一种铁路车轴用钢材料及其加工方法与流程

本发明属于金属冶炼加工领域；具体涉及一种铁路车轴用钢材料及其加工方法。

背景技术：

车轴是铁路车辆运行的关键部件之一，其质量的优劣直接关系到运输效率及安全，车轴在车辆运行过程中主要承受弯曲、扭转在和或弯扭复合载荷并受到循环的冲击作用，因此苛刻的运行条件要求车轴钢具有优良的力学性能。

我国铁路货车车轴大部分为lz50钢种，其生产主要由模铸或连铸坯经轧制后形成车轴坯，主要缺点致密性低，且对其没有量化指标。现代铁路运输行业运行高速、载重量的逐步提升要求车轴具有更好的力学性能，提高车轴钢的致密性是提升车轴性能最简单有效的方法，现行的铁路车轴用钢坯生产低倍按gb/t1979标准进行检验，要求一般疏松、中心疏松、偏析均≤2.0级。

技术实现要素：

本发明目的是针对现有车轴钢致密较低且无量化指标的问题提供了一种铁路车轴用钢材料及其加工方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种铁路车轴用钢材料，所述的一种铁路车轴用钢材料包含以下成分：

0.46～0.58wt％的c、0.17～0.40wt％的si、0.75～1.00wt％的mn、≦0.015wt％的p、≦0.010wt％的s、0.18～0.25wt％的ni、0.20～0.27wt％的cr、≦0.15wt％的cu、≦0.10wt％的mo、0.02～0.08wt％的v、0.015～0.045wt％的al、≦15ppm的o、≦2.0ppm的h，余量为fe。

本发明所述的一种铁路车轴用钢材料，所述的一种铁路车轴用钢材料包含以下成分：0.52wt％的c、0.22wt％的si、0.84wt％的mn、0.011wt％的p、0.008wt％的s、0.22wt％的ni、0.24wt％的cr、0.11wt％的cu、0.08wt％的mo、0.06wt％的v、0.025wt％的al、11ppm的o、1.2ppm的h，余量为fe。

一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法的工艺流程为：电炉冶炼或转炉冶炼→lf炉精炼→rh或vd真空处理→连铸→入坑缓冷或热送→锻造加热→水压机锻造开坯→锻坯加热→轧制→缓冷→正火、回火。

本发明所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中电炉冶炼或转炉冶炼时c的质量分数为0.10～0.40wt％，p的质量分数≤0.008wt％，出钢温度为1640～1700℃。

本发明所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中lf炉精炼为6m/t喂入铝线，脱氧剂为铝粒、碳粉，其中铝粒用量0.4～0.5kg/t，，碳粉用量0.3～0.4kg/t，铝粒、碳粉总用量0.8～1.0kg/t，混匀后使用，白渣精炼时间15～30min。

本发明所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中rh或vd真空处理为真空度≤67pa，保持时间20～40min，破空后软吹时间10～20min。

本发明所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中连铸过热度20～35℃，拉速0.20m/min；入坑缓冷时间缓冷80～90h，出坑温度≤200℃，热送温度500～600℃。

本发明所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中锻造加热温度1200～1250℃，保温3～5h；锻造水压机采用一次镦粗、一次拔长工艺，镦粗过程镦后外圆直径600～650mm，拔长过程初始道次采用≤20mm小压下量，后续锻造过程保证2道次压下量120～140mm，锻造成∮450mm圆形坯料，终锻温度800～880℃。

本发明所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法锻坯加热时间11.5～12.5h，其中加热段时间3～5h，保温时间7～8h，出炉温度1250～1400℃；轧制过程中2～5道次压下量75～85mm；钢坯轧后30分钟内入缓冷坑，缓冷60～70h，出坑温度≤200℃。

本发明所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中钢坯出坑后热处理，正火温度820～850℃，保温8h，风冷至190～210℃进行回火，回火温度520～550℃，保温时间10～12h。

本发明所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，锻造工艺指使用∮650mm规格的连铸坯，通过水压机锻造成450mm连铸圆坯，此过程经过一次镦粗，一次拔长的锻造工艺，镦粗过程保证镦后外圆直径≥600mm，拔长过程初始道次采用≤20mm小压下量，去除氧化铁皮以防止氧化铁皮压入及折叠缺陷产生，后续锻造过程保证2道次压下量≥120mm，由此保证连铸坯在变形过程中具有较大的变形量，使得原始连铸坯内部的疏松等缺陷在锻造过程中得到充分焊合，获得较致密性的铸坯。

本发明所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，经过15中锻造后的钢坯加热至1250～1280℃进行轧制，轧制要求至少有2道次压下量≥75mm。最终轧制称为符合要求规格的钢坯。

本发明所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法的材料生产为车轴坯，致密层厚度25～30mm，致密性高。

本发明所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，最终加工用于铁路火车车轴。

附图说明

图1为具体实施方式一方法制备的所述的一种铁路车轴用钢材料的1号致密层厚度图片；

图2为具体实施方式一方法制备的所述的一种铁路车轴用钢材料的2号致密层厚度图片；

图3为为具体实施方式一方法制备的所述的一种铁路车轴用钢材料的3号致密层厚度图片；

图4为具体实施方式一方法制备的所述的一种铁路车轴用钢材料的4号致密层厚度图片；

图5为具体实施方式一方法制备的所述的一种铁路车轴用钢材料的5号致密层厚度图片。

具体实施方式

具体实施方式一：

一种铁路车轴用钢材料，所述的一种铁路车轴用钢材料包含以下成分：0.52wt％的c、0.22wt％的si、0.84wt％的mn、0.011wt％的p、0.008wt％的s、0.22wt％的ni、0.24wt％的cr、0.11wt％的cu、0.08wt％的mo、0.06wt％的v、0.025wt％的al、11ppm的o、1.2ppm的h，余量为fe。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法的工艺流程为：电炉冶炼或转炉冶炼→lf炉精炼→rh或vd真空处理→连铸→入坑缓冷或热送→锻造加热→水压机锻造开坯→锻坯加热→轧制→缓冷→正火、回火。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中电炉冶炼或转炉冶炼时c的质量分数为0.10wt％，p的质量分数≤0.008wt％，出钢温度1650℃。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中lf炉精炼为6m/t喂入铝线，脱氧剂为铝粒、碳粉，其中铝粒用量0.45kg/t，，碳粉用量0.4kg/t，铝粒、碳粉总用量≥0.8kg/t，混匀后使用，白渣精炼时间20min。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中rh或vd真空处理为真空度≤67pa，保持时间30min，破空后软吹时间12min。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中连铸过热度20～35℃，拉速0.20m/min；入坑缓冷时间缓冷80h，出坑温度≤200℃，热送温度520℃。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中锻造加热温度1200～1250℃，保温3～5h；锻造水压机采用一次镦粗、一次拔长工艺，镦粗过程镦后外圆直径600mm，拔长过程初始道次采用≤20mm小压下量，后续锻造过程保证2道次压下量120mm，锻造成∮450mm圆形坯料，终锻温度800～880℃。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，的加工方法锻坯加热时间11.5h，其中加热段时间3h，保温时间7h，出炉温度1250℃；轧制过程中2道次压下量75mm；钢坯轧后30分钟内入缓冷坑，缓冷60h，出坑温度≤200℃。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中钢坯出坑后热处理，正火温度840℃，保温8h，风冷至190～210℃进行回火，回火温度530℃，保温时间10～12h。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，制备的所述的一种铁路车轴用钢材料的致密层厚度图片如图1-图5所示，其性能如表1所示

表1铁路车轴用钢材料的性能

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，制备的材料致密层厚度为25～30mm，30～35mm。

具体实施方式二：

一种铁路车轴用钢材料，所述的一种铁路车轴用钢材料包含以下成分：0.52wt％的c、0.26wt％的si、0.81wt％的mn、0.013wt％的p、0.003wt％的s、0.18wt％的ni、0.21wt％的cr、0.05wt％的cu、0.10wt％的mo、0.04wt％的v、0.026wt％的al、15ppm的o、2.0ppm的h，余量为fe。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法的工艺流程为：电炉冶炼或转炉冶炼→lf炉精炼→rh或vd真空处理→连铸→入坑缓冷或热送→锻造加热→水压机锻造开坯→锻坯加热→轧制→缓冷→正火、回火。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中电炉冶炼或转炉冶炼中c的质量分数为0.20wt％，p的质量分数≤0.008wt％，出钢温度1640℃。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中lf炉精炼为6m/t喂入铝线，脱氧剂为铝粒、碳粉，其中铝粒用量0.4～0.5kg/t，，碳粉用量0.3～0.4kg/t，铝粒、碳粉总用量≥0.8kg/t，混匀后使用，白渣精炼时间15min。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中rh或vd真空处理为真空度≤67pa，保持时间20min，破空后软吹时间10min。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中连铸过热度20～35℃，拉速0.20m/min；入坑缓冷时间缓冷≥80h，出坑温度≤200℃，热送温度500℃。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中锻造加热温度1200～1250℃，保温3～5h；锻造水压机采用一次镦粗、一次拔长工艺，镦粗过程镦后外圆直径600mm，拔长过程初始道次采用≤20mm小压下量，后续锻造过程保证2道次压下量120mm，锻造成∮450mm圆形坯料，终锻温度820℃。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法锻坯加热时间12h，其中加热段时间4h，保温时间7.5h，出炉温度1300℃；轧制过程中3道次压下量75mm；钢坯轧后30分钟内入缓冷坑，缓冷65h，出坑温度≤200℃。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中钢坯出坑后热处理，正火温度840℃，保温8h，风冷至190～210℃进行回火，回火温度530℃，保温时间10～12h。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，加工的材料，进行性能测试如表2所示：

表2所述的一种铁路车轴用钢材料的性能

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，制备的材料致密层厚度为25～30mm，锭型偏析为0。

具体实施方式三：

一种铁路车轴用钢材料，所述的一种铁路车轴用钢材料包含以下成分：0.50wt％的c、0.26wt％的si、0.85wt％的mn、0.008wt％的p、0.016wt％的s、0.19wt％的ni、0.23wt％的cr、0.05wt％的cu、0.10wt％的mo、0.04wt％的v、0.035wt％的al、15ppm的o、2.0ppm的h，余量为fe。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法的工艺流程为：电炉冶炼或转炉冶炼→lf炉精炼→rh或vd真空处理→连铸→入坑缓冷或热送→锻造加热→水压机锻造开坯→锻坯加热→轧制→缓冷→正火、回火。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中电炉冶炼或转炉冶炼时c的质量分数为0.30wt％，p的质量分数≤0.008wt％，出钢温度1660℃。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中lf炉精炼为6m/t喂入铝线，脱氧剂为铝粒、碳粉，其中铝粒用量0.4～0.5kg/t，，碳粉用量0.3～0.4kg/t，铝粒、碳粉总用量≥0.8kg/t，混匀后使用，白渣精炼时间25min。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中rh或vd真空处理为真空度≤67pa，保持时间25min，破空后软吹时间20min。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中连铸过热度20～35℃，拉速0.20m/min；入坑缓冷时间缓冷80h，出坑温度≤200℃，热送温度550℃。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中锻造加热温度1200～1250℃，保温3～5h；锻造水压机采用一次镦粗、一次拔长工艺，镦粗过程镦后外圆直径600mm，拔长过程初始道次采用≤20mm小压下量，后续锻造过程保证2道次压下量120mm，锻造成∮450mm圆形坯料，终锻温度825℃。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法锻坯加热时间11.5h，其中加热段时间3h，保温时间7h，出炉温度1250℃；轧制过程中5道次压下量75mm；钢坯轧后30分钟内入缓冷坑，缓冷≥60h，出坑温度≤200℃。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中钢坯出坑后热处理，正火温度845℃，保温8h，风冷至190～210℃进行回火，回火温度535℃，保温时间10～12h。

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，加工的材料，进行性能测试如表3所示：

表3所述的一种铁路车轴用钢材料的性能

本实施方式所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，制备的材料致密层厚度为30～35mm，锭型偏析为0。

具体实施方式四：

一种铁路车轴用钢材料，所述的一种铁路车轴用钢材料包含以下成分：0.46wt％的c、0.17wt％的si、0.75wt％的mn、≦0.015wt％的p、≦0.010wt％的s、0.18～0.25wt％的ni、0.20wt％的cr、≦0.15wt％的cu、≦0.10wt％的mo、0.02wt％的v、0.015wt％的al、≦15ppm的o、≦2.0ppm的h，余量为fe。

具体实施方式五：

一种铁路车轴用钢材料，所述的一种铁路车轴用钢材料包含以下成分：0.58wt％的c、0.40wt％的si、1.00wt％的mn、≦0.015wt％的p、≦0.010wt％的s、0.25wt％的ni、0.27wt％的cr、≦0.15wt％的cu、≦0.10wt％的mo、0.08wt％的v、0.045wt％的al、≦15ppm的o、≦2.0ppm的h，余量为fe。

具体实施方式六：

一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法的工艺流程为：电炉冶炼或转炉冶炼→lf炉精炼→rh或vd真空处理→连铸→入坑缓冷或热送→锻造加热→水压机锻造开坯→锻坯加热→轧制→缓冷→正火、回火。

具体实施方式七：

根据具体实施方式六所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中电炉冶炼或转炉冶炼时c的质量分数为0.10～0.40wt％，p的质量分数≤0.008wt％，出钢温度为1640～1700℃。

具体实施方式八：

根据具体实施方式六所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中lf炉精炼为6m/t喂入铝线，脱氧剂为铝粒、碳粉，其中铝粒用量0.4～0.5kg/t，，碳粉用量0.3～0.4kg/t，铝粒、碳粉总用量0.8～1.0kg/t，混匀后使用，白渣精炼时间15～30min。

具体实施方式九：

根据具体实施方式六所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中rh或vd真空处理为真空度≤67pa，保持时间20～40min，破空后软吹时间10～20min。

具体实施方式十：

根据具体实施方式六所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中连铸过热度20～35℃，拉速0.20m/min；入坑缓冷时间缓冷80～90h，出坑温度≤200℃，热送温度500～600℃。

具体实施方式十一：

根据具体实施方式六所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中锻造加热温度1200～1250℃，保温3～5h；锻造水压机采用一次镦粗、一次拔长工艺，镦粗过程镦后外圆直径600～650mm，拔长过程初始道次采用≤20mm小压下量，后续锻造过程保证2道次压下量120～140mm，锻造成∮450mm圆形坯料，终锻温度800～880℃。

具体实施方式十二：

根据具体实施方式六所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法锻坯加热时间11.5～12.5h，其中加热段时间3～5h，保温时间7～8h，出炉温度1250～1400℃；轧制过程中2～5道次压下量75～85mm；钢坯轧后30分钟内入缓冷坑，缓冷60～70h，出坑温度≤200℃。

具体实施方式十三：

根据具体实施方式六所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法，所述的一种铁路车轴用钢材料的加工方法中钢坯出坑后热处理，正火温度820～850℃，保温8h，风冷至190～210℃进行回火，回火温度520～550℃，保温时间10～12h。