藝

有效

• 申請號: 201010128738.8
• 申請日: 2010-03-22
• 公開（公告）號: CN101824584A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 曹衍學;岳可來;丁飛;孟超;劉超;曹耕義;陳守松;于衛東;王波
• 申請（專利權）人: 山東遠大模具材料有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C21C5/52;C22B9/18;C21D1/26;C21D1/28
• 代理公司: 德州市天科專利商標事務所 37210
• 代理人: 房成星

技術領域

本發明屬于冶金制造技術領域。

背景技術

世界經濟的發展，尤其是國內經濟的快速發展，人口流動量和貨物周轉量急劇攀升，這就對承擔著60%以上運輸任務的鐵路列車提出了更高的要求。我國為了適應國內經濟快速發展的需要，在最近幾年內先后進行了六次大提速，近期國家又確立了大力發展高速鐵路的中長期戰略目標和規劃，然而，隨著列車運行速度的提高，必將帶來更大的慣性，產生更大的沖擊和顛簸，為了保證高速列車的安全性和可靠性，這就對轍叉心軌提出了更高的要求。

國內現行轍叉為整鑄型轍叉，即采用整體鑄造的形式將心軌、翼軌、叉跟軌及其他部件鑄造在一起，稱為高錳鋼轍叉，這種結構形式的高錳鋼弊端是：

①化學成分匹配不合理、合金化效果差，如常用的ZGMn13的化學成分范圍是：C?1.00-1.45?；Mn11.0-14.00?；Si?0.30-1.00?其余為少量元素如Cr、?Mo、S、P等，這種成分配方所組成的材料，C含量較高，沖擊性能差、強度低、抗疲勞性能差，不適應于該產品的工作環境。

?②由于整鑄型高錳鋼轍叉結構形式復雜，其工藝決定了在澆注時鋼液的流動性差異很大，結晶時差較大，必然造成其組織致密度很差，晶粒粗大無法消除，疏松、氣孔、夾雜等鑄造缺陷在所難免，這就必將造成其性能指標如強度、塑性、韌性、沖擊、耐磨、疲勞等較低，導致使用壽命低。目前，平均使用壽命在1億噸左右，這樣的使用壽命給繁忙的鐵路運輸帶來了一系列問題。

a、在正線鐵路軌道，一般1年需更換2次，這樣的頻繁更換影響正常的鐵路運輸秩序，是造成列車晚點、列車暫停、也是運輸擁擠的重要原因之一。

b、由于使用壽命低造成鐵路建設和維護的成本加大，嚴重影響著鐵路運輸的經濟效益和社會效益。

③由于整鑄型高錳鋼轍叉未經過電渣重熔（精煉）和鍛造，性能離散度較大，且高錳鋼轍叉制造過程中的不確定因素較多，造成其性能離散度較大，這種性能離散度常因局部缺陷造成非正常損壞，給鐵路運輸的可靠性和安全性產生極為不利的影響，甚至會造成事故隱患。

④整鑄型高錳鋼轍叉產品檔次低，不適應我國鐵路運輸安全、高速、重載的需要：從我國鐵路運輸開始至今，高錳鋼轍叉只是在成分、結構形式發生過變化，而鑄態組織一直未變，這樣的組織形態造成其產品檔次仍然停留在原始狀態，無法適應目前我國鐵路運輸安全、高速、重載的需要。

發明內容：

本發明的目的是提供一種高性能粒狀貝氏體心軌鋼及生產工藝，本發明增加了電渣重熔（精煉）工藝、采用了先進的擴氫工藝和正回火工藝，得到了具有良好性能的粒狀貝氏體組織，以解決現有整體鑄造技術化學成分配比不合理、合金化效果差、組織致密度差、晶粒粗大、疏松、氣孔、夾雜；性能離散度大、產品檔次低、使用壽命低、不適應目前我國鐵路運輸安全、高速、重載的需要等問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是對產品成份配方進行了優化和創新，降低了C、Mn含量，合理增加了Ni、Mo、V、Cr等元素的含量，并對S、P、Cu等有害元素做了嚴格限制，還增加了擴氫工序，使氫含量控制在1ppm之內，所采用原材料配方配比（質量分數w%）為：C：0.19％-0.28％；Si：1.20％-1.70％；Mn：1.60％-2.20％；Ni：0.40％-0.80％；Mo：0.45％-0.80％；P≤0.018％；S≤0.01％；Cu≤0.20％；Cr：1.20％-1.80％，V：0.04％-0.18％；工業純鐵92.362％-95.02％。

其制造工藝流程為：選定適宜的原輔材料及配比方案→對原輔材料進行檢驗→對原輔材料采取技術處理→中頻冶煉，制取電極錠→對電極錠進行拋光處理→電渣重熔（精煉），制取電渣錠→對電渣錠進行緩冷保溫→對電渣錠進行退火處理→對電渣錠進行探傷檢驗→切掉電渣錠兩端→鍛造成型→鍛件保溫緩冷→對鍛件進行擴氫處理→對鍛件進行正火、回火處理→對熱處理后的鍛件進行探傷檢驗→粗加工→成品檢驗。其重點制造工藝如下：

?(1)中頻冶煉，制取電極錠：

?a、爐襯及其烘干：采用堿性爐襯，烘干溫度為500±30℃，烘干時間≥6h。

b、脫氧：采用鋁錠脫氧，按每噸鋼水3-5Kg投放，投放時機應在出爐前5分鐘內。

c、除渣：采用CQ-1聚渣劑，按每噸鋼水2-2.5㎏投放，投放時機應在出爐前5分鐘內，并且在出鋼前要將漂浮在鋼液上面的雜質全部清除。

d、鋼模準備：在合模前應將模內均勻粉刷脫模涂料，并用酒精烘干，澆口及出氣孔要位置準確，保持通暢，不得有任何雜物。