[發(fā)明專利]一種高強韌性起重機用鋼軌及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911042676.6
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110885950A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金紀勇;王冬;陳昕;劉祥;張瑜;丁寧;劉鶴;劉宏;張銳;王寧
• 申請（專利權(quán)）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/58;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/50;C21D9/04;B21B1/085;B21B1/088;B21D3/02
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

本發(fā)明屬于鋼軌技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高強韌性起重機用鋼軌及其制造方法。按重量百分比計，包括如下組分：C：0.15％～0.30％，Si：1.20％～1.70％，Mn：1.50％～2.50％，P：≤0.025％，S：≤0.015％，Cr：0.30％～0.80％，Mo：0.30％～0.70％，Nb：0％～0.08％，Ti：0％～0.020％，Ni：0.20％?0.60％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其制造方法包括：連鑄坯均熱溫度為1280?1340℃，保溫時間為1?1.5小時，兩階段軋制，矯直保溫后冷卻。本發(fā)明采用此生產(chǎn)方法利用C?Si?Mn?Cr?Mo?Ni及復(fù)合加入Nb、Ti等微合金化元素，通過控制各軋鋼工序的軋制間隔時間和溫度獲得細化的奧氏體晶粒，空冷獲得強韌性良好的板條貝氏體組織的起重機鋼軌。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼軌技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高強韌性起重機用鋼軌及其制造方法。

背景技術(shù)

起重機鋼軌主要用于企業(yè)吊車或承載車運輸重載物資，我國起重機鋼軌普遍采用U71Mn或U75V等珠光體材質(zhì)。U71Mn及U75V材質(zhì)的起重機鋼軌抗拉強度僅為880MPa和980MPa，并且相對于43-75kg/m軌型來說，起重機鋼軌斷面增大，采用同規(guī)格連鑄坯軋制鋼軌時壓縮比減小，鋼的致密度明顯降低，其性能更加變差，起重機鋼軌承載遠遠大于鐵路運輸線路載荷，使用中鋼軌壓潰、斷裂等現(xiàn)象普遍存在。提高鋼軌的強度，主要有兩種工藝路線：一是開發(fā)適合熱處理鋼軌，二是通過合金化來提高鋼軌的強度及耐磨性。

珠光體鋼軌鋼通過加入合金元素Si、Mn、Cr等起到固溶強化的作用，并使C曲線右移，相同冷速下獲得片間距更小的珠光體組織，提高強度和鋼的淬透性，如U71MnH、U75VH、U77MnCrH、U78CrVH等材質(zhì)的軌頭硬化熱處理鋼軌。一方面起重機鋼軌市場需求量有限，只占鋼軌產(chǎn)品中較小份額，而現(xiàn)有43-75kg/m等軌型熱處理設(shè)備無法用于起重機鋼軌，而投建專用的熱處理設(shè)備差，利用率不高；另一方面，起重機鋼軌軌頭截面較大，無論采用風冷或水霧冷卻，都無法實現(xiàn)全截面達到較高的強度及硬度，僅表層性能提高，并未徹底解決鋼軌整體承重問題。

日本制鐵株式會社的專利“耐磨損性和耐內(nèi)部傷損性能優(yōu)良的鋼軌及其制造方法”(ZL96190344.9)中的過共析珠光體鋼軌鋼，通過增加珠光體片中滲碳體相的密度來提高耐磨性能。其化學成分為：C為0.89％，Si為0.48％，Mn為0.61％，Cr為0.25％。熱處理后抗拉強度達到1300MPa以上，此鋼軌在珠光體鋼軌材質(zhì)中處于較高強度及硬度水平，采用在線熱處理工藝生產(chǎn)。CN201380065881公開了“制造高強度起重機鋼軌的方法”，該方法采用珠光體材質(zhì)，通過在線熱處理工藝獲得頂部硬度達380HB、心部350HB，屈服強度最大900MPa，抗拉強度最大1300MPa。但在線熱處理鋼軌工藝普遍存在整體承重不高的問題。

相對于珠光體鋼軌，貝氏體材質(zhì)的鋼軌通過合金化獲得較高強度同時具有良好的韌塑性，軌頭全斷面性能均勻性好于珠光體熱處理鋼軌，200810012105.3公開了“一種熱軋貝氏體鋼軌及生產(chǎn)工藝”，該方法中的成分設(shè)計通過C-Si-Mn-Cr-Mo以及Nb、V、Ti微合金化獲得強韌性較好的貝氏體鋼軌，但未在起重機鋼軌軌型上應(yīng)用；201310327055.9公開了“一種貝氏體鋼軌用鋼及制造方法”，該方法中除了含有Mn、Mo、Nb、V等元素外，Cr元素含量1.3％～2.0％，A1含量0.05％-1.0％，雖然合金元素加入較多，但并未對控制過程作出規(guī)定，因此提高貝氏體鋼軌的強度方面受到限制，抗拉強度僅達到1250MPa以上，屈服強度僅為850MPa以上。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高強韌性起重機用鋼軌及其制造方法。采用此生產(chǎn)方法利用C-Si-Mn-Cr-Mo-Ni及復(fù)合加入Nb、Ti等微合金化元素，通過控制各軋鋼工序的軋制間隔時間和溫度獲得細化的奧氏體晶粒，空冷獲得強韌性良好的板條貝氏體組織的起重機鋼軌。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：