铁路提速火车新型制动梁用新钢种研制

项目简介

　　货车制动梁工作环境恶劣，受力情况复杂多变，为确保该系统在高寒、高热、高潮湿地区的安全性、可靠性、耐候性及使用寿命，铁道部《铁路货车组合式制动梁技术条件》要求钢材具有优良的综合力学性能及强度和韧性有良好配合，屈服强度Rel≥460N/平方毫米（成品制动梁架Rel≥420N/平方毫米）和低温冲击韧性－40℃Akv≥27 J，疲劳寿命≥100万次）。为满足上述要求，必须保证钢的化学成分设计合理，生产工艺先进，钢材内部质量纯净，有害元素、夹杂物和气体含量低，组织结构致密、均匀和优良的表面质量。同时，钢材应具有良好的加工工艺性能。由于新型制动梁生产厂的装备和工艺路线已定型，该钢种是在热加工成型后不再经调质热处理，直接组合后安装使用，所以，要求新型制动梁架用钢必须适应铁道部现有生产工装需要，即新钢种在热加工成型冷却后，获得理想金相组织，使钢材在近似正火状态下，达到上述综合性能要求指标，这就大大增加了新钢种的研制难度。

项目背景 

　　铁路是国民经济的大动脉。到上世纪末，我国铁路年运输量已经超过25亿吨。随着国家新建铁路和运输规模的迅速增加，铁道部为适应重载、提速的运输需要，列车多次提速。由于铁路高速、重载和高密度的运输组织方式，使车辆运营、行车安全问题日益突出，这也对运装货车车辆制动系统提出更高的要求。

　　据统计：全国每年90％的铁路运输车辆出轨和颠覆事故，是由于老式槽钢制动梁的松动、变形、开焊和脱落等原因造成。货车老式制动梁，采用8#槽钢连接制成，选用钢材强韧性差，结构设计不合理，制造工艺落后，铆、焊、紧固连接部位多，是潜在的不安全隐患，已不适应当前高速、重载的运输方式。长期以来，货车老式制动梁的安全可靠性差、运营成本和检修、维护费用高等问题制约了我国铁路运输的快速发展，车辆制动梁的更新换代迫在眉睫。

　　本世纪初，铁道部实施跨跃式发展战略、建设具有国际竞争力的轨道交通装备企业，投入大量的人力、资金对现有货车生产线及工艺技术装备进行改造。并引进国际进的美国铁路协会标准AAR S-344-91 制动梁技术条件和试验方法，开发货车组合式制动梁新结构。经过消化、吸收国外先进的新型制动梁结构设计和制造技术，完成了型车辆制动系统结构研究和设计，研制出结构紧凑、重量轻、安全可靠性高、维护检修方便、互换性强、具有国际一流水平的L-B型车辆制动梁架新结构。该结构为整体无焊接、紧固连接的制动梁架新结构。该新型组合式制动梁广泛用于转8A、转K2、转K4、转K5、转K6等型号的各种货车转向架制动系统。从04年起决定大批量更换全路货车老式制动梁,将过去制动梁的5年使用更换周期延长至8年，这样对制动梁新结构关键部件所用钢材提出了更高的技术质量要求。铁道部北京二七车辆厂在选用几种钢材不能满足新型制动梁性能要求的情况下，委托首钢公司进行高强度低合金钢15Mn2CrVNb新钢种的化学成分设计、冶炼、轧钢工艺研究、性能试验和新型制动梁成品的后部处理工艺试验研究。经过批量试制，新钢种实物质量水平可满足新型制动梁的制造和使用要求。首钢研制的高强度低合金钢15Mn2CrVNb新钢种制造的新型制动梁，以优良的表面、内部质量、良好的综合力学性能、加工工艺性能及高的动、静载荷疲劳寿命，一次通过铁道部专家组评审和产品质量认证等一系列质量验收；首钢公司被铁道部指定为该系统所属制动梁生产厂提供制动梁用钢的定点生产、供应厂。

项目创新点

　　首钢以简洁的生产方式成功研制出新型组合式制动梁架用新钢种15Mn2CrVNb，在钢种化学成分设计、冶炼工艺、开坯、轧钢及成品梁架拉拔及后部热处理工艺等方面取得了重大突破，生产工艺技术在国内独创。该钢种良好的冷、热加工和热处理性能，为制动梁各生产环节复杂的加工工艺、提供了较为宽泛的加工温度和适应性。在梁架加工成型后，在未经调质热处理的条件下，制动梁架的综合力学性能完全能够达到铁道部标准要求，实物质量水平可满足其生产和使用要求，并实现批量稳定生产、装车运行。目前，国内制动梁用钢均由首钢公司生产。该产品实物质量水平和性能指标（屈服强度、低温冲击韧性）高于国际进的国外同等制动梁实物水平，对于我国铁路运输的发展意义重大、影响深远。

　　新型制动梁用新钢种已申请国家发明专利，正在公示中。

社会经济效益

　　按照全国各铁路局运营货车55万辆，其中回厂检修货车10万辆（将老式槽钢制动梁更换新型制动梁）；新造货车2.5万辆，每年需用新钢种2.5~3万吨。
　　目前，铁道部直属货车车辆及配件厂均使用首钢公司研制的新钢种用于新型组合式制动梁的制造，制动梁生产厂已从铁道部认证的9家增加到21家。按每年生产3万吨制动梁用钢计算，可生产新型制动梁架65万件，每年能够创造社会经济效益1.5亿元。

项目承担单位

　　首钢技术研究院特钢所

    联系人：崔京玉

    电话：010-88295032 

    地址：北京市石景山区石景山路68号

    邮编：100041

　　首钢新钢公司特钢部技术处

　　联系人：杨英

　　电话：010-88917538

　　手机：13520022539

　　地址：北京市石景山区杨庄大街

　　邮编：100043