一种新型铁路车辆用耐蚀钢及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种新型铁路车辆用耐蚀钢及其制造方法。本发明专利技术的新型铁路车辆用耐蚀钢，按质量百分比计，所述耐腐蚀钢的成分如下：C：0.060％～0.080％，Si：0.20％～0.30％，Mn：0.45％～0.98％，P≤0.018％，S≤0.006％，Als：0.010％～0.050％，Cr：0.55％～0.95％，Ni：0.10％～0.20％，Cu：0.21％～0.49％，Ti：0.025％～0.050％，Sb：0.051％～0.089％，余量为铁和不可避免的杂质。本发明专利技术的钢板不仅具有良好的耐大气腐蚀性能，而且具有优异的耐硫酸根离子和氯离子共存环境下的腐蚀性能，除此之外，本发明专利技术的钢板还具有高强度、优异的成型性能和低温韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种新型铁路车辆用耐蚀钢及其制造方法
本专利技术属于铁路车辆用钢
，具体涉及一种新型铁路车辆用耐蚀钢及其制造方法，更具体涉及一种适合在含有酸性介质和氯离子的腐蚀环境中使用的耐蚀钢及其制造方法。
技术介绍
由于铁路车辆运行的环境复杂，常常在气候恶劣的环境中运行，所以对铁路车辆的强度和耐腐蚀性提出了更高的要求。现有的铁路车辆用钢板主要牌有09CuPCrNi、Q450NQR1，虽然强度、焊接性和成型性能良好，但是其耐蚀性不能满足要求。新一代高耐蚀钢S450EW虽然耐大气腐蚀性能得到了明显的提高，但是并不适合含有酸性介质和氯离子的腐蚀环境中。而采用铝合金和不锈钢，虽然具有良好的耐蚀性，但是其焊接性和成型性存在一定的问题，且成本相对较高。中国专利CN1664152A公布了一种铁路车辆用的高强度耐腐蚀钢板及其制备方法，它通过增加钢材中铬的含量，提高钢材的耐腐蚀性，加入适量的镍，提高钢材的低温韧性，再加相应的工艺处理，从而成为耐腐蚀性、加工性、韧性、焊接性良好的铁路车辆专用钢板。该专利申请合金含量较高，不易生产，虽然具有良好的耐大气腐蚀性能，但并不具有耐酸性介质的腐蚀性能。中国专利CN102268613A公布了一种铁路货车车辆用耐大气腐蚀热轧钢板及其制造方法，它通过在钢中加入Sb，同时控制Cr和Ni含量满足1.48≤Ni+0.85Cr≤2.05％，C、Ti、Nb、V含量满足Ti/C≥1.0，(Ti+Nb+V)/C≥3，经连铸、热连轧、卷取方法获得耐蚀性能良好的钢板。该专利申请经连铸、热连轧、卷取方法获得耐蚀性能良好的钢板，但耐蚀能力略有不足。中国专利CN107299297A公布了一种高强耐蚀热轧钢板及其炼铸方法和轧制方法，该专利技术通过在现有耐蚀钢基本成分的基础上添加0.15％～0.50％的Als以及0.03％～0.40％的Sb，然后再较大幅度的降低成本较高的Cr的含量，将原来的3.0％～5.5％的含量只保留到0.30％～1.25％，以提高耐酸性介质腐蚀的能力。该专利申请中钢的Als含量较高，冶炼时容易堵水口，不易生产。中国专利CN104294111A公布了一种运煤敞车用铝合金板材的制造方法，该专利技术所涉及的板材为铝合金板材。该专利申请所涉及的板材为铝合金板材，不仅成本较高，而且屈服强度仅为220～240MPa。
技术实现思路
本专利技术针对目前铁路车辆(如货车)用钢生产存在的技术问题，例如：采用铝合金、不锈钢成本较高、焊接和成型性不好，采用现有的钢质耐腐蚀性达不到要求，特提出本专利技术的技术方案。本专利技术的目的在于提供一种新型铁路车辆用耐蚀钢及其制造方法，以解决现有技术中存在的上述问题。本专利技术的钢板不仅具有良好的耐大气腐蚀性能，而且具有优异的耐硫酸根离子和氯离子共存环境下的腐蚀性能，除此之外，本专利技术的钢板还具有高强度、优异的成型性能和低温韧性。本专利技术采用的具体的技术方案如下。一方面，本专利技术提出一种新型铁路车辆用耐蚀钢，按质量百分比计，所述耐腐蚀钢的成分如下：C：0.060％～0.080％，Si：0.20％～0.30％，Mn：0.45％～0.98％，P≤0.018％，S≤0.006％，Als：0.010％～0.050％，Cr：0.55％～0.95％，Ni：0.10％～0.20％，Cu：0.21％～0.49％，Ti：0.025％～0.050％，Sb：0.051％～0.089％，余量为铁和不可避免的杂质。优选地，在所述耐蚀钢的成分中，Als为0.029-0.048％，优选为0.029-0.043％。优选地，在所述耐蚀钢的成分中，Cr为0.65-0.85％。优选地，在所述耐蚀钢的成分中，Ni为0.12-0.18％。优选地，在所述耐蚀钢的成分中，Cu为0.25-0.41％。优选地，在所述耐蚀钢的成分中，Ti为0.031-0.047％。优选地，在所述耐蚀钢的成分中，Sb为0.063-0.082％。关于本专利技术的耐蚀钢中各元素的作用说明如下：C：是提高钢板硬度、强度和耐磨性的主要元素，但过高的C会降低钢的延性和焊接性，本专利技术中C含量控制在0.060％～0.080％。Si：Si在钢中具有较高的固溶度，有较好的固溶强化作用，但其含量过高会使钢的塑性和韧性降低，焊接性能下降。本专利技术中主要作为脱氧元素，Si含量控制在0.20％～0.30％。Mn：能提高钢板强度，可以通过增加Mn来弥补因C含量降低导致的钢板强度不足。但较高的Mn含量会加剧铸坯的中心偏析，从而造成钢板带状组织严重，影响钢板的耐大气腐蚀性能。本专利技术中将Mn含量控制在0.45％～0.98％。P：能有效提高钢的耐大气腐蚀性能，但磷在钢板中易析出并形成Fe3P，增加钢板的脆性，对焊接性和成型性不利。本专利技术中将P含量控制其不高于0.018％。S：是钢中有害元素，对钢板的低温冲击韧性以及耐大气腐蚀性能损害作用较大，本专利技术中将S含量控制其不高于0.006％。Als：是常用的脱氧剂，在钢中加入0.010％～0.050％的铝，可细化晶粒。Cr、Ni、Cu：钢中同时加入三种元素对提高耐大气腐蚀性能具有良好的作用。Cu对耐候钢板而言添加是必不可少的，但Cu含量过多会在热轧时产生细小弥散的Cu沉淀，损害钢板的低温冲击韧性。Ni可以改善钢板的耐大气腐蚀性能，还可以防止铜脆发生。Ni/Cu的重量比为1/2以上，能有效防止含Cu钢由于热脆引起的网裂。Cr有利于钢板的耐大气腐蚀性能，并保证钢板的强度。本专利技术中将Cr的含量控制在0.55％～0.95％，将Ni的含量控制在0.10％～0.20％，将Cu的含量控制在0.21％～0.49％。Ti：是强碳氮化物元素，通过析出强化提高钢板强度，在板坯连铸时形成高温稳定细小的TiN析出相，这种细小的TiN析出相可有效阻止连铸坯在加热过程中奥氏体晶粒的长大，同时对改善钢焊接时热影响区的韧性有明显作用，本专利技术中将Ti含量控制在0.025％～0.050％。Sb：可有效地提高钢板的耐酸腐蚀性能，但过高的Sb会大大降低钢的韧性。本专利技术将Sb的含量控制在0.051％～0.089％。另一方面，本专利技术提供一种新型铁路车辆用耐蚀热轧卷板，该热轧卷板由前述的耐蚀钢制备而成。再一方面，本专利技术提供所述新型铁路车辆用耐蚀热轧卷板的制造方法，所述方法包括板坯冶炼、连铸、加热、轧制、冷却和卷取。优选地，所述方法包括如下步骤：(1)板坯冶炼工艺：将不含锑的新型铁路车辆用耐蚀钢锭熔化，进行预处理，然后转炉冶炼，接着LF炉精炼，在转炉冶炼工序采用出钢后加入锑锭的方式；其中转炉冶炼是经过顶底复合吹炼，LF炉精炼用以控制夹杂物形态和提高钢的延展性、韧性和冷弯性能；(2)连铸工艺：采用电磁搅拌进行连铸，以提高连铸板坯的质量，其中连铸板坯的厚度为200mm～230mm；(3)加热工艺：将步骤(2)得到的连铸板坯经加热炉加热至1200℃～1250℃，采用高温短时烧钢技术，保证热料加热段和均热段在炉时间不大于150min，以防止低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型铁路车辆用耐蚀钢，按质量百分比计，所述耐腐蚀钢的成分如下：C：0.060％～0.080％，Si：0.20％～0.30％，Mn：0.45％～0.98％，P≤0.018％，S≤0.006％，Als：0.010％～0.050％，Cr：0.55％～0.95％，Ni：0.10％～0.20％，Cu：0.21％～0.49％，Ti：0.025％～0.050％，Sb：0.051％～0.089％，余量为铁和不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型铁路车辆用耐蚀钢，按质量百分比计，所述耐腐蚀钢的成分如下：C：0.060％～0.080％，Si：0.20％～0.30％，Mn：0.45％～0.98％，P≤0.018％，S≤0.006％，Als：0.010％～0.050％，Cr：0.55％～0.95％，Ni：0.10％～0.20％，Cu：0.21％～0.49％，Ti：0.025％～0.050％，Sb：0.051％～0.089％，余量为铁和不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的新型铁路车辆用耐蚀钢，其特征在于，按质量百分比计，在所述耐蚀钢的成分中，Als为0.029-0.048％，优选为0.029-0.043％。


3.根据权利要求1或2所述的新型铁路车辆用耐蚀钢，其特征在于，按质量百分比计，在所述耐蚀钢的成分中，Cr为0.65-0.85％。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的新型铁路车辆用耐蚀钢，其特征在于，按质量百分比计，在所述耐蚀钢的成分中，Ni为0.12-0.18％。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的新型铁路车辆用耐蚀钢，其特征在于，按质量百分比计，在所述耐蚀钢的成分中，Cu为0.25-0.41％。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的新型铁路车辆用耐蚀钢，其特征在于，按质量百分比计，在所述耐蚀钢的成分中，Ti为0.031-0.047％。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的新型铁路车辆用耐蚀钢，其特征在于，按质量百分比计，在所述耐蚀钢的成分中，Sb为0.063-0.082％。


8.一种新型铁路车辆用耐蚀热轧卷板，该热轧卷板由前述的耐蚀钢制备而成；
优选地，所述新型铁路车辆用耐蚀热轧卷板的制造方法，所述方法包括板坯冶炼、连铸、加热、轧制、冷却和卷取；
优选地，所述方法包括如下步骤：
(1)板坯冶炼工艺：将不含锑的新型铁路车辆用耐蚀钢锭熔化，进行预处理，然后转炉冶炼，接着LF炉精炼，在转炉冶炼工序采用出钢后加入锑锭的方式；其中转炉冶炼是经过顶底复合吹炼，LF炉精炼用以控制夹杂物形态和提高钢的延展性、韧性和冷弯性能；
(2)连铸工艺：采用电磁搅拌进行连铸，以提高连铸板坯的质量，其中连铸板坯的厚度为200mm～230mm；
(3)加热工艺：将步骤(2)得到的连铸板坯经加热炉加热至1200℃～1250℃，采用高温短时烧钢技术，保证热料加热段和...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛韬，吴斯，张关震，张恒，郭晓宏，张斌，张瑞琦，孙傲，刘志伟，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所，北京中铁科新材料技术有限公司，中国铁道科学研究院集团有限公司，中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11