一种铁路货车用高强、耐低温及耐硫酸腐蚀S450AW钢的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铁路货车用高强、耐低温及耐硫酸腐蚀S450AW钢的制备方法，其化学成分为：C：0.09％～0.11％；Si：0.20％～0.30％；Mn：1.20％～1.30％；P：≤0.012％；S：≤0.010％；Cu：0.40％～0.45％；Ni:0.40％～0.45％；Cr:0.40％～0.45％；Sb:0.05％～0.08％；V：0.10％～0.12％；RE:0.0020％～0.0030％；其制备方法包括炼钢工艺和轧钢工艺。本发明专利技术的S450AW钢的耐硫酸腐蚀性能指标满足要求，屈服强度Rel≥450MPa，抗拉强度Rm≥550MPa，延伸率A≥19％，

【技术实现步骤摘要】
一种铁路货车用高强、耐低温及耐硫酸腐蚀S450AW钢的制备方法


[0001]本专利技术涉及材料冶金领域，尤其涉及一种铁路货车用高强、耐低温及耐硫酸腐蚀S450AW钢的制备方法。

技术介绍

[0002]我国是能源大国，煤炭依然是主要的能源，在煤炭的运输中大部分是依靠铁路运输，主要使用的是铁路货运车型的敞车。铁路运煤敞车在漏天条件下工作，其运行环境十分复杂，在经受雨雪风霜和各种复杂的混合性腐蚀介质的协同作用下，货运敞车的车体及其部件极易发生腐蚀，其中较为典型的环境是运煤货车底部形成酸性介质腐蚀环境，对敞车车底造成强烈硫酸腐蚀。目前铁路车辆用钢Q450NQR1具有高强度和良好的耐候性能，但是并不具备耐硫酸腐蚀性能，无法有效地抵御硫酸腐蚀。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种铁路货车用高强、耐低温及耐硫酸腐蚀S450AW钢的制备方法，其耐硫酸腐蚀性能指标满足要求，屈服强度Rel≥450MPa，抗拉强度Rm≥550MPa，延伸率A≥19％，
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40℃低温冲击≥60J。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]本专利技术一种铁路货车用高强、耐低温及耐硫酸腐蚀S450AW钢的制备方法，所述S450AW钢按重量百分比含量计的化学成分为：C：0.09％～0.11％；Si：0.20％～0.30％；Mn：1.20％～1.30％；P：≤0.012％；S：≤0.010％；Cu：0.40％～0.45％；Ni:0.40％～0.45％；Cr:0.40％～0.45％；Sb:0.05％～0.08％；V：0.10％～0.12％；RE:0.0020％～0.0030％，其余为Fe和不可避免的微量杂质；其炼钢工艺流程为：转炉—炉外精炼—连铸；轧钢工艺流程为：步进式加热炉—高压水除磷—BD初轧—CCS精轧—冷却—矫直；
[0006]炼钢工艺中控制的技术参数为：采用VN合金配V，N元素百分含量≥0.01％；连铸过热度≤40℃；铸机拉速0.50m/min～0.55m/min；结晶器冷却水温度≥26℃。
[0007]轧制工艺中控制的技术参数为：1)加热温度1150—1200℃，保温时间≥2.5小时；2)开轧温度≤1150℃；3)终轧温度≤850℃。
[0008]进一步的，所述S450AW钢按重量百分比含量计的化学成分为：C：0.10％；Si：0.22％；Mn：1.28％；P：0.012％；S：0.005％；Cu：0.42％；Ni:0.41％；Cr:0.43％；Sb:0.05％；V：0.11％；RE:0.0025％，其余为Fe和不可避免的微量杂质。
[0009]进一步的，所述S450AW钢按重量百分比含量计的化学成分为：C：0.11％；Si：0.24％；Mn：1.25％；P：0.010％；S：0.003％；Cu：0.43％；Ni:0.42％；Cr:0.44％；Sb:0.05％；V：0.11％；RE:0.0024％，其余为Fe和不可避免的微量杂质。
[0010]成分设计原理如下：
[0011]C：C是提高钢材强度最有效的元素，C含量的增加钢的抗拉强度和屈服强度随之提
高，但延伸率和冲击韧性下降，耐腐蚀能力也会下降，而且钢材的焊接热影响区还会出现淬硬现象，导致焊接冷裂纹的产生。为保证材料获得良好的综合性能，本专利技术钢C元素含量设计为0.09％～0.11％。
[0012]Mn：Mn是重要的强韧化元素，且成分低廉，随着锰含量的增加，钢的强度明显提升，改善钢的加工性能，而韧脆转变温度几乎不发生变化。但锰含量过高，会抑制铁素体的转变，影响钢的屈服强度，不利于屈强比的控制。本专利技术材料的Mn元素含量设计为Mn：1.20％～1.30％。
[0013]Si：Si能改善钢的耐腐蚀性能，常被添加到不锈钢、低合金钢、耐蚀合金中，以提高这些合金的耐蚀性，使它们具有耐氯化物应力腐蚀破裂、耐点蚀、耐热浓硝酸腐蚀、抗氧化、耐海水腐蚀等性能。研究表明，在湿热大气环境中，Si能明显改善碳钢和低合金钢的耐大气腐蚀性能，另外，Si还能提高低合金钢在海水中飞溅带的耐蚀性。本专利技术材料的Si元素含量设计为0.20％～0.30％。
[0014]P，S：P，S是钢中的杂质元素。P具有一定的提高耐腐蚀性作用，但P是一种易于偏析的元素，在钢的局部产生严重偏析，降低塑性及韧性，对低温韧性极为有害。S元素在钢中易于偏析和富集，是对耐腐蚀性能用害的元素。本专利技术钢，在冶金质量方面严格控制了硫、磷含量水平，即P：≤0.015％；S：≤0.010％。
[0015]V：V和C、O、N都有很强的结合能力，并与之形成极其稳定的化合物，因而能细化晶粒，降低钢的热敏感性和回火脆性。能显著改善普通低合金钢的焊接性能。本专利技术钢的V元素含量设计为0.10％～0.12％。
[0016]Cu：Cu除了具有与Ni大体相同的作用外，Cu的析出物还有提高钢的高温强度和耐大气腐蚀性能。本专利技术钢的Cu元素含量设计为0.40％～0.45％％。
[0017]Ni：Ni是一种比较稳定的元素，加入Ni能使钢的自腐蚀电位向正方向变化，增加了钢的稳定性，此外，Ni的加入主要是为了与Cu形成Cu一Ni合金，防止“铜脆”的发生，综合考虑Ni含量控制范围是0.40％～0.45％。
[0018]Cr：Cr能提高钢的强度、硬度和耐大气腐蚀性能，加入其他合金元素时，效果较显著。铬可以减缓奥氏体的分解速度，显著提高钢的淬透性，并有二次硬化作用，但亦增加钢的回火脆性倾向。但铬含量过高时，会降低基材和热影响区的韧性。本专利技术钢的Cr元素含量设计为0.40％～0.45％。
[0019]RE:RE在钢中有净化和明显的变质知用。钢的洁净度不断提高，稀土元素的微合金化作用日益突出。稀土的微合金化包括微量稀土元素的固溶强化、稀土元素与其他溶质元素和化合物的交互作用、稀土元素的存在状态(原子、夹杂物或化合物)、大小、形态和分布，特别是在晶界的偏聚以及稀土对钢表面和基体组织结构的影响。因此，本专利技术钢的RE元素含量设计为0.0020％～0.0030％。
[0020]Sb：Sb元素的加入可以抑制阳极反应在钢表面形成Cu2Sb薄膜对耐稀硫酸腐蚀起到很好的效果,因此，本专利技术钢的Sb元素含量设计为0.05％～0.08％
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
[0022]采用低碳微合金化化学成分设计，使材料具有良好的强韧及耐硫酸腐蚀性能，适合耐硫酸环境中用钢。
[0023]采用VN微合金化，利用V和C、O、N都有很强的结合能力，并与之形成极其稳定的化
合物，细化材料的晶粒。
[0024]其耐硫酸腐蚀性能指标满足，屈服强度Rel≥450MPa，抗拉强度Rm≥550MPa，延伸率A≥19％，
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40℃低温冲击≥60J。
具体实施方式
[0025]以下通过具体实施例对本专利技术作进一步的说明，实施例仅用于解释的目的，本专利技术保护范围不限于本实施例。
[0026]下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁路货车用高强、耐低温及耐硫酸腐蚀S450AW钢的制备方法，其特征在于，所述S450AW钢按重量百分比含量计的化学成分为：C：0.09％～0.11％；Si：0.20％～0.30％；Mn：1.20％～1.30％；P：≤0.012％；S：≤0.010％；Cu：0.40％～0.45％；Ni:0.40％～0.45％；Cr:0.40％～0.45％；Sb:0.05％～0.08％；V：0.10％～0.12％；RE:0.0020％～0.0030％，其余为Fe和不可避免的微量杂质；其炼钢工艺流程为：转炉—炉外精炼—连铸；轧钢工艺流程为：步进式加热炉—高压水除磷—BD初轧—CCS精轧—冷却—矫直；炼钢工艺中控制的技术参数为：采用VN合金配V，N元素百分含量≥0.01％；连铸过热度≤40℃；铸机拉速0.50m/min～0.55m/min；结晶器冷却水温度≥26℃。轧制工艺中控制的技术参数为：1)加热温度1150—1200℃，保温时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋振东，卜向东，乔瑞栋，刘丽娟，惠治国，王永明，郭利宏，
申请(专利权)人：包头钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：