一种低松弛、耐氢质腐蚀高速铁路预应力拉杆用钢及生产方法，属于铁路用钢技术领域，采用Ｓｉ作为其主要强化元素，Ｃｒ、Ｔｉ和Ｂ微合金化，使得材料在热处理时具有优良的综合性能。生产流程包括冶炼、精炼、连铸工序和轧制工序，冶炼工序是在电炉或者转炉上进行，经ＬＦ精炼精炼，连铸成铸坯。原材料经过热处理工艺后，力学性能在１４２０～１４８０ＭＰａ；延伸率≥９．０％；耐氢质应力腐蚀断裂时间在７０小时以上；疲劳断裂寿命３００万次以上；１０００小时松弛率小于３．５％；低温冲击功不低于３０ＫＪ，专门应用３５０公里／小时高速铁路无砟轨枕板预应力拉杆用钢的生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铁路用钢
，特别是涉及一种，适用于小方坯连铸中碳高硅微合金化调质预应力拉杆用钢的生产方法，专门应用于时速350公里/小时高速铁路无砟轨道板预应力拉杆的生产。
技术介绍
铁路原来使用的轨枕板为2. 4mX0. 5m，火车速度超过200公里时，车轮与轨道的 接触噪声和振动限制了火车的提速。近年来我国正在大量修建客运专线，由于列车速度越 来越高，对轨道结构与路基结构也提出了更高的要求。目前，我国正在修建的城际高速列 车设计时速为350公里/小时以上。为保证350公里/小时火车的稳定行驶，将以前铺设 的单根轨枕换成了 2.4mX6m的标准无砟轨枕板。无砟轨道板在生产出来之后，要先在蒸 汽房42。C的高温下养上8个小时，再到冷水池里泡澡3天，板面无不超过lmm的裂纹才算 合格。轨枕板中横向和纵向预应力拉杆要求比普通轨枕钢丝要具有更优良的低松弛性能。 同时，要求预应力拉杆在恶劣环境中耐环境耐腐，耐氢质腐蚀实验在70小时以上。以前铁 路轨枕钢丝一般使用SWRH77B作为预应力钢丝，由于SWRH77B盘条抗拉强度偏高(1120 1150Mpa)、硬度大，在制作轨枕钢丝时表面很容易出现裂纹，影响钢丝的疲劳性能。这种无 砟轨枕板由德国人设计，要求轨枕板中的钢丝需要进行300万次疲劳实验和氢脆实验， 高碳钢SWRH77B和SWRH82B盘条都达不到指标要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低松弛、耐氢质腐蚀高速铁路预应力拉杆用钢及生产 方法，采用中碳、高硅成分设计，调质热处理后保证原始盘条基础强度；添加合金元素铬、 钛、硼三者之间成分合理匹配，材料具有优异综合力学性能，达到时速350公里/小时高速 铁路无砟轨道板预应力钢棒的要求。设计的钢种抗拉强度控制在800 900Mpa，通过一道 次拉拔和淬火和回火处理工艺，材料的综合力学性能在1420 1480Mpa ;延伸率大于8% ; 通过氢质应力腐蚀70小时；疲劳寿命300万次、松弛率小于3. 5%三项关键三项指标要求， 替代冷拉拔材SWRH77B和SWRH82B。 本专利技术提供的拉杆用钢为中碳调质钢，其化学成分为碳0.34% 0.38%， 硅1. 40 % 1. 50 % ，锰0. 75 % 0. 95 % ，铬0. 60 % 0. 80 % ，磷0 0. 020 % ，硫0 0. 015%，钛0 0. 02%，硼0 0. 0060%，铜0 0. 2%，余量为铁；均为重量百分数。 本专利技术的最佳成分范围为碳0. 35 % 0. 37 % ，硅1. 42 % 1. 48 % ，锰0. 82 % 0. 88%，铬0. 72% 0. 82 %，磷0 0. 012 %，硫0 0. 015 %，钛0. 01 % 0. 02%，硼 0. 0045% 0. 0055%，铜0 0. 20%，余量为铁；均为重量百分数。 本专利技术在钢中加入合金Cr，使钢中的Cr含量达到0.65X 0. 75% ;在钢中自由 氧小于10ppm时，加入Ti起到固氮作用，加入硼线提高酸溶硼含量，减少氮化硼生成，以提 高其热处理的淬透性和韧性 用Si做为其主要的强化元素，与C作为其强化元素相比较，钢水流动性好，减少小方坯连铸套眼；用户热处理时淬透性好，晶粒和组织均匀；加工时 强度低，盘条的抗拉强度在860 920Mpa之间，模具损耗小。热处理后，材料的综合力学性 能稳定，完全满足高速铁路350公里/小时无砟轨枕板预应力拉杆的技术要求。 本专利技术的生产方法的生产方法，包括铁水脱硫扒渣、转炉冶炼、挡渣出钢、钢包脱 氧合金化、钢水精炼、小方坯连铸、高速线材轧机轧制、轧后控制冷却；其特征在于，在生产 过程中采取如下措施 转炉采用脱硫铁水冶炼，双渣法高拉碳出钢，提高钢水洁净度，保证钢中的磷小于 0. 012% ;转炉终点碳控制在0. 15重量％ 0. 30重量％，温度控制在1590 1620°C ;挡渣 出钢，渣面厚度0 60mm; 转炉出钢过程中加入脱氧剂-硅钙钡，进行钢水终脱氧，采用锰铁和硅铁进行合 金化，铬铁配铬；LF炉精炼精炼过程中利用铝粒或电石进行渣面脱氧，调成分进控制范围 后，定氧活度氧小于10卯m后，加入钛铁吹氩2 3分钟，流量为450 500NL/min ;在3 5分钟之内加完硼线；喂入硅钙线2m/吨钢，吹氩流量50 120NL/min，吹氩时间在15 20 分钟促使大颗粒夹杂物充分上浮； 连铸采用全保护浇注，中间包采用碱性覆盖剂；连铸结晶器采用高熔点(半球熔 点1180 1250°C )、高粘度(0. 80 0. 89Pa *s， 1300°C )、低熔速59 70秒，1350°C (溶 化速度指标准试样在规定温度下完全溶化或液化所需要的时间来表示。该保护渣溶化时间 为59 70秒，在135(TC情况下)，铸坯单位表面积保护渣消耗量较大(0. 32 0. 40kg/m2)， 使得结晶器内导热热阻变大，结晶器弱冷导热均匀性得到改善，保证铸坯表面质量。 钢坯加热温度为1050 1100。C，开轧温度为1000 1100。C，吐丝温度为820 860°C ，风冷段一号风机开度为100% ，其余风机全部关闭，不加保温罩，相变温度区域，保持 其0. 5 2. (TC /秒较缓慢的冷却速度，保证线材的通条性能； 盘条经过一道次拉拔后处理后，采用淬火温度960°C 980°C，回火温度520 55(TC调质处理后，材料的抗拉强度在1420 1480Mpa之间；面縮率^ 50%;延长率(试样 长度为105mm) > 9. 0%。材料通过氢质应力腐蚀断裂时间在70小时以上；疲劳断裂寿命 300万次、松弛率小于3. 5% (荷载1000小时);-4(TC低温冲击功不低于30KJ。 本专利技术能够稳定生产高速铁路无砟轨枕预应力拉杆用盘条，替代目前使用的 SWRH77B和SWRH82B。本专利技术采用小方坯连铸生产中碳调质钢，专门用于高速铁路350公里 /小时无砟轨枕板预应力拉杆用钢的生产。具体实施例方式本专利技术可在钢铁联合企业实施，生产高速铁路轨枕钢丝的实例，其工艺路线为 铁水脱硫扒渣一转炉冶炼一挡渣出钢一钢包脱氧合金化一钢包精炼炉一铝粒或 者电石渣面脱氧一160mmX160mm方坯铸机浇注一结晶器电磁搅拌配合末端电磁搅拌一高 速线材轧机轧制一轧后缓冷一成品包装。 转炉冶炼主要工艺参数如下表 <table>table see original document page 5</column></row><table><table>table see original document page 6</column></row><table> 采用上述工艺方法生产的350公里/小时高速铁路无砟轨道枕预应力拉杆用盘 条，质量稳定，发给用户使用反映良好。 实施例1 :炉号9B03010 转炉冶炼，原料铁水加入量75吨，炼钢生铁11. 5吨，废钢4. 5吨，供氧工作氧压7kg/cm2，供氧时间17分35秒；固结球团806kg。石灰加入量4824kg，轻烧白云石1664kg ;奥矿1761kg本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低松弛、耐氢质腐蚀高速铁路预应力拉杆用钢，其特征在于，化学成分为：碳０．３４％～０．３８％，硅１．４０％～１．５０％，锰０．７５％～０．９５％，铬０．６０％～０．８０％，磷０～０．０２０％，硫０～０．０１５％，钛０～０．０２０％，硼０～０．００６０％，铜０～０．２％，余量为铁；均为重量百分数。
【技术特征摘要】
一种低松弛、耐氢质腐蚀高速铁路预应力拉杆用钢，其特征在于，化学成分为碳0.34％～0.38％，硅1.40％～1.50％，锰0.75％～0.95％，铬0.60％～0.80％，磷0～0.020％，硫0～0.015％，钛0～0.020％，硼0～0.0060％，铜0～0.2％，余量为铁；均为重量百分数。2. 根据权利要求1所述的拉杆用钢，其特征在于，碳O. 35 % 0.37%，硅1.42 % 1. 48%，锰0. 82 % 0. 88%，铬0. 72% 0. 82 %，磷0 0. 012 %，硫0 0. 015 %，钛0. 01% 0. 02%，硼0. 0045% 0. 0055%，铜0 0. 20%，余量为铁；均为重量百分数。3. —种权利要求1或2所述的拉杆用钢的生产方法，包括铁水脱硫扒渣、转炉冶炼、挡渣出钢、钢包脱氧合金化、钢水精炼、小方坯连铸、高速线材轧机轧制、轧后控制冷却；其特征在于，在生产过程中采取如下措施转炉采用脱硫铁水冶炼，双渣法高拉碳出钢，提高钢水洁净度，保证钢中的磷小于0. 012% ;转炉终点碳控制在0. 15重量％ 0. 30重量％，温度控制在1590 1620°C ;挡渣出钢，渣面厚度0 60mm;转炉出钢过程中加入脱氧剂_硅钙钡，进行钢水终脱氧，采用锰铁和硅铁进行合金化，铬铁配铬；LF炉精炼精炼过程中利用铝粒或电石进行渣面脱氧，调成分进控制范围后，定氧活度氧小于10ppm后，加入钛铁吹氩2 3分钟，流量为450 500NL/min ;在3 5分钟之内加完硼线；喂入硅钙线2m/吨钢，吹氩...
【专利技术属性】
技术研发人员：周德，李永东，王全礼，王立峰，孔祥涛，孙佳，兰代旺，喻黄海，王莉，张宝全，黄细阳，叶少锋，孙齐松，丁宁，李三凯，赵福林，郑权，
申请(专利权)人：首钢总公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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