[发明专利]一种铁道车辆用钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及炼钢领域，具体地，涉及一种铁道车辆用钢，该铁道车辆用钢的制备方法，以及由该方法制备的铁道车辆用钢。

背景技术

随着现代铁路运输向提速和重载方面的发展，对保障列车运行过程中的稳定性和安全性的要求也越来越高。因此，对铁道车辆的装备技术必然具有更高的要求，而对铁道车辆安装支撑座即为适应铁路运输提速和重载的一项关键举措。支撑座是铁路货车交叉支撑转向架的关键零件，形状复杂、高筋、薄壁，空间关联尺寸多。支撑座主要采用或其它规格的Q235D碳素结构钢锻造加工而成，最终产品要通过严格的探伤检测，钢材表面及内部质量对产品使用和铁路运行安全至关重要。

在GB/T700碳素结构钢标准中，Q235D是Q235系列(分A、B、C、D四级)中质量等级要求最高的钢种，主要表现在化学成分、用途及性能上，D级钢作为重要焊接结构用钢，要求-20℃低温冲击功≥27J。

实际生产中，支撑座用钢的组织、拉伸性能均能达到标准要求。由于经过锻造后取样位置相当于钢材的横向，因此-20℃低温冲击功的波动较大，一次热处理后的合格率仅有70％，其余需要通过2、3次热处理才能满足要求，给用户的生产组织造成困难。另外，通过调整热处理工艺，支撑座一次热处理后-20℃低温冲击功满足要求的也仅有85％，难于满足标准及用户的要求。

目前，仅有Q235D生产钢板及型钢方面纵向低温冲击性能方面的报道，且需要通过控轧控冷及添加微合金元素V来提高低温冲击性能，还没有大型圆钢横向低温冲击性能方面的报道。其它的文献只是报道了铸坯质量控制、冶金缺陷对力学性能的影响等。例如，CN102127695A公开了一种Q235D热轧带钢的制备方法，主要通过控制轧制降低终轧及卷取温度，改善钢材的纵向低温冲击性能。《河南冶金》杂志(1996年6月，第2期总第19期，第41-44页)报道了化学成分及轧制温度对Q235D中板性能的影响，将C含量控制在0.10％-0.14％，Mn0.50％-0.80％，终轧温度控制在850℃-900℃，轧制14mm厚的中板，通过控制轧制可以使钢的-20℃纵向低温冲击功达到80J以上。《山西机械》杂志(2001年增刊，第72-73页)报道了生产工艺对Q235D中板低温冲击韧性的影响，轧制20mm厚的中板，通过控制轧制降低终轧温度可以使钢的铁素体晶粒细化，保障钢的-20℃纵向低温冲击功达到90J以上。《铁道车辆》杂志(2001年10月，第10期总第39期，第8-11页)报道了铁道车辆用Q235D槽钢研制，将C含量控制在0.09％-0.13％，Mn0.60％-0.80％，同时添加0.04％-0.06％V，才能保证槽钢的-20℃纵向低温冲击功达到40J以上，而横向冲击功仅有9.0J-11.0J。《莱钢科技》杂志(2012年4月，第2期总第158期，第54-56页)报道了Q235D冲击脆断原因分析，其采用50t电炉生产Q235D钢，然后采用断面为180mm×220mm的连铸坯在650轧机成材，70mm圆钢在做冲击韧性试验时出现脆断现象，主要原因是钢材夹杂含量多，且偏析严重。《特殊钢》杂志(2010年8月，第4期第31卷，第34-36页)报道了亚包晶钢Q235D连铸大方坯的质量控制，其采用50t电炉生产Q235D钢，然后采用断面为260mm×300mm的连铸坯轧制成圆钢，钢材表面出现裂纹。主要原因是铸坯存在表面凹陷，轧制时造成圆钢表面裂纹，通过调整化学成分及连铸工艺可以减轻该缺陷的产生。《热加工工艺》杂志(2011年8月，第15期第40卷，第53-56页)报道了包晶钢Q235D连铸大方坯角裂研究及工艺优化，西宁特钢采用60t consteel EBT-LF VD-CC的工艺生产断面为250mm×280mm的Q235D连铸大方坯，在生产中存在的主要问题是角部横裂，最终反映到轧材上为棒材130mm表面的顺裂和三角口缺陷，为消除由于连铸坯角部横裂而产生的缺陷，通过对连铸包晶钢裂纹形貌、组织和裂纹形成机理的研究，对连铸过程的以下参数：钢水成分、钢水过热度、各种渣料的选择、各段冷却水量、拉坯速度和电磁搅拌参数进行优化、最终达到消除铸坯角部横裂，优化成材性能的目标。《机车车辆工艺》杂志(2013年10月，第5期，第25-27页)报道了锻制支撑座的制造工艺，主要是支撑座的锻造成型及加工工艺对产品尺寸精度、力学性能的影响，不涉及钢的化学成分、低温冲击韧性。

发明内容