一種用于制造行車車輪的鍛件鋼鋼水及其冶煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種用于制造行車車輪的鍛件鋼鋼水及其冶 煉方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 行車車輪在運(yùn)行過程中，車輪與鋼軌之間發(fā)生激烈磨損，要求車輪踏面具有高硬 度、高強(qiáng)度及良好的沖擊初性，W提高車輪承載能力、耐磨性、抗疲勞性能和抗沖擊性能。為 保證行車車輪鋼具有上述性能，要求制造行車車輪的鍛件鋼材質(zhì)具有高潔凈度、高強(qiáng)高初 性及良好的耐磨耐蝕性。目前所使用的行車車輪鋼大多采用65鋼、65Mn等高碳鋼生產(chǎn)，鋼的 硬度、耐磨性較好，但塑初性相對較差，導(dǎo)致鋼的沖擊初性及抗疲勞性能較差，制約了車輪 使用壽命的提高。
[0003] 目前國內(nèi)已有關(guān)于車輪鋼生產(chǎn)方面的專利和研究報(bào)道，但大多集中在汽車及火車 用車輪鋼方面，如武漢鋼鐵集團(tuán)公司申請的專利"420MPa級汽車車輪用鋼及其生產(chǎn)方法"， 鋼的化學(xué)成分為：C 0.05-0.09wt〇/〇, Si < 0.15wt〇/〇，Mn 0.50-0.90wt〇/〇，P < 0.020wt〇/〇, S < 0.008wt%，Nb 0.010-0.025wt%，生產(chǎn)工藝包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、連鑄、板巧社制等步驟， 所生產(chǎn)的車輪鋼具有良好的加工成型性能；北京科技大學(xué)申請的專利"一種含師高速列車 車輪鋼的生產(chǎn)方法"，鋼的化學(xué)成分為：(：0.40-0.70*1%，]\111 0.70-0.80*1%，510.30- 0.60wt〇/〇，抓 0.015-0.11 Owt〇/〇，Cr 0.20-0.35wt〇/〇，P < 0.020wt〇/〇，S < 0.015wt〇/〇，通過冶煉和 鑄造工藝得到的高速列車車輪鋼具有下列性能，抗拉強(qiáng)度為740-900MPa，屈服強(qiáng)度為450- 570MPa，斷后伸長率為15-25%，低溫沖擊功(Akv)為15-20J;鞍鋼股份有限公司申請的專利 "一種汽車車輪用鋼及其生產(chǎn)方法"，鋼的化學(xué)成分為:C 0.07-0. lOwt%，Si 0.15-0.30wt%， Μη 1.30-1.60wt%，P含0.020wt%，S含0.005wt%，采用轉(zhuǎn)爐冶煉、RH精煉、板巧連鑄及板巧社 制工藝生產(chǎn)，所生產(chǎn)的鋼板強(qiáng)度高，焊接性能好。目前國內(nèi)專利和論文檢索尚無設(shè)及用于制 造行車車輪的鍛件鋼鋼水及其冶煉方法的研究報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種用于制造行車車輪的鍛件鋼鋼水;第二目的在于 提供所述的用于制造行車車輪的鍛件鋼鋼水的冶煉方法。
[000引本發(fā)明的第一目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，所述的用于制造行車車輪的鍛件鋼鋼水具有下 列重量百分比的化學(xué)成分:C 0.32~0.38 wt%、Si 1.10~1.30 wt%、Mn 1.10~1.25wt%、Cr 0.20~0.30wt0/0、Ti 0.015~0.030wt0/0、S< 0.004wt0/0、P< 0.012wt0/0、0<0.0010wt0/0、H< 0.00015wt%，其余為化及不可避免的不純物。
[0006]本發(fā)明的第二目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，包括W下步驟： A、鐵水預(yù)處理脫硫:將化學(xué)成分C 4.5-5.0wt%、Si 0.30-0.50wt%、Mn 0.25-0.50wt%、 P 0.090-0.1 lOwt%、S含0.020wt%，其余為化及不可避免的不純物的高爐鐵水運(yùn)至KR法鐵水 預(yù)處理裝置進(jìn)行脫硫處理，攬拌頭插入深度控制為2200-2400mm，按15.0~17.0 kg/t鋼的 量，加入常規(guī)化ο質(zhì)脫硫劑進(jìn)行脫硫處理，攬拌時(shí)間控制為8分鐘;攬拌結(jié)束后進(jìn)行化后渣操 作，保證鋼包內(nèi)鐵水面裸露含4/5，化凈脫硫渣;預(yù)處理后鐵水成分控制為:C 4.5-4.8wt%、 Si 0.30-0.50wt〇/〇、Mn 0.25-0.50wt〇/〇、P 0.090-0.110wt〇/〇、S< 0.004wt〇/〇,其余為Fe及不可 避免的不純物； B、 鋼水冶煉：將化學(xué)成分C 4.5-4.8wt%、Si 0.30-0.50wt%、Mn 0.25-0.50wt%、P 0.090-0.1 lOwt%、S含0.004wt%，其余為化及不可避免的不純物的A步驟的預(yù)處理深脫硫鐵 水、化學(xué)成分C 0.16-0.化wt%、Si 0.12-0.25 wt%、Mn 0.45-0.70wt%、P 0.015-0.030wt〇/〇、 S 0.018-0.035wt%，其余為化及不可避免的不純物的優(yōu)質(zhì)廢鋼及化學(xué)成分C 3.2-3.4 wt%、 Si 0.30-0.50 wt〇/〇、Mn 0.30-0.50 wt〇/〇、P 0.070-0.090wt〇/〇、S 0.020-0.035wt〇/〇,其余為Fe 及不可避免的不純物的低憐硫生鐵加入LD轉(zhuǎn)爐中，進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉，分別按40.0~ 45. Okg/t鋼、20.0~23. Okg/t鋼、2.5~4. Okg/t鋼的加入量，加入石灰、輕燒白云石、菱儀球造 渣，控制終點(diǎn)碳含量含0. lOwt%，出鋼溫度含1660°C;出鋼前向鋼包底部加入活性石灰和精 煉渣進(jìn)行渣洗，石灰加入量為:3. Okg/t鋼，精煉渣加入量為：1. Okg/t鋼;出鋼時(shí)采用全程底吹 氣工藝，氣氣流量控制為20~35化/min; C、 脫氧合金化:將B步驟冶煉完畢的鋼水出鋼，當(dāng)鋼包中的鋼水量大于1/4時(shí)，按下列脫 氧合金化順序：娃巧領(lǐng)^娃鐵^高碳銘鐵^高碳儘鐵，依次向鋼包中加入下列物質(zhì)：按 4.04旨/1:鋼的量，加入下列質(zhì)量比的娃巧領(lǐng)合金：8152.5￥1%，〔3 11.5￥1%，133 13.5￥1%，八1 4.2wt%，其余為化及不可避免的不純物;按13.8~16.8kg/t鋼的量，加入下列質(zhì)量比的娃鐵： Si 73.5wt%，其余為化及不可避免的不純物；按14.0~16.2kg/t鋼的量，加入下列質(zhì)量比的 高碳儘鐵:Μη 75.6wt%，C 6.7wt%，其余為Fe及不可避免的不純物；按3.1~5. Okg/t鋼的量， 加入下列質(zhì)量比的高碳銘鐵:化56.7wt%，C 7.2wt%，其余為化及不可避免的不純物;按0.7 ~1.化g/t鋼的量，加入下列質(zhì)量比的增碳劑:C 92.15wt%，S 0.085wt%，灰份4.15wt%，揮發(fā) 份1.64wt%，水份0.75wt%，其余為不可避免的不純物;在鋼包鋼水量達(dá)到4/5時(shí)加完上述 合金；出鋼完畢后，將鋼水吊送至LF爐精煉工序； D、 鋼水LF爐精煉:將C步驟出鋼完畢鋼水吊至LF爐精煉工位接好氣氣帶，開啟氣氣采用 20~3(ML/min的小氣量吹氣2分鐘，然后下電極采用檔位7~9檔化渣;通電3分鐘后，抬電極 觀察爐內(nèi)化渣情況，之后測溫、取樣;若渣況較稀，補(bǔ)加石灰4.0~6. Okg/t鋼，然后加入電石 0.5 kg/t鋼調(diào)渣，控制渣堿度為6.0~7.0 ;根據(jù)鋼樣分析結(jié)果，加入合金、侶丸調(diào)整鋼液成 分，再次觀察渣液決定是否進(jìn)一步調(diào)整，直至黑色消失呈現(xiàn)白色，控制鋼水氧活度^lOppm， ALs含量為0.010~0.020wt%，適當(dāng)加大氣氣流量為40~5(ML/min，按0.6~1.3kg/t鋼的量， 加入下列質(zhì)量比的鐵鐵:Ti 32.3wt%，其余為化及不可避免的不純物，軟吹氣3分鐘;之后將 鋼水溫度加熱至1635~1645°C后進(jìn)行喂線處理，喂入具有下列質(zhì)量比的娃巧線：Si 56.5wt%、化29.4 wt%、其余為化及不可避免的不純物，喂線速度為2.5m/s，喂線量為200m; 喂線結(jié)束采用流量為25~35NL/min的小氣氣量對鋼水進(jìn)行軟吹氣，軟吹時(shí)間為2分鐘，之后 加入常規(guī)大包鋼水覆蓋劑，加入量控制為1.0 kg/t鋼，然后將鋼水吊至VD爐真空精煉工位； E、 鋼水VD爐真空精煉:將D步驟鋼水吊至VD真空精煉爐后，接通吹氣管，開啟氣氣采用 20~3(ML/min的小氣量吹氣2分鐘，之后對鋼水定氧定氨，同時(shí)測溫取樣;取樣完畢后，將真 空罐蓋車開至工作位，合上真空罐蓋，進(jìn)行抽真空，真空抽至65~70化時(shí)，開始進(jìn)行保真空 脫氣處理，同時(shí)進(jìn)行底吹氣處理，氣氣流量控制為40~60化/min，在真空度65~70化條件下 鋼水脫氣處理時(shí)間含18分鐘;真空脫氣處理完畢后關(guān)閉真空主閥，提升罐蓋，對鋼水取樣和 定氧定氨;之后對鋼水進(jìn)行小氣氣量軟吹氣處理，氣氣流量為20~3(ML/min，軟吹氣時(shí)間為 2分鐘；鋼水軟吹氣結(jié)束后，加入常規(guī)大包鋼水覆蓋劑，加入量控制為1.0 kg/t鋼，即獲得用 于制造行車車輪的鍛件鋼鋼水，鋼水具有下列重量百分比的化學(xué)成分:C 0.32~0.38 wt%、 Si 1.10~1.30 wt〇/〇、Mn 1.10~1.25wt〇/〇、Cr 0.20~0.30wt〇/〇、Ti 0.015~0.030wt〇/〇、S< 0.004wt〇/〇、P < 0.012wt〇/〇、0 < 0.0010wt〇/〇、H < 0.00015wt〇/〇,其余為化及不可避免的不純物，其 工藝力學(xué)性能如表1和表2所示： 表1鋼水生產(chǎn)的鍛件鋼夾雜物檢驗(yàn)情況
本發(fā)明所提供的鋼水具有高潔凈度及低夾雜物含量，用其生產(chǎn)的用于制造行車車輪的 鍛件鋼具有高強(qiáng)度、高初性及良好的耐磨耐蝕性，顯著提升了行車車輪使用過程中的沖擊 初性及抗疲勞性能，提高了行車車輪的使用壽命。
[0007] 本發(fā)明在鋼中加入適量Cr、Mn合金元素，提高了鋼的澤透性、強(qiáng)度及耐磨性；提高 鋼中Si含量，促進(jìn)了滲碳體顆粒的細(xì)化，同時(shí)使兩相在塑性變形階段表現(xiàn)出較強(qiáng)的相容性， 鐵素體產(chǎn)生較大塑性變形，促進(jìn)了鋼材強(qiáng)度提高和成形性能的改