一种美标标准强度碳素钢轨的生产方法与流程

1.本发明涉及冶金材料领域，尤其涉及一种美标标准强度碳素钢轨的生产方法。


背景技术：

2.北美洲是铁路发达地区，在重载运输技术方面位居世界前列，具有完善发达的铁路网，大规模线路已于2000年前后全部完成，arema标准是国际货运重载铁路用钢轨领域比较具影响力的技术标准，在国际上具有广泛的基础，是美洲、澳洲等重载铁路客户采购钢轨首选的标准，被钢轨生产企业视为进入高端市场的门槛。从市场上看，北美铁路、澳大利亚矿山铁路运营量将逐年增加，对碳素钢轨的需求也将会越来越大。此外，许多国家也筹建铁路。这些国家采购钢轨大部分按arema标准进行采购，因此，具有可观的市场需求量。随着经济的发展，大宗货物的运输主要还是依靠火车，近年来，北美重载铁路、澳大利亚矿山铁路都明显提出对美标钢轨的需要。随着逐年运营量的增加，这对钢轨的性能需求更加苛刻，尤其小曲率半径。所以研发出满足arema-2019标准强度碳素钢轨，可增加包钢出口钢轨的材质，也可抢占市场份额，创造外汇收入。另外，市场需求方面，未来许多重载铁路将会建立，对美标高强钢轨的需求量将会扩大。因此，研发arema标准强度碳素钢轨具有广阔的出口市场。


技术实现要素：

3.本发明的目的是本发明提供一种满足arema-2019标准强度碳素钢轨的生产方法。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明一种美标标准强度碳素钢轨的生产方法，包括如下步骤：
6.1)铁水预处理：铁水须经脱硫预处理，要求[p]≤0.12％、[s]≤0.0.030％，其余各原材料符合相应标准要求；
[0007]
2)转炉冶炼：终点控制c≥0.06％，出钢温度t(℃)＞1610，采用硅锰、锰铁和硅铁合金进行罐内脱氧合金化，转炉增碳采用重轨增碳剂；
[0008]
3)lf炉精炼：精炼渣料加入后要有足够的加热时间，保证渣料完全化开，尽快形成泡沫渣，实现埋弧操作，达到白渣操作的目标，炉渣碱度控制≥2.0；
[0009]
4)vd真空脱气：深真空时间≥15min,真空度小于0.1kpa,真空处理结束后软吹时间大于等于15min,软吹期间钢水不得裸露；
[0010]
5)连铸：浇铸过程做到液位自动控制，正常使用电磁搅拌；钢种液相线温度：1461℃，连铸钢水过热度在15℃-25℃之间，不大于30℃波动范围小，采用恒拉速；
[0011]
6)钢坯加热：加热总时间50分钟以上，各段加热温度：预热段≤800℃，加热1段1150-1280℃，加热2段≤1200℃，均热段1150-1260℃；
[0012]
7)轧制温度：铸坯经万能轧机轧制成钢轨，开轧温度：1070-1130℃，终轧温度以轧制第二道温度为准，钢轨终轧目标温度：小于930℃。
[0013]
进一步的，所述钢轨材料以质量百分计其化学成分包括：c：0.75～0.85； si：0.45
～0.6；mn：1.0～1.2；p≤0.020；s≤0.020；cr：0.2～0.3，其余为fe 及不可避免的杂质。
[0014]
进一步的，钢轨热轧后抗拉强度≥980mpa，屈服强度≥510mpa，伸长率≥ 10％，钢轨踏面硬度≥310hb，。
[0015]
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
[0016]
本发明的钢轨热轧后抗拉强度≥980mpa，屈服强度≥510mpa，伸长率≥10％，钢轨踏面硬度≥310hb，满足arema-2019标准。
具体实施方式
[0017]
本发明提供一种满足arema-2019标准强度碳素钢轨的生产方法，上述钢轨材料以质量百分计其化学成分包括：c：0.75～0.85；si：0.45～0.6；mn：1.0～ 1.2；p≤0.020；s≤0.020；cr：0.2～0.3。其特征在于，钢轨热轧后抗拉强度≥980mpa，屈服强度≥510mpa，伸长率≥10％，钢轨踏面硬度≥310hb。本发明还提供一种热轧美标标准碳素钢轨材料的生产方法，其包括：冶炼，加热，轧制；其中，加热温度为1200℃；出炉温度不低于1100℃；轧制温度1100℃～ 1130℃，终轧温度小于930℃。
[0018]
本次生产试验的工艺路线按照：高炉铁水-铁水预处理-转炉冶炼-lf炉外精炼-vd真空脱气-大方坯连铸；上料-步进加热炉-高压水一次除磷-bd1开坯-bd2 开坯-高压水二次除磷-ccs万能轧制-热打印-热锯切-预弯-步进冷床冷却-长尺矫直-检测中心-联合锯钻加工-外形、表面质量检查-入库、外发。
[0019]
其制备工艺具体包括：
[0020]
1)铁水预处理：铁水须经脱硫预处理，要求[p]≤0.12％、[s]≤0.0.030％，其余各原材料符合相应标准要求。
[0021]
2)转炉冶炼：终点控制c≥0.06％，出钢温度t(℃)＞1610，采用硅锰、锰铁和硅铁合金进行罐内脱氧合金化，转炉增碳采用重轨增碳剂。
[0022]
3)lf炉精炼：精炼渣料加入后要有足够的加热时间，保证渣料完全化开，尽快形成泡沫渣，实现埋弧操作，达到白渣操作的目标。炉渣碱度控制≥2.0。
[0023]
表1精炼化学成分
[0024]
熔炼号c/％si/％mn/％p/％s/％cr/％229007330.70000.48001.04000.01200.00900.1360229007340.77000.48001.05000.01200.01500.1380229007350.81000.52001.15000.01900.00400.1720
[0025]
4)vd真空脱气：深真空时间≥15min,真空度小于0.1kpa,真空处理结束后软吹时间大于等于15min,软吹期间钢水不得裸露；
[0026]
5)连铸：浇铸过程做到液位自动控制，正常使用电磁搅拌；钢种液相线温度：1461℃，连铸钢水过热度在15℃-25℃之间，不大于30℃波动范围小，采用恒拉速。具体成分见表2
[0027]
表2.连铸成品成分含量
[0028]
熔炼号c/％si/％mn/％p/％s/％cr/％229007330.80000.56001.15000.01300.00700.2300229007340.78000.57001.19000.01300.00300.2370
229007350.81000.57001.18000.01700.00200.2320
[0029]
6)钢坯加热：加热总时间50分钟以上，各段加热温度见表3。
[0030]
表3美标标准碳素钢轨加热工艺
[0031] 预热段加热1段加热2段均热段温度≤800℃1150-1280℃≤1200℃1150-1260℃
[0032]
7)轧制温度：铸坯经万能轧机轧制成钢轨，开轧温度：1070-1130℃，终轧温度以轧制第二道温度为准，钢轨终轧目标温度：小于930℃。
[0033]
轧制后对3炉成品钢轨按照arema-2019标准强度碳素钢轨要求进行常规拉伸性能、踏面硬度等各项指标进行详细检测，检测结果表明，各项常规性能及特殊性能均满足标准要求，具体检验结果见表4，表5。
[0034]
表4钢轨的拉伸性能检验结果
[0035][0036]
表5钢轨的硬度和延伸检验结果
[0037][0038]
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。