[发明专利]一种高速动车空心车轴用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速动车空心车轴用钢及其制造方法。

背景技术

我国高速铁路动车车轴供方主要是为日本川崎重工、德国西门子(SIEMENS)、法国阿尔斯通(ALSTOM)和加拿大庞巴迪公司(BOMBARDIER)。随着铁路客车提速的顺利过渡，高速铁路车辆国产化工作势在必行。目前，我国高速列车的总成、车体、转向架、牵引电机、牵引变压器、牵引变流器、牵引控制、列车网络控制和制动系统九大关键技术，基本已实现了国产化，整车国产化率超过75％。但核心部件因其技术要求高，生产难度大，仍必须进口，车轴是其中之一。车轴是铁路客车重要的走行部件，车轴的质量直接影响着铁路客车的运行安全。车轴在列车运行过程中承受着旋转弯曲、拉伸、冲击，因此，要求钢成分设计合理、钢质纯净、组织致密，具有高强度、高塑性以及高韧性，为成品车轴性能良好奠定基础。

发明内容

本发明所解决的技术问题是为了填补我国高速动车空心车轴用钢空白，实现高速动车车轴钢国产化。

为了解决所述技术问题，本发明提供一种高速动车空心车轴用钢，还提供一种高速动车空心车轴用钢的制造方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种高速动车空心车轴用钢，其以质量百分比计，含有下述成分：

C：0.23-0.29％；

Mn：0.60-0.75％；

Si：0.25-0.40％；

Cr：1.00-1.20％；

Mo：0.20-0.30％

V：0.020-0.060％；

Ni：0.15-0.30％；

P≤0.015％；

S≤0.005％，余量为铁和不可避免的杂质。

一种高速动车空心车轴用钢，以质量百分比计，优选含有下述化学成分：

C：0.27％；

Mn：0.73％；

Si：0.31％；

Cr：1.03％；

Mo：0.28％；

V：0.05％；

Ni：0.28％；

P：0.007％；

S：0.001％，余量为铁和不可避免的杂质。

一种高速动车空心车轴用钢，该钢中气体含量以质量ppm计满足：[H]≤1，[O]≤20，[N]≤80。

一种高速动车空心车轴用钢的生产方法，其中，该钢以质量百分比计，含有下述成分：C：0.23-0.29％；Mn：0.60-0.75％；Si：0.25-0.40％；Cr：1.00-1.20％；Mo：0.20-0.30％；V：0.020-0.060％；Ni：0.15-0.30％；P≤0.015％；S≤0.005％，余量为铁和不可避免的杂质；该方法包括下列步骤：

I、电炉冶炼工序：将废钢和预处理后的铁水加入电炉冶炼，所述预处理的铁水重量比≥70％。送电、吹氧，在冶炼过程中废钢及炉料迅速熔化，同时脱C、脱P、去气、钢水中的P≤0.010％即出钢，将钢水倒入钢包中进行初步合金化；

II、钢包炉精炼工序：将装有钢水的钢包移到精炼工位，进行造渣、脱氧，在该工序中在线喂Al线，采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，控制熔渣碱度R为3.0～6.0；根据化学元素炉前分析结果加入相应铁合金或金属来微调各元素成分，使钢水中各元素成分达到以下范围时，将钢水移出该钢包炉精炼工序：

C：0.23-0.29％；Mn：0.60-0.75％；Si：0.25-0.40％；Cr：1.00-1.20％；：Mo：0.20-0.30％；V：0.020-0.060％；Ni：0.15-0.30％；P≤0.015％；S≤0.005％；其中碱度R为CaO/SiO₂的值；

III、VD真空脱气工序：将钢包移到VD工位，底吹氩气，进行真空脱气处理，钢包抽真空结束后，停吹氩气，喂入Si-Ca线，喂入量为每吨钢水0.23-0.92kg后移出VD工位；

IV、浇注工序：将装有钢水的钢包移到铸台，采用氩气保护进行浇注；以及

V.轧制工序。

其中，所述的电炉熔炼工序中，预处理后的铁水中P≤0.070％且S≤0.010％；还优选废钢中P≤0.035％且S≤0.040％。

其中，所述的电炉熔炼工序中，控制预处理后铁水温度不低于1250℃，优选温度为1250-1500℃。