铁路扣件专用60Si2Mn弹簧钢热轧盘条的生产工艺
技术领域
[0001] 本
发明涉及专用盘条的生产技术领域，尤其是涉及一种铁路扣件专用60Si2Mn
弹簧钢热轧盘条的生产工艺。
背景技术
[0002] 钢轨与
轨枕通过扣件组合在一起，所以铁路扣件是铁路线上不可缺少的零件。制备铁路扣件的原材料有60Si2Mn、60Si2Cr等弹簧钢，随着我国的铁路行业发展加快，铁路扣件市场不断扩大。
[0003] 由于使用扣件的规格较大，其制备原料弹簧钢的强度大、硬度较高等原因，使得集卷成盘条的弹簧钢制备扣件时难于实现校直，所以目前市场上几乎全部使用直条弹簧钢制备扣件。但是由于用户使用尺寸不同，每一根直条均需切一次头尾方可达到尺寸要求，这使得直条弹簧钢损耗较大。相对应的，卷盘弹簧钢只需切一次头尾，能够满足尺寸的要求，能够明显降低铁路扣件的加工成本。因此如何研究一种能够替代直条弹簧钢制备铁路扣件的盘条弹簧钢，从而大幅度降低铁路扣件加工成本，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
[0004] 为了克服
现有技术不足，本发明提供了一种铁路扣件专用60Si2Mn弹簧钢热轧盘条的生产工艺。本发明工艺简单，解决了盘条弹簧钢因强度较大、硬度较高难以校直的问题，能够成功替代直条弹簧钢产品制备铁路扣件，降低了铁路扣件的加工成本。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0006] 铁路扣件专用60Si2Mn弹簧钢热轧盘条的生产工艺，步骤如下：转炉吹炼—LF精炼—方坯
连铸—加热—
轧制—吐丝—冷却—集卷。
[0007] 优选的，转炉吹炼采用“高拉
碳”高效脱磷技术，向炉内加入石灰、白
云石和
污泥球，采用合理的供
氧量，同时控制好氧枪枪位，保证出钢C含量为0.45%、出钢P含量为0.008%；通过造一次渣（即造单渣）实现转炉低磷高碳出钢，使
钢水氧化性大大降低，既可以提高
合金元素收得率、减少增碳剂用量，降低生产成本，又可以达到减少钢中夹杂物含量，提高钢水纯净度的目的。
[0008] 优选的，LF精炼采用无
铝造渣技术，向LF精炼炉中加入低
铝合金2000-2500kg/炉进行钢水合金化，加入电石100kg-200kg/炉进行脱氧，加入石灰400kg-700kg/炉、萤石200 kg -400 kg /炉进行造渣，精炼时间60-80min，软搅拌时间15-25 min，白渣保持时间在20-30min。
[0009] LF精炼过程中，采用无铝造渣工艺，控制精炼时间60-80分钟，软搅拌时间15-25分钟，白渣保持时间在20-30分钟。以控制炉渣中Al2O3含量小于10%，减少钢中脆性夹杂物含量。该工艺以低铝合金实现钢水合金化、电石脱氧为主，采用石灰+萤石渣系，以达到钢水快速脱S的效果，同时造
泡沫渣减少钢液的吸N量。
[0010] 优选的，方坯连铸步骤中，
过热度为20-30℃、拉速为1.90-2.10m/min、比水量为0.60-0.90L/kg，采用
频率5Hz、
电流246A的结晶器
电磁搅拌；
中间包水口口径Φ28-32；铸得方坯中心偏析、中心
缩孔和中心疏松均低于1.5级。
[0011] 优选的，加热采用步进梁式加热炉，加热炉加热段
温度为1000-1060℃，均热段温度为1050-1110℃，加热的钢坯断面温差小于30℃。
[0012] 优选的，步进梁式加热炉加热时，炉中为还原性气氛。
[0013] 步进梁式加热炉炉温检测采用独立PLC自动控制系统，保证钢坯断面温差小于30℃。加热制度上使用低温慢烧、高温快烧技术，控制加热炉气氛为还原性气氛，减少
铸坯的
脱碳。
[0014] 优选的，轧制采用单线连续高速无扭轧制工艺，
轧机采用超重型辊箱V形布置，轧制速度为35-45m/s，开轧温度970-1000℃，精轧入口温度900-940℃，减定径入口温度880-910℃。
[0015] 单线连续高速无扭技术。全线共30架轧机，均采用超重型辊箱V形布置，最大轧速为120m/s，可操作速度112 m/s；精轧、减定径采用8＋4的轧
制模式，可使盘条成品尺寸达到C级
精度要求。
[0016] 优选的，吐丝温度840-860℃。
[0017] 优选的，冷却步骤为斯太尔摩延迟冷却工艺，关闭2-6保温罩。
[0018] 斯太尔摩的延迟冷却技术使产品获得最佳金相组织和机械性能以解决盘条强度高难于校直的问题。
[0019] 优选的，采用摩根技术强化控制冷却系统实现温度的控制。
[0020] 采用摩根技术强化控制冷却系统，通过5组水箱的冷却控制，保证开轧温度、精轧入口温度、减定径入口温度和吐丝温度位于工艺要求的温度值区间内。
[0021] 本发明的具体操作工艺流程如下：
[0022] 100吨转炉—100吨LF精炼炉—150mm×150mm小方坯连铸—钢坯检查—步进梁式加热炉加热—单线连续高速无扭轧制—斯太尔摩冷却—集卷—PF线输送—检查、
修剪—打
捆—称重、挂牌—入库。
[0023] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：
[0024] 1）该产品生产工艺解决了盘条弹簧钢因纯净度要求较高、盘条表面容易脱碳和弹簧钢强度较高难于稳定校直等问题，实现了铁路扣件采用盘条弹簧钢生产的新突破；
[0025] 2）使用盘条弹簧钢制备扣件，相对使用直条弹簧钢生产扣件，明显降低了扣件的加工成本，提高了弹簧钢的利用率，提高了企业效益。
具体实施方式
[0026] 以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
[0028] 100吨转炉—100吨LF精炼炉—150mm×150mm小方坯连铸—钢坯检查—步进梁式加热炉加热—单线连续高速无扭轧制—斯太尔摩冷却—集卷—PF线输送—检查、修剪—打捆—称重、挂牌—入库。
[0029] 采用100吨转炉冶吹炼钢水，向炉内加入石灰4000Kg、白云石2000Kg、污泥球3
3000Kg，采用合理的供氧量4800 M，同时控制好氧枪枪位在150cm，保证出钢C含量为
0.45%、出钢P含量为0.008%，造单渣后钢水出炉。
[0030] 将100吨转炉吹炼所得钢水导入LF精炼炉中精炼，向LF精炼炉中加入低铝
硅铁合金2000Kg进行钢水合金化，加入电石100Kg进行脱氧，加入石灰400Kg、萤石200Kg进行造渣，控制炉渣中Al2O3含量5%，控制精炼时间60分钟，软搅拌时间15分钟，白渣保持时间在20分钟。
[0031] 将精炼后的钢水，转入水口口径为Φ28的中间包，在过热度为20℃、拉速为1.90m/min、比水量为0.60L/kg，采用频率5Hz、电流246A的结晶器电磁搅拌；铸得150mm×150mm的小方坯，其中心偏析、中心缩孔和中心疏松均为1级。
[0032] 将150mm×150mm的小方坯至于步进梁式加热炉中，在还原性气氛中加热。加热炉加热段控制在1000℃，均热段控制在1050℃，炉温检测采用独立PLC自动控制系统，保证钢坯断面温差小于30℃。
[0033] 将加热后的150mm×150mm方坯经高压水除鳞后送入轧制工序，经过6道次粗轧、8道次中轧、2道次预精轧、2道次精轧和4道次减定径机组，之后通过吐丝机将规格为φ13mm盘条散落在斯太尔摩冷却辊道上。将开轧温度、精轧入口温度、减定径入口温度和吐丝温度分别设定为970℃、900℃、880℃和840℃，轧机的轧制速度为35m/s。
[0034] 上述的控制轧制温度通过生产线上得5组水箱控制，5组水箱的水流量分别为3000 L/min、1000 L/min、1000 L/min、700 L/min、600L/min。
[0035] 轧制后的钢丝采用延迟冷却工艺，斯太尔摩运输机入口段辊道速度设定为16m/min，并关闭2-6保温罩。
[0036] 将冷却后的钢丝集卷—PF线输送—检查、修剪—打捆—称重、挂牌—入库，即得铁路扣件专用60Si2Mn弹簧钢热轧盘条。
[0037] 本法所制成的盘条强度为950MPa，能够实现稳定矫直；盘条脱碳层深度≤50μm，而直条脱碳层深度能达到150μm，脱碳层深度方面明显优于直条；盘条表面尺寸及不圆度能控制到C级，而直条能控制到B级。
[0038] 该盘条所生产的铁路扣件产品淬火后洛氏硬度为59-60HRC，而直条生产的扣件为58-62 HRC，HRC回火后洛氏硬度42-44HRC，而直条生产的扣件为41-46 HRC，在硬度方面本产品相对稳定、均匀。
[0039] 该盘条生产铁路扣件过程中只需切一次头尾，切头尾损失少。而相对12m的直条来说，每一根直条均需切一次头尾，头尾损失大。盘条相比直条仅在切头尾损失上就可节约200元/吨钢，具有非常广阔的推广前景。
[0040] 实施例2
[0041] 100吨转炉—100吨LF精炼炉—150mm×150mm小方坯连铸—钢坯检查—步进梁式加热炉加热—单线连续高速无扭轧制—斯太尔摩冷却—集卷—PF线输送—检查、修剪—打捆—称重、挂牌—入库。
[0042] 采用100吨转炉冶吹炼钢水，向炉内加入石灰6000Kg、白云石3000Kg、污泥球3
5000Kg，采用合理的供氧量5000 M，同时控制好氧枪枪位在170cm，保证出钢C含量为
0.48%、出钢P含量为0.012%。
[0043] 将100吨转炉吹炼所得钢水导入LF精炼炉中精炼，向LF精炼炉中加入低铝硅铁合金2500Kg进行钢水合金化，加入电石200Kg进行脱氧，加入石灰700Kg、萤石400Kg进行造渣，控制炉渣中Al2O3含量9%，控制精炼时间80分钟，软搅拌时间25分钟，白渣保持时间在30分钟。
[0044] 将精炼后的钢水，转入水口口径为Φ32的中间包，在过热度为30℃、拉速为2.10m/min、比水量为0.90L/kg，采用频率5Hz、电流246A的结晶器电磁搅拌；铸得150mm×150mm的小方坯，其中心偏析、中心缩孔和中心疏松均为1.5级。
[0045] 将150mm×150mm的小方坯至于步进梁式加热炉中，在还原性气氛中加热。加热炉加热段控制在1030℃，均热段控制在1080℃，炉温检测采用独立PLC自动控制系统，保证钢坯断面温差小于30℃。
[0046] 将加热后的150mm×150mm方坯经高压水除鳞后送入轧制工序，经过6道次粗轧、8道次中轧、2道次预精轧、2道次精轧和4道次减定径机组，之后通过吐丝机将规格为φ13mm盘条散落在斯太尔摩冷却辊道上。将开轧温度、精轧入口温度、减定径入口温度和吐丝温度分别设定为1000℃、940℃、910℃和860℃，轧机的轧制速度为45m/s。
[0047] 上述的控制轧制温度通过生产线上得5组水箱控制，5组水箱的水流量分别为3000 L/min、1000 L/min、1000 L/min、700 L/min、600L/min。
[0048] 轧制后的钢丝采用延迟冷却工艺，斯太尔摩运输机入口段辊道速度设定为16m/min，并关闭2-6保温罩。
[0049] 将冷却后的钢丝集卷—PF线输送—检查、修剪—打捆—称重、挂牌—入库，即得铁路扣件专用60Si2Mn弹簧钢热轧盘条。
[0050] 实施例3
[0051] 100吨转炉—100吨LF精炼炉—150mm×150mm小方坯连铸—钢坯检查—步进梁式加热炉加热—单线连续高速无扭轧制—斯太尔摩冷却—集卷—PF线输送—检查、修剪—打捆—称重、挂牌—入库。
[0052] 采用100吨转炉冶吹炼钢水，向炉内加入石灰5150Kg、白云石2361Kg、污泥球3
4380Kg，采用合理的供氧量4925 M，同时控制好氧枪枪位在160cm，保证出钢C含量为
0.46%、出钢P含量为0.010%。
[0053] 将100吨转炉吹炼所得钢水导入LF精炼炉中精炼，向LF精炼炉中加入低铝硅铁合金2300Kg进行钢水合金化，加入电石150Kg进行脱氧，加入石灰500Kg、萤石300Kg进行造渣，控制炉渣中Al2O3含量7%，控制精炼时间70分钟，软搅拌时间20分钟，白渣保持时间在25分钟。
[0054] 将精炼后的钢水，转入水口口径为Φ32的中间包，在过热度为25℃、拉速为2.0m/min、比水量为0.75L/kg，采用频率5Hz、电流246A的结晶器电磁搅拌；铸得150mm×150mm的小方坯，其中心偏析、中心缩孔和中心疏松均为1级。
[0055] 将150mm×150mm的小方坯至于步进梁式加热炉中，在还原性气氛中加热。加热炉加热段控制在1030℃，均热段控制在1080℃，炉温检测采用独立PLC自动控制系统，保证钢坯断面温差小于30℃。
[0056] 将加热后的150mm×150mm方坯经高压水除鳞后送入轧制工序，经过6道次粗轧、8道次中轧、2道次预精轧、2道次精轧和4道次减定径机组，之后通过吐丝机将规格为φ13mm盘条散落在斯太尔摩冷却辊道上。将开轧温度、精轧入口温度、减定径入口温度和吐丝温度分别设定为985℃、920℃、900℃和850℃，轧机的轧制速度为38m/s。
