《铁路用经济型弹簧钢盘条的研发》

铁路行业、汽车和发动机制造业是弹簧钢的主要用户,潜在市场十分巨大。近年,由于铁路的提速和货车的重载,弹簧扣件、缓冲器弹簧要求性能好,符合列车“提速”和“重载”的要求。但从国内产能来看,弹簧钢供需基本平衡,未来弹簧钢市场竞争也会异常激烈。特别是对于铁路系统弹簧钢应用领域来说,一方面要提高弹簧使用寿命,要求弹簧在尺寸不变的情况下,设计应力能达到1100MPa,疲劳寿命由原来的100万次提高到500万次以上;另一方面在弹簧钢疲劳寿命不降低甚至提高的基础上,生产成本仅可能的低。只有两方面都具备的企业,其产品在市场上才有较强的竞争力。

铁路弹簧扣件作为固定钢轨的一个重要部件,要求具有足够的、稳定的扣压力及纵横向阻力以保证行车安全,同时还要求具有良好弹性以满足列车过程中的减震要求。受传统铁路弹簧扣件生产工艺的限制,弹簧在成型之前首先要经过感应管进行加热,这就要求弹簧钢在加热之前不能弯曲,以免在通过感应管时不能顺利通过或碰坏感应加热器。同时受弹簧钢自身固有弹性的影响,现有弹簧钢盘条矫直效果不佳,因此铁路弹簧扣件所使用的材料一直以12m直条弹簧钢为主,从不使用盘条。直条弹簧钢相比盘条,对钢铁企业来说热轧成材率至少低3%。对弹簧扣件生产企业来说,每一根12m直条均需切成43cm的定尺,每根定尺切完剩余料头造成成材率损失在2~3%之间。两者成材率损失在5~6%之间,因此如能开发可以矫直的热轧弹簧钢盘条,可大大降低铁路弹簧扣件的生产成本。鉴于此,安钢近年来开展了大量的研究工作,改善了弹簧钢盘条在矫直过程中的回弹,研发出一种适合铁路弹簧专用的弹簧钢盘条,既降低了生产成本,又不降低弹簧使用寿命。

该项目的特点在于:1)转炉采用“高碳低磷”控制工艺,2)转炉出钢采用低铝硅铁配加特殊硅铁的脱氧合金化方式,减少了脆性夹杂物含量,进一步提高弹簧抗疲劳寿命;3)控冷工艺上,改变传统弹簧钢追求索氏体含量不低于85%的观点,通过调整控冷工艺,将组织状态控制在不少于20%铁素体+适量珠光体和索氏体组织,4)一种专用弹簧钢下弯管,以确保弹簧钢对表面质量严格要求,解决了盘条弹簧钢强度高矫直效果不佳的问题,从而实现了弹簧钢盘条代替直条产品成功研发。

该技术2014年通过了河南省科学技术厅成果鉴定,鉴定结果为:该项目生产技术成熟,在高强度铁路弹簧钢盘条的组织性能控制及弹簧钢盘条矫直工艺方面有创新,达到国内领先水平。与此同时,该项目取得专利共计6项,其中发明专利3项,实用新型专利3项。铁路用经济型弹簧钢盘条生产工艺成熟,化学成分控制稳定,组织性能优良,表面脱碳层不超过盘条直径的1%,盘条尺寸公差全部符合B级精度标准要求,综合性能良好。盘条经用户使用,成型性好,热处理性能稳定,疲劳试验达到700万次(标准500万次)仍不失效。

铁路用经济型弹簧钢盘条近三年累计产量41394.48吨,累计创效5427.35万元,带来了可观的经济效益。铁路用经济型弹簧钢盘条的研发成功,解决了国内弹簧钢盘条无法直接矫直使用的问题,填补了国内一项产品空白,具有很强的自主创新性。对满足中原及周边市场对弹簧钢热轧盘条的需要提供了保障,对铁路弹簧行业用盘条代替直条,促进行业的技术进步与节能环保具有重大的社会效益。

成果说明

铁路弹簧扣件作为固定钢轨的一个重要部件,要求具有足够的、稳定的扣压力及纵横向阻力以保证行车安全,同时还要求具有良好弹性以满足列车过程中的减震要求。受传统铁路弹簧扣件生产工艺的限制,铁路弹簧扣件使所用的材料一直以12m直条弹簧钢为主,从不使用盘条。直条弹簧钢相比盘条,对钢铁企业来说热轧成材率至少低3%。对弹簧扣件生产企业来说,每一根12m直条均需切成43cm的定尺,每根定尺切完剩余料头造成成材率损失在1~3%之间。两者成材率损失在4~6%之间,鉴于此,安钢通过以下技术创新点:1)转炉冶炼过程采用“单渣高拉碳

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