專利名稱：一種高速動車空心車軸用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速動車空心車軸用鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
我國高速鐵路動車車軸供方主要是為日本川崎重工、德國西門子(SIEMENS)、法國阿爾斯通(ALSTOM)和加拿大龐巴迪公司(BOMBARDIER)。隨著鐵路客車提速的順利過渡，高速鐵路車輛國產(chǎn)化工作勢在必行。目前，我國高速列車的總成、車體、轉(zhuǎn)向架、牽引電機、牽引變壓器、牽引變流器、牽引控制、列車網(wǎng)絡(luò)控制和制動系統(tǒng)九大關(guān)鍵技術(shù)，基本已實現(xiàn)了國產(chǎn)化，整車國產(chǎn)化率超過75%。但核心部件因其技術(shù)要求高，生產(chǎn)難度大，仍必須進口，車軸是其中之一。車軸是鐵路客車重要的走行部件，車軸的質(zhì)量直接影響著鐵路客車的運行安全。車軸在列車運行過程中承受著旋轉(zhuǎn)彎曲、拉伸、沖擊，因此，要求鋼成分設(shè)計合理、鋼質(zhì)純凈、組織致密，具有高強度、高塑性以及高韌性，為成品車軸性能良好奠定基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是為了填補我國高速動車空心車軸用鋼空白，實現(xiàn)高速動車車軸鋼國產(chǎn)化。為了解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高速動車空心車軸用鋼，還提供一種高速動車空心車軸用鋼的制造方法。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種高速動車空心車軸用鋼，其以質(zhì)量百分比計，含有下述成分C 0. 23-0. 29% ；Mn 0. 60-0. 75% ；Si 0. 25-0. 40% ；Cr 1. 00-1. 20% ；Mo 0. 20-0. 30%V 0. 020-0. 060% ；Ni 0. 15-0. 30% ；P^O. 015% ；S^O. 005%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。一種高速動車空心車軸用鋼，以質(zhì)量百分比計，優(yōu)選含有下述化學(xué)成分C 0. 27% ；Mn 0. 73% ；Si 0. 31% ；Cr 1. 03% ；Mo 0. 28% ；V 0. 05% ；
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Ni 0. 28% ；P 0. 007% ；S 0. 001%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。一種高速動車空心車軸用鋼，該鋼中氣體含量以質(zhì)量ppm計滿足[H] ( 1，
^ 20，[N] ^ 80?！N高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其中，該鋼以質(zhì)量百分比計，含有下述成分C :0. 23-0. 29%;Mn :0. 60-0. 75%;Si :0. 25-0. 40%;Cr :1. 00-1. 20%;Mo :0. 20-0. 30%； V :0. 020-0. 060% ；Ni :0. 15-0. 30% ；P ( 0. 015% ；S ( 0. 005%，余量為鐵和不可避免的雜
質(zhì)；該方法包括下列步驟I、電爐冶煉工序?qū)U鋼和預(yù)處理后的鐵水加入電爐冶煉，所述預(yù)處理的鐵水重量比> 70%。送電、吹氧，在冶煉過程中廢鋼及爐料迅速熔化，同時脫C、脫P、去氣、鋼水中的P < 0. 010%即出鋼，將鋼水倒入鋼包中進行初步合金化；II、鋼包爐精煉工序?qū)⒀b有鋼水的鋼包移到精煉工位，進行造渣、脫氧，在該工序中在線喂Al線，采用CaO-SiO2-Al2O3渣系，控制熔渣堿度R為3. 0 6. 0 ；根據(jù)化學(xué)元素爐前分析結(jié)果加入相應(yīng)鐵合金或金屬來微調(diào)各元素成分，使鋼水中各元素成分達到以下范圍時，將鋼水移出該鋼包爐精煉工序C 0. 23-0. 29 % ；Mn 0. 60-0. 75 % ；Si 0. 25-0. 40 % ；Cr 1. 00-1. 20 % ； =Mo
0.20-0. 30% ；V 0. 020-0. 060% ；Ni :0. 15-0. 30% ；P 彡 0. 015% ；S 彡 0. 005% ；其中堿度 R 為CaO/SiA的值；III、VD真空脫氣工序?qū)摪频絍D工位，底吹氬氣，進行真空脫氣處理，鋼包抽真空結(jié)束后，停吹氬氣，喂入Si-Ca線，喂入量為每噸鋼水0. 23-0. 92kg后移出VD工位；IV、澆注工序?qū)⒀b有鋼水的鋼包移到鑄臺，采用氬氣保護進行澆注；以及V.軋制工序。其中，所述的電爐熔煉工序中，預(yù)處理后的鐵水中P < 0. 070%且S彡0. 010%;還優(yōu)選廢鋼中P彡0. 035%且S彡0. 040%。其中，所述的電爐熔煉工序中，控制預(yù)處理后鐵水溫度不低于1250°C，優(yōu)選溫度為 1250-1500°C。其中，所述的電爐熔煉工序中，廢鋼熔化和鐵水氧化同時進行，加入造渣材料石灰的比例按照預(yù)處理鐵水和廢鋼的總重每噸加入20-40kg。其中鋼包爐精煉工序前鋼包中的熔渣堿度R達到3. 0 6. 0，其中堿度R為CaO/ SiO2的值。其中，電爐冶煉工序出鋼前，在鋼包內(nèi)加入金屬或合金使鋼水中各對應(yīng)金屬元素含量達到 Mn 0. 60-0. 70% ；Cr :1. 00-1. 10% ；Mo :0. 20-0. 25% ；Ni 0. 15-0. 25% 以進行鋼
包爐精煉工序。其中，電爐冶煉工序出鋼前，在鋼包內(nèi)加入石灰、螢石、合成渣、硅鋁鋇、硅鐵、中鉻、硅錳、鉬鐵和鎳豆。其中，所述的鋼包爐精煉工序中，Al線的喂入量為每噸鋼水加入
1.05-2. Ikg0其中，所述的鋼包爐精煉工序中微調(diào)各元素成分時加入碳線、硅鐵、中鉻、硅錳、鉬鐵、釩鐵和鎳豆。
其中，所述的鋼包爐精煉工序中，鋼水在白渣下保持不少于20分鐘，優(yōu)選保持 20-25分鐘。其中，所述的鋼包爐精煉工序中，鋼水在白渣下的溫度為1620-1680°C，優(yōu)選溫度達到 1650 0C ο其中，所述的VD真空脫氣工序中，其中真空脫氣處理達到的真空度為鋼包中壓強不大于67帕，優(yōu)選在該真空度下，保持不少于20分鐘。其中，所述的VD真空脫氣工序中，結(jié)束Si-Ca線喂入后，再次底吹氬氣，時間不少于10分鐘。其中，所述的澆注工序中，澆注溫度為1560-1580 °C ；錠身澆注速度為 7. 7-12. 3kg/s ；帽口的澆注速度 1. 4-2. 8kg/s。本發(fā)明生產(chǎn)的高速動車空心車軸用鋼可填補我國高速動車車軸用鋼空白，實現(xiàn)高速動車車軸國產(chǎn)化。本發(fā)明獲得的高速動車空心車軸用鋼的質(zhì)量達到進口車軸鋼的冶金水平，車軸調(diào)質(zhì)處理后性能達到進口車軸解剖水平。
具體實施例方式本發(fā)明高速動車空心車軸用鋼及其制造方法主要關(guān)鍵技術(shù)是成分設(shè)計及其生產(chǎn)過程中的鋼質(zhì)凈化、組織致密化處理，保證車軸性能達到進口車軸水平。車軸在列車運行過程中承受著旋轉(zhuǎn)彎曲、拉伸、沖擊，因此，要求鋼本質(zhì)具有高強度、高塑性以及高韌性。碳是鋼中最基本的元素，它對機械性能和工藝性能影響顯著，隨著鋼中含碳量的增加，鋼的強度提高，但塑性、韌性降低。錳能溶于鐵素體而強化鐵素體基體，提高鋼的強度、硬度和淬透性，但會使鋼的延展性和韌性略有降低。鉻主要是提高鋼的淬透性、耐腐蝕性能，同時對提高鋼的強度、硬度、耐磨性、彈性極限和屈服極限起著重要的作用。鉬可提高淬透性和抗回火穩(wěn)定性，還具有細化退火組織，減少淬火變形，提高疲勞強度的作用，能有效的改善力學(xué)性能。在一般情況下，磷、硫是鋼中有害元素，磷增加鋼的冷脆性，降低塑性，硫使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。釩與鋼中C、N生成V(C、N)細小、彌散的第二相與AlN—起阻止奧氏體晶粒長大， 顯著細化晶粒，并提高鋼的晶粒粗化溫度，V含量過低，細化晶粒作用不明顯，V含量過高， 析出物偏多，盡管晶粒細化，強度提高，但塑性降低，而且成本增加。綜合考慮各元素對鋼的性能的影響并結(jié)合實驗結(jié)果，本高速動車空心車軸用鋼成分的質(zhì)量百分配比為C 0. 23-0. 29 % ；Mn 0. 60-0. 75 % ；Si 0. 25-0. 40 % ；Cr 1. 00-1. 20 % ；Mo 0. 20-0. 30% ；V 0. 020-0. 060% ；Ni :0. 15-0. 30% ；P 彡 0. 015% ；S 彡 0. 005%。本高速動車車軸用鋼制造方法主要關(guān)鍵技術(shù)是在電爐冶煉過程中控制鐵水比 ^ 70%,出鋼時控制[P] ^ 0.010%，嚴禁下氧化渣；在鋼包精煉爐精煉過程中，采用 CaO-SiO2-Al2O3含量渣系，控制熔渣堿度R(Ca0/Si02) = 3. 0 6. 0，精煉渣中Al2O3含量為 15 % 30 % ；微調(diào)成分 C :0. 23-0. 29 % ；Mn :0. 60-0. 75 % ；Si :0. 25-0. 40 % ；Cr 1. 00-1. 20 % ；Mo 0. 20-0. 30 % ；V 0. 020-0. 060 % ；Ni 0. 15-0. 30 % ;P ^ 0. 015 % ； S < 0.005%。VD精煉處理工序喂硅鈣線，1-4米/噸鋼，并底吹氬10分鐘以上；澆注采用氬氣保護、低溫澆注。采用本發(fā)明，可以使鋼的低倍組織一般疏松和中心疏松均不大于1 級、錠型偏析和點狀偏析達到0級；非金屬夾雜物級別A類、B類、C類、D類夾雜物均不大于 1. 0 級、B+C+D 不大于 1. 5 級；鋼中[H] ( IX 1(Γ6，
( 20 X IO"6, [N] ( 80 X IO"6 ；冶金質(zhì)量達到進口車軸的水平。車軸通過調(diào)質(zhì)處理后各項指標達到進口時速350公里車軸的水平。具體來說，本發(fā)明提供的高速動車空心車軸用鋼的方案如下一種高速動車空心車軸用鋼，其以質(zhì)量百分比計，含有下述化學(xué)成分C 0. 23-0. 29% ；Mn 0. 60-0. 75% ；Si 0. 25-0. 40% ；Cr 1. 00-1. 20% ；Mo 0. 20-0. 30%V 0. 020-0. 060% ；Ni 0. 15-0. 30% ；P^O. 015% ；S^O. 005%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。具體來說，本發(fā)明的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于包括下列步驟I、電爐冶煉工序?qū)U鋼和預(yù)處理后的鐵水加入電爐冶煉，所述預(yù)處理的鐵水重量比> 70%。在冶煉過程中廢鋼及爐料迅速熔化，同時脫C、脫P、去氣、鋼水中的 P^O. 010%即出鋼，將鋼水倒入鋼包中進行初步合金化；其中，在該電爐冶煉工序中，廢鋼中主要是狗，含少量的Mn，Cr，但Mn、Cr無害，且在冶煉過程中氧化很多，剩余不大于0. 10%，一般不對廢鋼中相關(guān)金屬的含量進行計算； 優(yōu)選預(yù)處理后的鐵水中P彡0. 070%且S彡0. 010% ；還優(yōu)選控制鐵水溫度不低于1250°C， 更優(yōu)選為1250-1500°C ；所述廢鋼中P彡0. 035%且S彡0. 040% ；另外，在該工序中，廢鋼熔化和鐵水氧化同時進行，加入造渣材料石灰，加入比例按照預(yù)處理鐵水和廢鋼的總重每噸加入20-40kg ；在鋼包爐精煉前，加入石灰、螢石、合成渣和硅鋁鋇使鋼包中鋼水的熔渣堿度R(CaCVSiO2)達到3. 0 6. 0，其中優(yōu)選在鋼包中加入硅鐵、鉻鐵、中鉻、硅錳、鉬鐵、釩鐵、鎳豆使鋼水中金屬元素含量達到Mn :0. 60-0. 70% ；Crl. 00-1. 10% ；Mo :0. 20-0. 25% ； Ni 0. 15-0. 25%，以備LF精煉工序用；II、鋼包爐精煉工序?qū)⒀b有鋼水的鋼包移到精煉工位，進行造渣、脫氧，其中在該工序中在線喂Al線，采用CaO-SiO2-Al2O3渣系，控制熔渣堿度R為3.0 6.0(此時通常熔渣顏色為白色熔渣)；根據(jù)化學(xué)元素爐前分析結(jié)果加入相應(yīng)鐵合金或金屬來微調(diào)各元素成分，使鋼水中各元素成分達到以下范圍時，鋼水轉(zhuǎn)移出該鋼包爐精煉工序C 0. 23-0. 29 % ；Mn 0. 60-0. 75 % ；Si 0. 25-0. 40 % ；Cr 1. 00-1. 20 % ； =Mo 0. 20-0. 30% ；V 0. 020-0. 060% ；Ni :0. 15-0. 30% ；P 彡 0. 015% ；S 彡 0. 005% ；
其中，該工序中優(yōu)選Al線(規(guī)格為Φ 13mm,35Kg/100m)的喂入量為每噸鋼水加入 3-6米；微調(diào)鋼水中各元素成分達到所述范圍成分后，在白渣下保持不少于20分鐘，更優(yōu)選保持20-25分鐘，上述控制堿度加入石灰在1620-1680°C范圍，優(yōu)選溫度達到1650°C。III、VD真空脫氣工序?qū)摪频絍D工位，底吹氬氣，抽真空，進行真空脫氣處理。鋼包抽真空結(jié)束后，停吹氬氣，喂入Si-Ca線(Ca J8%，23kg/100m)，喂入量為每噸鋼水1-4米；IV、澆注工序?qū)⒀b有鋼水的鋼包移到鑄臺，采用氬氣保護進行澆注，錠身澆注速度為7. 7-12. 3kg/s ；帽口的澆注速度1. 4-2. 8kg/SoV.軋制工序。更詳細來說，高速動車車軸用鋼制造方法包括下述依次的步驟I電爐冶煉將廢鋼和預(yù)處理后的鐵水加入電爐冶煉，預(yù)處理后的鐵水的重量比例70%以上。 預(yù)處理后的鐵水中P彡0. 070%并且S彡0. 010% ；預(yù)處理后的鐵水溫度不低于1250°C，一般為 1250°C-1500°C ；廢鋼中的 P 彡 0. 0；35%并且040%。先將廢鋼加入電爐中，再加入鐵水，然后開始吹氧，開吹5-10分鐘加入造渣材料石灰，加入量為每噸鋼水(即預(yù)處理鐵水+廢鋼后的每噸)20-40kg。廢鋼熔化和鐵水氧化同時進行，在冶煉過程中廢鋼及石灰爐料迅速熔化，同時脫 C、脫P、去氧氣、氮氣、去夾雜，在P <0.010%后，電爐出鋼。電爐出鋼前，先根據(jù)所冶煉的鋼種在鋼包精煉爐的鋼包內(nèi)加入石灰、螢石、合成渣、硅鋁鋇、硅鐵、中鉻、硅錳、鎳豆、鉬鐵的加入量應(yīng)使烘烤后鋼水中對應(yīng)金屬元素的含量達到或接近相應(yīng)技術(shù)要求的中下限，即達到使鋼水中金屬元素的含量的重量百分比為Mn 0. 60-0. 70% ；Cr :1. 00-1. 10% ；Mo :0. 20-0. 25% ；Ni :0. 15-0. 25%，石灰、螢石、合成渣與硅鋁鋇的加入量使熔渣堿度R(Ca0/Si02) = 3. 0 6. 0。烘烤不少于30分鐘， 然后把電爐的鋼水倒入鋼包中，鋼水在鋼包中進行初步合金化。II 鋼包爐精煉把裝有鋼水的鋼包移到精煉工位，進行造渣、脫氧。進LF(ladle furnace，鋼包爐) 工序在線喂Al線，喂入量為每噸鋼水加入1. 05-2. Ikgo喂線時嚴格控制底吹氬氣流量，以鋼水不裸露為準。LF精煉過程采用高堿度，CaO-SiO2-Al2O3渣系，控制熔渣堿度R(CaCVSiO2) =3.0 6.0。根據(jù)化學(xué)元素爐前分析結(jié)果加入相應(yīng)鐵合金或金屬微調(diào)鋼水成分。鋼水成分的重量百分比達下述要求出LF工位C 0. 23-0. 29 % ；Mn 0. 60-0. 75 % ；Si 0. 25-0. 40 % ；Cr 1. 00-1. 20 % ； =Mo 0. 20-0. 30% ；V 0. 020-0. 060% ；Ni :0. 15-0. 30% ；P 彡 0. 015% ；S 彡 0. 005%。白渣下保持不少于20分鐘，溫度達到1620-1680°C，優(yōu)選溫度達到1650°C。III VD真空精煉將鋼包移到VD(VaCCum degassing，真空脫氣處理)工位，底吹氬氣，抽真空，進行真空脫氣處理。鋼包在高真空度(鋼包內(nèi)的壓強不大于67Pa)下保持不少于20分鐘，抽真空結(jié)束，開啟空氣破空閥，停吹氬氣，并喂入Si-Ca線(Ca ，23Kg/100m)，喂入量為每噸鋼水0. 23-0. 92kg。然后開啟底吹氬氣，時間不少于10分鐘，控制吹氬強度，保持鋼水不裸露，液面上下波動。
IV 澆注將裝有鋼水的鋼包移到鑄臺，澆注過程采用氬氣保護、控制澆注。之后，鋼錠紅送軋制成鋼坯。本發(fā)明的高速動車車軸用鋼及其制造方法的特征是在電爐冶煉過程中控制鐵水比彡70%，出鋼時控制[P]彡0.010%，嚴禁下氧化渣。在鋼包精煉爐精煉過程中，采用 CaO-SiO2-Al2O3合成渣系，控制熔渣堿度R(Ca0/Si02) = 3. 0 6. 0，出鋼時化學(xué)成分為C 0. 23-0. 29 % ；Mn :0. 60-0. 75 % ；Si :0. 25-0. 40 % ；Cr :1. 00-1. 20 % ；Mo :0. 20-0. 30 % ;V 0. 020-0. 060% ；Ni :0. 15-0. 30% P^O. 015% ；S ^ 0. 005%。VD 精煉處理工序喂硅鈣線， 1-4米/噸鋼，并底吹氬氣10分鐘以上；澆注采用氬氣保護、低溫澆注。采用本發(fā)明，可以使鋼的低倍組織一般疏松和中心疏松均不大于1級、錠型偏析和點狀偏析達到0級；非金屬夾雜物A類、B類、C類、D類夾雜物級別均不大于1. 0級、B+C+D不大于1. 5級；鋼中氣體 [H]彡 1 X IO"6,
^ 20 X IO"6, [N] ^ 80 X IO"6,有害元素 P 彡 15 X IO"4, S 彡 5 X 1(Γ5。實物質(zhì)量達到進口車軸鋼的冶金水平，車軸調(diào)質(zhì)處理后性能達到進口車軸解剖水平。實施例本發(fā)明下述實施例中使用的各種原料的具體組成和含量如下石灰100%CaO螢石CaF2S85%合成渣=CaO40% ；Al2O3 40% ；其他 20%硅鋁鋇硅35. 5%、鋁10. 8%和鋇17. 4%，其他為鐵硅鐵Si :75. 2%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。鉻鐵Cr 55% ；Fe :42%，其余為不可避免的雜質(zhì)。中鉻Cr :64. 4% ；Fe :35%，其余為不可避免的雜質(zhì)。硅錳Si 23% ；Mn :64%，其余不可避免的雜質(zhì)。鉬鐵Mo :60%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。釩鐵V :50. 6%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。鎳豆Ni:100%Al 線規(guī)格為 Φ 13mm, 35Kg/100mSi-Ca 線Ca :28%，23kg/100m碳線14Kg/100m實施例1I、電爐冶煉(1)把廢鋼7. 8噸加入電爐中，廢鋼中的P = 0. 019%,S = 0. 007%；再把56. 4噸預(yù)處理后的鐵水加入到同一電爐中，預(yù)處理后的鐵水溫度為1405°C、其中磷和硫的含量為 P = O. 057%, S = 0. 008%。(2)加入鐵水后開始吹氧助熔，吹氧5分鐘后加入石灰1445kg。(3)當鋼水溫度達到1640-1700°C, C彡0. 050%, P彡0. 010%時出鋼，本實施例的出鋼溫度為1700°C，其中各成分含量為C = 0. 06%, P = 0. 003%, Mn = 0. 03%, Si = 0. 010%, S = 0. 006%, Cr = 0. 01%。然后把鋼水倒入裝有硅錳600kg、石灰600kg、螢石200kg、合成渣300kg、硅鋁鋇200kg、鉻鐵1200kg、鉬鐵220kg、鎳豆160kg，并烘烤了 41分鐘的鋼包精煉爐的鋼包內(nèi)，鋼水在該鋼包內(nèi)進行鋼水初步合金化，使鋼包中各元素含量達到相應(yīng)技術(shù)要求的中下限，即 Mn 0. 60-0. 70% ；Cr :1. 00-1. 10% ；Mo :0. 20-0. 25% ；Ni :0. 15-0. 25% ；II、鋼包爐精煉(1)把裝有鋼水的鋼包精煉爐的鋼包移到LF精煉工位，測溫1561°C，喂Al線 115kg(規(guī)格為:Φ13匪，35kg/100m)，送電，加石灰IOOkg調(diào)渣；(2)取樣分析，鋼水的化學(xué)成分的重量百分配比為C = 0. 11 % ；Si = 0. 23 % ；Mn = 0. 67 % ;P = 0. 006 % ;S = 0. 003 % ；Cr = 1. 040%;Mo = 0. 20%;Ni = 0. 28%調(diào)渣加石灰200kg、合成渣300kg ；調(diào)成分加碳線180米 (14kg/100m)、硅鐵 60kg、硅錳 50kg、釩鐵 70kg 和鉬鐵 90kg ；(3)取樣分析，鋼水的化學(xué)成分的重量百分配比為C = O. 27%;Mn = 0. 73%;Cr = 1. 03%;Ni = 0. 28%;Mo = 0. 28%;Si = 0. 30%； S = O. 001% ；P = 0. 007% ；V = 0. 05%。調(diào)·加石灰 200kg ；(4)鋼水在白渣下保持23分鐘，此時溫度1650°C，鋼包爐精煉結(jié)束；精煉渣分析 堿度 R(Ca0/Si02) = 6. 0，測定 Al2O3 的含量為 22%。III、VD真空精煉把鋼包移到VD真空處理工位，在67 以下的高真空度下保持20分鐘，破真空后停止吹氬氣，喂Si-Ca線250米，鋼包再底吹氬氣13分鐘，吹氬氣過程鋼水不裸露；IV、澆注采用氬氣保護澆注，澆注溫度1572°C ；8. 4t錠型，澆注時間為第一盤錠身14分鐘30秒，帽口 8分鐘。第二盤錠身12分鐘，帽口 6分鐘。澆注完第一盤取熔煉化學(xué)成分分析樣。鋼錠紅送，軋制成250 X 250 (mm)方坯。本實施例1制備的鋼的熔煉化學(xué)成分的質(zhì)量百分比(％ )和鋼液中[H] (PPm)見表 1。表權(quán)利要求
1.一種高速動車空心車軸用鋼，其以質(zhì)量百分比計，含有下述成分 C 0. 23-0. 29% ；Mn 0. 60-0. 75% ； Si 0. 25-0. 40% ； Cr 1. 00-1. 20% ； Mo 0. 20-0. 30% V 0. 020-0. 060% ； Ni 0. 15-0. 30% ； P 彡 0. 015% ；S彡0. 005%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1的高速動車空心車軸用鋼，其特征在于，以質(zhì)量百分比計，含有下述化學(xué)成分C 0. 27% ；Mn0. 73%Si0. 31%Cr1. 03%Mo0. 28%V 0. 05% ；Ni 0. 28% ；P 0. 007% ；S 0. 001%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼，其特征在于，該鋼的雜質(zhì)元素以質(zhì)量ppm計滿足 [H] ^ 1，
^ 20，[N] ^ 80。
4.一種高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其中，該鋼以質(zhì)量百分比計，含有下述成分C :0. 23-0. 29%;Mn :0. 60-0. 75%;Si :0. 25-0. 40%;Cr :1. 00-1. 20%;Mo :0. 20-0. 30%； V :0. 020-0. 060% ；Ni :0. 15-0. 30% ；P ( 0. 015% ；S ( 0. 005%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；該方法包括下列步驟I、電爐冶煉工序?qū)U鋼和預(yù)處理后的鐵水加入電爐冶煉，所述預(yù)處理的鐵水重量比 ^ 70%，送電、吹氧，在冶煉過程中廢鋼及爐料迅速熔化，同時脫C、脫P、去氣、鋼水中的 P^O. 010%即出鋼，將鋼水倒入鋼包中進行初步合金化；II、鋼包爐精煉工序?qū)⒀b有鋼水的鋼包移到精煉工位，進行造渣、脫氧，在該工序中在線喂Al線，采用CaO-SiO2-Al2O3渣系，控制熔渣堿度R為3. 0 6. 0，根據(jù)化學(xué)元素爐前分析結(jié)果加入相應(yīng)鐵合金或金屬來微調(diào)各元素成分，使鋼水中各元素成分達到以下范圍時， 將鋼水移出該鋼包爐精煉工序C 0. 23-0. 29 % ；Mn 0. 60-0. 75 % ；Si 0. 25-0. 40 % ；Cr 1. 00-1. 20 % ； =Mo 0. 20-0. 30% ；V 0. 020-0. 060% ；Ni :0. 15-0. 30% ；P ^ 0. 015% ；S ^ 0. 005% ；其中堿度 R 為CaO/SiA的值；III、VD真空脫氣工序?qū)摪频絍D工位，底吹氬氣進行真空脫氣處理，鋼包抽真空結(jié)束后，停吹氬氣，喂入Si-Ca線，喂入量為每噸鋼水0. 23-0. 92kg后移出VD工位；IV、澆注工序?qū)⒀b有鋼水的鋼包移到鑄臺，采用氬氣保護進行澆注；以及V.軋制工序。
5.如權(quán)利要求4所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，其中所述的電爐熔煉工序中，預(yù)處理后的鐵水中？< 0.070%且3< 0.010% ；還優(yōu)選廢鋼中 P 彡 0. 035%且 S 彡 0. 040%。
6.如權(quán)利要求4或5所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，其中所述的電爐熔煉工序中，控制預(yù)處理后鐵水溫度不低于1250°C，優(yōu)選溫度為1250-1500°C。
7.如權(quán)利要求6所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，其中所述的電爐熔煉工序中，廢鋼熔化和鐵水氧化同時進行，加入造渣材料石灰的比例按照預(yù)處理鐵水和廢鋼的總重每噸加入20-40kg。
8.如權(quán)利要求4-7任一項所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，電爐冶煉工序出鋼前，在鋼包內(nèi)加入石灰、螢石、合成渣與硅鋁鋇以使鋼包精煉工序中熔渣堿度R達到3.0 6.0。
9.如權(quán)利要求4-8所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，其中， 電爐冶煉工序出鋼前，在鋼包內(nèi)加入金屬或合金使鋼水中各對應(yīng)金屬元素含量達到Mn 0. 600. 70% ；Cr 1. 00-1. 10% ；Mo 0. 20-0. 25% ；NiO. 15-0. 25% 以進行鋼包爐精煉工序。
10.如權(quán)利要求8或9所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，電爐冶煉工序出鋼前，在鋼包內(nèi)加入石灰、螢石、合成渣、硅鋁鋇、硅鐵、中鉻、硅錳、鉬鐵和鎳豆。
11.如權(quán)利要求4-10任一項所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于， 所述的鋼包爐精煉工序中，Al線的喂入量為每噸鋼水加入1. 05-2. Ikgo
12.如權(quán)利要求11所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的鋼包爐精煉工序中，鋼水在白渣下保持不少于20分鐘，優(yōu)選保持20-25分鐘。
13.如權(quán)利要求4-12任一項所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于， 所述的鋼包爐精煉工序中，鋼水在白渣下的溫度為1620-1680°C，優(yōu)選溫度達到1650°C。
14.如權(quán)利要求4-12任一項所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于， 所述的鋼包爐精煉工序中微調(diào)各元素成分時加入碳線、硅鐵、中鉻、硅錳、鉬鐵、釩鐵和鎳豆。
15.如權(quán)利要求4-13任一項所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于， 其中所述的VD真空脫氣工序中，其中真空脫氣處理達到的真空度為鋼包中壓強不大于67 帕，優(yōu)選在該真空度下，保持不少于20分鐘。
16.如權(quán)利要求4-14所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的 VD真空脫氣工序中，結(jié)束Si-Ca線喂入后，再次底吹氬氣，時間不少于10分鐘。
17.如權(quán)利要求4-15所述的高速動車空心車軸用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，其中所述的澆注工序中，澆注溫度為1560-1580°C ；錠身澆注速度為7. 7-12. 3kg/s ；帽口的澆注速度 1. 4-2. 8kg/s。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高速動車車軸用鋼，其成分質(zhì)量配比(％)為C0.23-0.29％；Mn0.60-0.75％；Si0.25-0.40％；Cr1.00-1.20％；Mo0.20-0.30％；V0.020-0.060％；Ni0.15-0.30％；P≤0.015％S≤0.005％。本發(fā)明還提供了一種高速動車車軸用鋼的制備方法，主要包含步驟在電爐冶煉過程中控制鐵水比≥70％，出鋼時控制[P]≤0.010％，嚴禁下氧化渣。在鋼包精煉爐精煉過程中，采用CaO-SiO2-Al2O3渣系，控制熔渣堿度R(CaO/SiO2)＝3.0～6.0，精煉渣中Al2O3含量為15％～30％；VD精煉處理工序喂硅鈣線，1-4米/噸鋼，底吹氬氣10分鐘以上。澆注過程氬氣保護，控制澆注，之后鋼錠紅送，軋制成鋼坯。
文檔編號C22C38/46GK102418048SQ20111036198
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者王之香, 王玉玲, 鄔中華, 陳金虎 申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司