專利名稱：一種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵材料及其生產(chǎn)方法，具體屬于機(jī)車車頭用鋼板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著我國鐵路運(yùn)輸高速、重載的發(fā)展，為了達(dá)到列車的要求速度，在機(jī)車制造上對 鋼材的強(qiáng)韌化指標(biāo)要求越來越高，而且機(jī)車車頭的生產(chǎn)主要與國外企業(yè)合作，機(jī)車車頭用 鋼一直以進(jìn)口為主，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，國產(chǎn)化的的需求也越來越迫切。由于我國南北溫差較大，為保證機(jī)車運(yùn)行的安全性，對鋼板低溫韌性要求在-50°C 時(shí)具有良好的沖擊韌性，比我國常用E級(jí)別鋼板-40°C的要求更嚴(yán)格，達(dá)到了低溫用鋼的 要求。對于此類鋼板，我國中厚板廠通過傳統(tǒng)的控軋控冷或控軋控冷+正火工藝僅能生產(chǎn) 40mm厚以下鋼板，40mm以上超厚鋼板，只能通過控軋控冷+調(diào)質(zhì)處理工藝生產(chǎn)?？剀埧乩? 調(diào)質(zhì)處理工藝導(dǎo)致鋼板成分設(shè)計(jì)時(shí)需要加入提高淬透性的合金元素，使得鋼板在成分和工 藝上的成本大幅提高，市場難以接受。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前在機(jī)車車頭用鋼方面存在的不足，提供一種鋼板厚度規(guī) 格在40 65毫米、并具有較高的強(qiáng)度、良好的低溫韌性及優(yōu)良的焊接性能的機(jī)車車頭用鋼 板及其生產(chǎn)方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)措施一種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板，其化學(xué)成分及重量百分比為C: 0. 11 0. 26、Si 0. 66 1. 00、Mn 1. 25 2. 20、P 彡 0. 025、S ^ 0. 010、Ni 0. 05 0. 30、Al 0. 015 0. 080、Nb 0. 062 0. 12，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其特征在于Ni的重量百分比優(yōu)選范圍為0. 10 0. 30。其特征在于Ni的重量百分比優(yōu)選范圍還為0. 15 0. 25。其特征在于A1的重量百分比優(yōu)選范圍為0. 02 0. 07。其特征在于A1的重量百分比優(yōu)選范圍還為0. 03 0. 05。其特征在于Nb的重量百分比優(yōu)選范圍為0. 07 0. 10。生產(chǎn)一種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板的方法，其步驟1)按照潔凈鋼的冶煉工藝進(jìn)行冶煉并澆注成坯；2)對鑄坯分三段進(jìn)行加熱首先進(jìn)行預(yù)熱，其預(yù)熱溫度控制在280 360°C，預(yù)熱 時(shí)間為25 40分鐘；進(jìn)行再加熱，其溫度控制為840 910°C，加熱時(shí)間為40 60分 鐘；進(jìn)行第三次加熱，其加熱溫度控制為1140 1250°C，加熱時(shí)間控制為45 65分鐘；3)進(jìn)行均熱，其均熱溫度控制為1150 1240°C，時(shí)間45 65分鐘；4)分兩段進(jìn)行軋制粗軋階段，其開軋溫度控制在1120 1220°C，終軋溫度控制 在1040 1080°C，累計(jì)壓下率70 90%，道次壓下率15 30% ；精軋階段，其開軋溫度 控制在920 980°C，終軋溫度控制在780 880°C，后三道次累計(jì)壓下率60 90% ；
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5)采用冷卻水進(jìn)行層流冷卻冷卻速度控制為10 20°C /秒，冷卻到560 650 0C ；6)進(jìn)行正火正火溫度控制為870 930°C，正火時(shí)間板厚X0. 8 1. 0分鐘/毫米。本發(fā)明的主要合金元素含量基于以下原理C是提高鋼強(qiáng)度最經(jīng)濟(jì)有效的合金元素，但過高會(huì)顯著惡化鋼的焊接性能，本發(fā)明 C含量的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝相結(jié)合，控制C含量為0. 11 0. 26%。合金元素Si可通過固溶強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度，本發(fā)明鋼中的Si含量設(shè)計(jì)為0. 66 1. 00%。鋼中添加Mn，不僅可以通過Mn的固溶強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度，而且可降低鋼的相變溫 度，細(xì)化晶粒，提高鋼的低溫韌性，本發(fā)明鋼Mn含量設(shè)計(jì)為1. 25 2. 20%。P是低合金鋼中的雜質(zhì)元素之一，當(dāng)焊接金屬凝固時(shí)，P促進(jìn)低熔點(diǎn)夾雜物的生 成，既易產(chǎn)生高溫裂紋，又增加低溫裂紋敏感性，使焊縫的延展性和韌性變壞，而且含P量 高，使鋼具有較明顯的冷脆傾向。本發(fā)明鋼中的P含量控制較低水平，P含量< 0. 025%。S是鋼中的有害元素，生成的硫化物夾雜嚴(yán)重影響鋼的力學(xué)性能，因此應(yīng)盡量降低 鋼中的S含量，使其含量在0. 010%以下。Ni能提高鋼的低溫韌性，本發(fā)明鋼要求具有良好的低溫韌性，本發(fā)明鋼通過添加 適當(dāng)?shù)腘i來提高鋼的低溫韌性，Ni含量控制在0. 05 0. 30%。Nb是最主要的微合金元素之一，在本發(fā)明鋼中起沉淀強(qiáng)化和細(xì)化晶粒的作用，通 過沉淀強(qiáng)化保證本發(fā)明鋼正火處理后具有高的強(qiáng)度，細(xì)化晶粒是提高鋼韌性的最有效技術(shù) 途徑之一，本發(fā)明鋼通過添加微合金元素Nb，有效細(xì)化晶粒提高鋼的低溫韌性，本發(fā)明鋼中 Nb含量設(shè)計(jì)為0. 062 0. 12%。Al在鋼中的一般作用是作為脫氧劑，在本發(fā)明中，Al的作用主要是生成氧化鋁細(xì) 化晶粒，提高鋼的低溫韌性，Al含量設(shè)計(jì)為0. 015 0. 080%。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)(1)本發(fā)明鋼通過廉價(jià)的C、Mn元素和微合金化技術(shù)產(chǎn)生細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化作 用保證鋼板的強(qiáng)度，避免了大量添加合金元素，節(jié)省了成本。(2)通過控軋控冷+正火工藝，相對控軋控冷+調(diào)質(zhì)工藝節(jié)省了工藝成本；(3)本發(fā)明鋼具有良好低溫韌性機(jī)車車頭用超厚鋼板的力學(xué)性能優(yōu)異，屈服強(qiáng)度 彡420MPa，抗張強(qiáng)度彡520MPa，延伸率彡20%, _50°C V型缺口夏比沖擊功彡100J，同時(shí)具 有成本低廉的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面做進(jìn)一步描述實(shí)施例1一種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板，其化學(xué)成分及重量百分比為C: 0. 11、Si 0. 92, Mn :2· 14, P :0· 022、S :0· 008, Ni :0· 05, Al :0· 015, Nb :0· 062，余量為 Fe 及
不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)一種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板的方法，其步驟
1)按照潔凈鋼的冶煉工藝進(jìn)行冶煉并澆注成坯；2)對鑄坯分三段進(jìn)行加熱首先進(jìn)行預(yù)熱，其預(yù)熱溫度控制在280 290°C，預(yù)熱 時(shí)間為25分鐘；進(jìn)行再加熱，其溫度控制為840 850°C，加熱時(shí)間為40分鐘；進(jìn)行第三 次加熱，其加熱溫度控制為1140 1150°C，加熱時(shí)間控制為45分鐘；3)進(jìn)行均熱，其均熱溫度控制為1150 1160°C，時(shí)間45分鐘；4)分兩段進(jìn)行軋制粗軋階段，其開軋溫度控制在1120 1130°C，終軋溫度控制 在1040 1046°C，累計(jì)壓下率70 %，道次壓下率15 % ；精軋階段，其開軋溫度控制在920 925°C，終軋溫度控制在780 785°C，后三道次累計(jì)壓下率60% ；軋制的鋼板厚度為45毫 米。5)采用冷卻水進(jìn)行層流冷卻冷卻速度控制為5°C /秒，冷卻到580°C ；6)進(jìn)行正火正火溫度控制為870 880°C，正火時(shí)間45毫米(板厚)X0. 8分 鐘/毫米=36分鐘。實(shí)施例2一種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板，其化學(xué)成分及重量百分比為C: 0. 127、Si 0. 66, Mn :1· 80, P :0· 018、S :0· 005, Ni :0· 10, Al :0· 021, Nb :0· 07，余量為 Fe 及
不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)一種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板的方法，其步驟1)按照潔凈鋼的冶煉工藝進(jìn)行冶煉并澆注成坯；2)對鑄坯分三段進(jìn)行加熱首先進(jìn)行預(yù)熱，其預(yù)熱溫度控制在295 305°C，預(yù)熱 時(shí)間為36分鐘；進(jìn)行再加熱，其溫度控制為860 870°C，加熱時(shí)間為45分鐘；進(jìn)行第三 次加熱，其加熱溫度控制為1160 1166°C，加熱時(shí)間控制為50分鐘；3)進(jìn)行均熱，其均熱溫度控制為1170 1178°C，時(shí)間51分鐘；4)分兩段進(jìn)行軋制粗軋階段，其開軋溫度控制在1135 1140°C，終軋溫度控制 在1050 1060°C，累計(jì)壓下率78%，道次壓下率20% ；精軋階段，其開軋溫度控制在935 940°C，終軋溫度控制在790 795°C，后三道次累計(jì)壓下率72% ；軋制的鋼板厚度為50毫 米。5)采用冷卻水進(jìn)行層流冷卻冷卻速度控制為7°C /秒，冷卻到595°C ；6)進(jìn)行正火正火溫度控制為880 885°C，正火時(shí)間50毫米(板厚)X0. 8分 鐘/毫米=40分鐘。實(shí)施例3一種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板，其化學(xué)成分及重量百分比為C: 0. 151、Si :0. 77,Mn :1· 25,P :0· 017, S :0· 005,Ni :0· 19,Al :0· 043,Nb :0· 086，余量為 Fe 及
不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)一種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板的方法，其步驟1)按照潔凈鋼的冶煉工藝進(jìn)行冶煉并澆注成坯；2)對鑄坯分三段進(jìn)行加熱首先進(jìn)行預(yù)熱，其預(yù)熱溫度控制在340 350°C，預(yù)熱 時(shí)間為38分鐘；進(jìn)行再加熱，其溫度控制為880 890°C，加熱時(shí)間為50分鐘；進(jìn)行第三 次加熱，其加熱溫度控制為1210 1230°C，加熱時(shí)間控制為58分鐘；3)進(jìn)行均熱，其均熱溫度控制為1200 1210°C，時(shí)間60分鐘；
5行軋制粗軋階段，其開軋溫度控制在1195 1205°C，終軋溫度控制 在1055 1065°C，累計(jì)壓下率85%，道次壓下率25% ；精軋階段，其開軋溫度控制在955 965°C，終軋溫度控制在850 860°C，后三道次累計(jì)壓下率85% ；軋制的鋼板厚度為55毫 米。5)采用冷卻水進(jìn)行層流冷卻冷卻速度控制為9°C /秒，冷卻到645°C ；6)進(jìn)行正火正火溫度控制為895 905°C，正火時(shí)間55毫米(板厚)X0. 9分 鐘/毫米=50分鐘。實(shí)施例4一種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板，其化學(xué)成分及重量百分比為C: 0. 26,Si 0. 86,Mn :1· 98,P :0· 017,S :0· 005,Ni :0· 25,Al :0· 056,Nb :0· 12，余量為 Fe 及不
可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)一種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板的方法，其步驟1)按照潔凈鋼的冶煉工藝進(jìn)行冶煉并澆注成坯；2)對鑄坯分三段進(jìn)行加熱首先進(jìn)行預(yù)熱，其預(yù)熱溫度控制在355 360°C，預(yù)熱 時(shí)間為40分鐘；進(jìn)行再加熱，其溫度控制為900 910°C，加熱時(shí)間為60分鐘；進(jìn)行第三 次加熱，其加熱溫度控制為1240 1250°C，加熱時(shí)間控制為65分鐘；3)進(jìn)行均熱，其均熱溫度控制為1230 1240°C，時(shí)間65分鐘；4)分兩段進(jìn)行軋制粗軋階段，其開軋溫度控制在1210 1220°C，終軋溫度控制 在1070 1080°C，累計(jì)壓下率90%，道次壓下率30% ；精軋階段，其開軋溫度控制在970 980°C，終軋溫度控制在870 880°C，后三道次累計(jì)壓下率89% ；軋制的鋼板厚度為60毫 米。5)采用冷卻水進(jìn)行層流冷卻冷卻速度控制為10°C /秒，冷卻到660°C ；6)進(jìn)行正火正火溫度控制為920 930°C，正火時(shí)間60毫米(板厚)X 1分鐘 /毫米=60分鐘。實(shí)施例5—種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板，其化學(xué)成分及重量百分比為C: 0. 22、Si 1. 0、Μη :2· 2、Ρ :0· 017、S :0· 005, Ni :0· 30, Al :0· 08, Nb :0· 10，余量為 Fe 及不可
避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)一種具有良好低溫韌性的機(jī)車車頭用鋼板的方法，其步驟1)按照潔凈鋼的冶煉工藝進(jìn)行冶煉并澆注成坯；2)對鑄坯分三段進(jìn)行加熱首先進(jìn)行預(yù)熱，其預(yù)熱溫度控制在335 345°C，預(yù)熱 時(shí)間為34分鐘；進(jìn)行再加熱，其溫度控制為880 890°C，加熱時(shí)間為55分鐘；進(jìn)行第三 次加熱，其加熱溫度控制為1215 1225°C，加熱時(shí)間控制為62分鐘；3)進(jìn)行均熱，其均熱溫度控制為1210 1220°C，時(shí)間60分鐘；4)分兩段進(jìn)行軋制粗軋階段，其開軋溫度控制在1200 1210°C，終軋溫度控制 在1055 1065°C，累計(jì)壓下率85%，道次壓下率25% ；精軋階段，其開軋溫度控制在955 965°C，終軋溫度控制在850 860°C，后三道次累計(jì)壓下率90% ；軋制的鋼板厚度為60毫 米。5)采用冷卻水進(jìn)行層流冷卻冷卻速度控制為9°C /秒，冷卻到650°C ；
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6)進(jìn)行正火正火溫度控制為900 910°C，正火時(shí)間60毫米(板厚)X 1分鐘
/毫米=60分鐘。上述試驗(yàn)例經(jīng)檢測，其性見表1。表1本發(fā)明實(shí)施例鋼的力學(xué)性能 從表1可看出，本發(fā)明完全能滿足目前制造機(jī)車車頭的性能要求。
權(quán)利要求
一種具有良好低溫韌性的火車車頭用鋼板，其化學(xué)成分及重量百分比為C0.11～0.26、Si0.66～1.00、Mn1.25～2.20、P≤0.025、S≤0.010、Ni0.05～0.30、Al0.015～0.080、Nb0.062～0.12，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有良好低溫韌性的火車車頭用鋼板，其特征在于附的 重量百分比優(yōu)選范圍為0. 10 0. 30。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種具有良好低溫韌性的火車車頭用鋼板，其特征在于 Ni的重量百分比優(yōu)選范圍還為0. 15 0. 25。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有良好低溫韌性的火車車頭用鋼板，其特征在于A1的 重量百分比優(yōu)選范圍為0. 02 0. 07。
5.如權(quán)利要求1或4所述的一種具有良好低溫韌性的火車車頭用鋼板，其特征在于 Al的重量百分比優(yōu)選范圍還為0. 03 0. 05。
6.如權(quán)利要求1所述的一種具有良好低溫韌性的火車車頭用鋼板，其特征在于Nb的 重量百分比優(yōu)選范圍為0. 07 0. 10。
7.生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的一種具有良好低溫韌性的火車車頭用鋼板的方法，其步驟1)按照潔凈鋼的冶煉工藝進(jìn)行冶煉并澆注成坯；2)對鑄坯分三段進(jìn)行加熱首先進(jìn)行預(yù)熱，其預(yù)熱溫度控制在280 360°C，預(yù)熱時(shí)間 為25 40分鐘；進(jìn)行再加熱，其溫度控制為840 910°C，加熱時(shí)間為40 60分鐘；進(jìn) 行第三次加熱，其加熱溫度控制為1140 1250°C，加熱時(shí)間控制為45 65分鐘；3)進(jìn)行均熱，其均熱溫度控制為1150 1240°C，時(shí)間45 65分鐘；4)分兩段進(jìn)行軋制粗軋階段，其開軋溫度控制在1120 1220°C，終軋溫度控制在 1040 1080°C，累計(jì)壓下率70 90%，道次壓下率15 30% ；精軋階段，其開軋溫度控制 在920 980°C，終軋溫度控制在780 880°C，后三道次累計(jì)壓下率60 90% ；5)采用冷卻水進(jìn)行層流冷卻冷卻速度控制為10 20°C/秒，冷卻到560 650°C ；6)進(jìn)行正火正火溫度控制為870 930°C，正火時(shí)間板厚X0.8 1.0分鐘/毫米。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)車車頭用鋼板及其生產(chǎn)方法。其化學(xué)成分及重量百分比C0.11～0.26、Si0.66～1.00、Mn1.25～2.20、P≤0.025、S≤0.010、Ni0.05～0.30、Al0.015～0.080、Nb0.062～0.12，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。方法；按照潔凈鋼工藝冶煉并澆注成坯；對鑄坯分三段進(jìn)行加熱；進(jìn)行均熱；分兩段進(jìn)行軋制；進(jìn)行層流冷卻；進(jìn)行正火。本發(fā)明在保證鋼板的力學(xué)性能的同時(shí)，避免了大量添加合金元素，工藝成本低，其屈服強(qiáng)度≥420MPa，抗張強(qiáng)度≥520MPa，延伸率≥20％，-50℃V型缺口夏比沖擊功≥100J。
文檔編號(hào)C21D8/02GK101914727SQ201010282199
公開日2010年12月15日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者任池錦, 劉志勇, 宋育來, 梁文, 胡敏, 陳吉清, 陳邦文, 黃成紅 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司