一种高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢及其生产方法，所述耐腐蚀弹簧钢化学成分及质量百分含量如下：C：0.50～0.60%，Si：1.40～2.20%，Mn：0.70～1.00%，Cr：0.36～0.50%，Ni：0.36～0.60%，Cu：0.26～0.50%，P：0.015～0.030%，S≤0.015%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、连铸坯加热、轧制工序；所述转炉冶炼工序，控制终点C含量≥0.08%，出钢温度控制在1640±30℃。本发明专利技术通过适当的成分设计，使得在常规的弹簧钢生产工艺条件下，满足了标准对弹簧钢力学性能的要求。按照现有高速铁路弹条生产工艺制成弹条后，钢材本体的耐腐蚀性显著提高，具有广阔的应用前景。

Corrosion resistant spring steel for high speed railway elastic strip and production method thereof

The invention discloses a high-speed railway elastic strip with corrosion-resistant spring steel and its production method, the corrosion resistance of spring steel chemical composition and content are as follows: C:0.50 ~ 0.60%, Si:1.40 ~ 2.20%, Mn:0.70 ~ 1%, Cr:0.36 ~ 0.50%, Ni:0.36 ~ 0.60%, Cu:0.26 ~ 0.50%, P:0.015 ~ 0.030%, S 0.015%, the balance of Fe and unavoidable impurities. The production method includes converter smelting, LF refining, VD vacuum degassing, continuous casting, continuous casting billet heating and rolling process; the smelting process, control the end point C content is more than 0.08%, the tapping temperature is controlled at 1640 - 30 DEG C. Through proper composition design, the invention satisfies the requirement of mechanical property of spring steel under normal spring steel production technology condition. According to the production process of the existing high-speed railway bullet strip, the corrosion resistance of the steel body is obviously improved, and the utility model has wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢及其生产方法
本专利技术属冶金
，特别涉及一种高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢及其生产方法。
技术介绍
随着中国高速铁路的迅猛发展，高速铁路弹条用弹簧钢需求量急剧增长。弹条是铁路轨道扣件系统最重要的组成部分，它主要是利用弹性变形时所存储的能量起到减少震动和冲击的作用。由于高速铁路运行速度快，弹条在使用中所受到的振幅和载荷均大于普通线路弹条，因此对表面微小的缺陷如腐蚀凹坑等更敏感。高速铁路弹条安装前表面经过喷塑处理，即表面覆盖一层有机物来提高弹条表面的耐腐蚀性。由于弹条安装过程的野蛮施工导致的人为破坏、高速铁路卫生间污垢直排、长期暴露于大气中且不断有雨雪侵蚀、在隧道和涵洞等地下的潮湿环境中，使高速铁路弹条表面耐腐蚀层极易发生局部破坏，导致弹条表面产生局部点蚀，从而使弹条寿命达不到8-12年的大修期而发生早期失效。中国专利201210240788.4公开了一种高速铁路扣件用弹条用钢及其冶炼生产方法，其化学成分（质量百分比）配比为：C：0.40～0.52%、Si：1.8～2.1%、Mn：0.75～0.85%、Cr：0.6～0.8%、V：0.21～0.25%、Ti：0.02～0.05%、Cu：0.20～0.25%、稀土REM：0.01～0.04%、Ca：0.0001～0.002%、Mg：0.00005～0.0015%、Alt：0.002～0.03%、P≤0.015%、S≤0.008%、O≤0.0012%、N：0.002～0.007%，其余为Fe和其它元素。冶炼生产方法为：初炼-钢包精炼-真空处理-连铸/模铸成型。中国专利申请201610683063.0公开了一种高强度耐腐蚀弹簧钢及其加工工艺，其化学成分（重量百分比）为：C：0.20～0.70%、Si：0.45～1.30%、Mn：0.80～1.60%、Zr：4.28～4.98%、Mo：0.31～0.45%、B：0.0031～0.0049%、W：0.05～0.20%、Nb：0.005～0.008%、Ti：0～0.018%、Re：0.05～0.18%、N：0.002～0.005%、P≤0.002%、S≤0.002%，其余为Fe。该专利技术通过合理调节各元素比例，改善了弹簧钢的加工性能，使弹簧钢强度提高了10～12%、寿命提高了12倍。中国专利申请201511033571.6公开了一种耐腐蚀弹簧钢及热处理工艺，其化学成分（重量百分比）为：C：0.400～0.600%、Si：1.650～2.400%、Mn：0.210～0.750%、Cu：0.050～0.100%、Cr：0.750～3.700%、B：0.008～0.010%、Mo：0.002～0.500%、Nb：0.005～0.200%、Ta：0.005～0.200%、Re：0.050～1.00%，其余为Fe及不可避免的杂质。该弹簧钢制成的弹簧寿命可延长20～30%。该专利技术热处理工艺采取双介质淬火，后序中温回火后弹簧钢的硬度在35～50HRC。由上述可知，为满足中国高速铁路迅猛发展的需要，急需开发一种既满足高速铁路弹条的性能要求，钢材本身耐腐蚀性又显著提高的弹簧钢。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢及其生产方法，在满足高速铁路弹条用弹簧钢性能的前提下，提高弹簧钢自身的耐腐蚀性。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢，所述耐腐蚀弹簧钢化学成分及质量百分含量如下：C：0.50～0.60%，Si：1.40～2.20%，Mn：0.70～1.00%，Cr：0.36～0.50%，Ni：0.36～0.60%，Cu：0.26～0.50%，P：0.015～0.030%，S≤0.015%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。本专利技术所述耐腐蚀弹簧钢化学成分及质量百分含量如下：C：0.51～0.55%，Si：1.70～1.80%，Mn：0.70～0.80%，Cr：0.40～0.50%，Ni：0.40～0.50%，Cu：0.40～0.50%，P：0.020～0.030%，S≤0.015%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。本专利技术所述耐腐蚀弹簧钢抗拉强度≥1600MPa，屈服强度≥1500MPa，断面收缩率≥25%，断后伸长率A11.3%≥6%，冲击功KU2≥9J。本专利技术所述耐腐蚀弹簧钢点蚀电压≥-0.450V，腐蚀失重≤0.580g。本专利技术设计思路如下：本专利技术高速铁路弹条用弹簧钢将C含量控制在0.50～060%范围内，通过降低C含量，在满足弹条用弹簧钢强度的同时，提高钢材自身的耐蚀性，从而在一定程度上改善了C含量过高对耐蚀性的不利影响。本专利技术优选C含量范围0.51～0.55%。Si含量控制在1.40～2.20%范围内，Si能够显著提高钢的弹减抗力，对保证弹条残余变形合格起主要作用。Si含量过低其提高弹减抗力和固溶强化的作用不明显，含量过高则促进石墨碳在钢中的析出。与其它元素如Cu、Cr、P配合使用可改善钢的耐腐蚀性。本专利技术优选Si含量范围1.70～1.80%。Mn含量控制在0.70～1.00%范围内，主要作用是提高弹簧钢的淬透性，但含量过高易导致晶粒粗大，且其对耐蚀性的影响还没有一致认识。本专利技术优选Mn含量范围0.70～0.80%。Cr含量控制在0.36～0.50%范围内，Cr能够显著提高弹簧钢的淬透性，同时Cr是强碳化物形成元素，能防止C的石墨化。Cr能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力。当Cr与Cu同时加入钢中时，效果尤为明显。但Cr含量过高会降低钢的弹减抗力。本专利技术优选Cr含量范围0.40～0.50%。Ni含量控制在0.36～0.60%范围内，Ni会在钢材表面形成氧化皮，影响钢材表面质量，因此其含量不宜过高。但在含Cu较高的钢中需同时添加Ni来避免铜脆。本专利技术优选Ni含量范围0.40～0.50%。Cu含量控制在0.26～0.50%范围内，Cu能够显著提高钢材的耐腐蚀性，Cu在基体与锈层之间形成以Cu、P为主要成分的阻挡层，它与基体结合牢固，因而具有较好的保护作用。Cu还有抵消钢中S有害作用的效果。但Cu含量过高容易引起Cu脆，需与Ni同时加入钢中。本专利技术优选Cu含量范围0.40～0.50%。P含量控制在0.015～0.035%范围内，P增加钢的脆性，降低冲击性能，将P元素含量控制在不超过0.035%，可以防止降低钢的综合性能。P是提高钢耐腐蚀性能最有效的合金元素之一，当P与Cu联合加入钢中时，显示出更好的复合效应。本专利技术优选P含量范围0.020～0.030%。S元素控制过高降低钢材洁净度，恶化钢材的性能。对耐腐蚀性起不良作用，作为残余元素其含量尽量控制在较低的水平。本专利技术还提供一种上述高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢的生产方法，所述生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、连铸坯加热、轧制工序；所述转炉冶炼工序，控制终点C含量≥0.08%，出钢温度控制在1640±30℃。本专利技术所述LF精炼工序，保持白渣时间≥25min，终点温度1575～1615℃。本专利技术所述VD真空脱气工序，67Pa以下保持真空时间10-15min；软吹氩气流量10-60NL/min，软吹时间15-30min；VD终点温度1510-1550℃。本专利技术所述连铸工序，连铸拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢，其特征在于，所述耐腐蚀弹簧钢化学成分及质量百分含量如下：C：0.50～0.60%，Si：1.40～2.20%，Mn：0.70～1.00%，Cr：0.36～0.50%，Ni：0.36～0.60%，Cu：0.26～0.50%，P：0.015～0.030%，S≤0.015%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢，其特征在于，所述耐腐蚀弹簧钢化学成分及质量百分含量如下：C：0.50～0.60%，Si：1.40～2.20%，Mn：0.70～1.00%，Cr：0.36～0.50%，Ni：0.36～0.60%，Cu：0.26～0.50%，P：0.015～0.030%，S≤0.015%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。2.一种高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢，其特征在于，所述耐腐蚀弹簧钢化学成分及质量百分含量如下：C：0.51～0.55%，Si：1.70～1.80%，Mn：0.70～0.80%，Cr：0.40～0.50%，Ni：0.40～0.50%，Cu：0.40～0.50%，P：0.020～0.030%，S≤0.015%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。3.根据权利要求1或2所述的一种高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢，其特征在于，所述耐腐蚀弹簧钢抗拉强度≥1600MPa，屈服强度≥1500MPa，断面收缩率≥25%，断后伸长率A11.3%≥6%，冲击功KU2≥9J。4.根据权利要求1或2所述的一种高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢，其特征在于，所述耐腐蚀弹簧钢点蚀电压≥-0.450V，腐蚀失重≤0.580g。5.基于权利要求1-4任意一项所述的一种高速铁路弹条用耐腐蚀弹簧钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、V...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍杰，孙晓明，戴观文，张立良，马学辉，陈红卫，张立刚，樊一丁，
申请(专利权)人：石家庄钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13