[发明专利]一种高强韧性机车钩尾框用钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强韧性机车钩尾框用钢及其制备方法，所述钩尾框用钢的化学组成按照重量百分比为：C：0.24～0.28％、Si：0.20～0.40％、Mn：1.20～1.50％、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Cr：0.40％～0.60％、Mo：0.20～0.30％、Ni：0.35～0.55％、Cu：≤0.20％、Ti：0.02～0.10％、Nb：0.02～0.05％、Al≤0.040％、As：≤0.020％、Sn：≤0.020％、Pb：≤0.0025％、Sb：≤0.025％、Bi：≤0.005％、[O]≤15ppm、[N]≤90ppm、[H]≤1.5ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。其制备方法包括：1)冶炼；2)精炼；3)浇注；4)轧制。本发明制得的钩尾框钢的强度和塑性、低温韧性指标均大幅提高，钢的无塑性转变温度≤‑56℃。

技术领域

本发明属于结构钢技术领域，具体涉及一种高强韧性机车钩尾框用钢及其制备方法。

背景技术

钩尾框作为铁路运输车钩缓冲装置的重要组成部分，在车辆牵引、连挂以及缓冲时，钩尾框实现了车辆间纵向力的传递，因为钩尾框承受了巨大的纵向冲击载荷，钩尾框性能与质量对行车安全具有重要影响。2000年，我国要求钩尾框只能用E级钢材料，代替传统的普通碳素铸钢，成为我国铁路货车钩尾框的主导材料。2008年，攀钢成功开发铁道车辆用25MnCrNiMoA锻造钩尾框钢，技术达到国内先进水平，其化学成分见表1，力学性能见表2。采用表1-2设计制得的25MnCrNiMoA钩尾框钢，其钢材实物性能Rel：692～1040MPa、Rm：850～1080MPa、A：14～19％、Z：45～68％、Akv2：40～80J。

表1 25MnCrNiMoA钢的化学成分(质量分数，％)

表2 25MnCrNiMoA钢的力学性能

近年来，随着铁路货运运输领域重载与提速战略的实施，铁路货运列车生产技术和车辆性能获得不断提升，每辆货车载重由60吨先后提升到70吨、80吨，运行时速由80公里提升到100～120公里，列车编组由1万吨提升到2万吨。同时，作为最大纵向力承受零件的钩尾框的性能(力学性能与低温韧性)要求也越来越高，以更好地满足重载机车发展需要。

本发明针对铁路机车载重量和速度提升的使用要求，在25MnCrNiMoA钩尾框基础上，通过钢的内控成分设计、微合金化和调质热处理工艺优化设计，提供了一种高强韧性机车钩尾框用钢及其制备方法。

发明内容

本发明目的在于，提供了一种高强韧性机车钩尾框用钢及其制备方法，以25MnCrNiMoA钢为基础，调整内控成分，添加Nb、Ti微合金化元素；严格控制钢中P、S、As、Sn、Pb、Sb、Bi有害元素含量，以及钢中气体含量；本发明还提供了钢的连铸工艺、轧制工艺制备方法，生产的钩尾框钢成分偏析小、微观组织均匀，满足了强度和塑性、韧性指标同步提升的设计目标和用户技术要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高强韧性机车钩尾框用钢，通过合理的成分设计及工艺控制，实现了材料的强度和塑性、韧性指标同步提升的目标要求。其化学成分质量百分比为：C：0.24～0.28％、Si：0.20～0.40％、Mn：1.20～1.50％、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Cr：0.40％～0.60％、Mo：0.20～0.30％、Ni：0.35～0.55％、Cu：≤0.20％、Ti：0.02～0.10％、Nb：0.02～0.05％、Al≤0.040％、As：≤0.020％、Sn：≤0.020％、Pb：≤0.0025％、Sb：≤0.025％、Bi：≤0.005％、[O]≤15ppm、[N]≤90ppm、[H]≤1.5ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。