中国铁路车辆用钢及主要生产厂家简介

中国铁路车辆用钢及主要生产厂家简介

截止2008年底，中国铁路营业里程已达8万公里，居世界第三。中国铁路的运输密度、货物周转量、旅客周转量、货物发送量均居世界第一位。中国铁路以占世界铁路6%的营业里程完成了世界铁路25%的工作量，运输效率世界第一。客车方面，继主要干线提速到160km/h之后，在诸多干线和新建的客运专线开行时速200km/h动车组。国产时速350公里动车组批量生产，已经投入京津城际铁路运营，京沪高速铁路正在紧张建设中。货车方面，对既有货车实现构造速度120km/h的改造，载重70t 的货车研制成功，并全面投产，实现我国铁路货车技术第三次升级换代。新型通用货车和经过技术改造的货车占货车保有量的83%以上。

到2012年，全国铁路营业里程将达到11万公里，复线率和电气化率分别达到50%以上，客运专线及城际铁路将有1.3万公里。投入运营的动车组达到800组以上，覆盖整个快速客运网。空调客车将达到2.5万辆。货车车辆实现更新换代，全部达到时速120km/h技术标准，并陆续推出载重80吨通用货车、30吨轴重专用货车。

在这种新形势下，铁路行业和冶金行业在铁路车辆用钢方面的技术交流就显得十分必要和迫切。

“铁路车辆用钢材研讨会”于2009年5月26日在北京召开。会议由中国钢铁工业协会科技与发展部和中国铁道学会车辆委员会主办，北京艾莱咨询有限公司承办。铁道部运输局装备部，世界轨道交通发展研究会，冷弯型钢协会，北车集团，南车集团，齐齐哈尔、西安、太原轨道交通装备有限责任公司，长江、眉山、北京二七车辆有限公司，包头北方创业股份有限公司，鞍钢、宝钢、武钢、攀钢、太钢、首钢、唐钢、马钢、通钢、南钢、莱钢、武钢集团汉口轧钢厂、宝钢建筑设计院冷弯型钢厂、长春新金享冷弯型钢有限公司等29个单位的68名代表参加了研讨会。

参加会议的主要领导有：中国钢协科技与发展部主任曹真、副主任徐寅、处长姜尚清，铁道部运输局装备部调研员王春山，中国铁道学会秘书处办公室主任吕一力，中国铁道学会车辆委员会秘书长金城、副秘书长张进德、包耀慈，《世界轨道交通》杂志主编董叶青，世界轨道交通发展研究会秘书长贾国平，冷弯型钢协会会长丁国良等。

会议以“铁路车辆技术发展与钢材性能”为主题，以提高钢的耐候性、压延性能、焊接性能及表面处理为重点，针对以下几个问题进行了研讨：1、铁路车辆技术发展及其对钢材提出的新要求；2、在高强度低合金钢取得成绩的基础上，进一步提高耐候性，以保障在经济寿命期内减少维修工作量；3、进一步提高钢材的压延性能，增加车体刚度，减轻自重； 4、提高钢材表面处理质量和焊接性能，进一步提高制造质量。

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推动铁路车辆技术发展 促进车辆用钢性能提升

“2009铁路车辆用钢材研讨会”报道

邓彬

会议由中国铁道学会秘书长金城和中国钢铁工业协会科技与发展部副主任徐寅主持。铁道部运输局装备部调研员王春山首先讲话，铁道车辆制造工厂和钢铁工厂的6位工程师分别发言。

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铁道部运输局装备部王春山：这次技术交流同时也能够起到思想交流的作用，思想上的交流比技术交流更重要。首先感谢钢铁企业、钢铁工业协会长期以来对我们铁路发展的支持和帮助。

1．近年来铁路货车取得的成绩。

（1）铁路货车接近70万辆，铁路货车技术取得了长足的进步，货车故障率大幅度下降，可靠性大大提升。（2）中国铁路货车使用效率世界第一，用占全世界铁路6%的总里程担负着全世界铁路货运量的将近四分之一。

（3）中国铁路货车总体技术水平达到了世界先进水平，70万辆左右货车保有量中有50万辆左右已经达到时速120公里。

（4）特种材料货车已经在世界上占据主导地位。

（5）货车的设计、制造水平取得了长足进步。

（6）试验研究手段大大提高。

2．最近货车方面的工作。

根据中国中长期规划，正在大规模建设客运专线。实现客货分线后，铁路将释放出大量的货物运力。这对铁路货车的发展是非常好的机遇。

（1）研究新型大轴重货车，为今后货车更新换代做好技术准备。我们提出两点目标：一是要延长周期，实现状态修、换件修。二是大幅度提高货车的可靠性，从源头上彻底解决货车运输过程中的故障。

具体的工作要求，一是加强基础研究，完善可靠性评价体系。二是采用现代化研制手段，推进设计与工艺并行。三是优化设计，提高技术经济性。四是突破关键技术，构建技术平台。五是通过标准化系统总结过去货车设计的一些经验，找出存在的不足。

（2）新一代货车材料的需求，提高货车钢材的耐腐蚀性。第一个目标，钢材耐腐蚀性能不能提高30-50%。第二个目标，进一步提高材料的质量，除了力学性能和工艺性能的稳定性，还要提高材料的质量，配合货车的升级换代。

3．几点希望

（1）希望中国钢铁工业协会、中国铁道学会、钢铁企业、铁路用户几方面加强沟通，建议多搞一些专题的学术研讨会，就具体的技术问题进行更为细致的探讨，解决基层的实际问题。

（2）希望钢铁企业进一步走向市场，通过今后的产品研发合作、质量问题的处理，加强质量安全意识，强化技术把关，加深生产厂和用户之间的理解。

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宝钢集团有限公司 温东辉：国外耐候钢大量用于野外建筑，特别是桥梁，我国主要用在两个行业，铁道车辆和集装箱。2003年，根据铁道部减重提速的要求，宝钢研制成功高强度铁道车辆用耐候钢，屈服强度400－550MPa ，牌号为Q400NQR1、Q450NQR1、Q550NQR1。宝钢还试制成功屈服强度700MPa 级的特高强度耐候钢Q700NQR1，供国内集装箱行业。宝钢实际上已经形成了从低强度到高强度、厚度规格从0.6毫米到65毫米的全系列冷轧、热轧、厚板等产品。

宝钢去年开始研制更高耐候性能的钢材，提高强度的同时，保持很好的腐蚀性，低温冲击性能大大提高。我们做了一系列实验，脆性转折温度非常低。焊接性能也做了很多实验。高耐腐蚀性是铁道行业对冶金行业提出的更高要求，在传统耐候钢基础上要求再提高一倍。目前实际水平相对腐蚀率都已经低于25%。Q4500QRE1腐蚀率是34%。力学性能、焊接性能、冲击性能都有所提高，性能上比不锈钢好得多。

耐候钢研发方向第一是高强韧化，可以使钢板的厚度减薄，节省钢材，减轻自重。第二是应用行业多样化，系列化，比如耐土壤腐蚀、耐酸腐蚀。第三是表面处理技术，耐候钢表

面要靠非晶态结构阻止锈腐蚀的进一步发展，钢材出厂时已有的非晶态结构，一旦划开以后很快能够愈合。

宝钢高效的管理体制为铁道车辆用耐候钢新产品开发创造了良好的条件。宝钢愿意和铁道部门共同携手，共同就车辆结构用材的发展进行研究，不断提升我国铁道用钢技术。

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中国北车齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司 雷恩强：我国现有通用货车60多万辆，其中敞车约占60%。我国既有通用货车车体材料主要以耐候钢为主，60t 级通用货车车体材料主要采用09CuPTiRE 和09CuPCrNi 耐候钢。 70t 级通用货车车体材料主要采用Q450NQR1高强度耐候钢。2007年研制了C70B 型不锈钢通用敞车，已投入运用考验。 我国现专用货车近2.9万辆，主要用于大秦线，目前保有C80B 型敞车2.3万辆、C80型敞车5400辆。这两种敞车的主要承载部位采用Q450NQR1高强度耐候钢。敞车车体与货物接触部位，C80B 型采用不锈钢材料，而 C80型采用铝合金材料，

我国长大货物车以前主要采用进口材料，强度高、轧制均匀、焊接性好、 焊接变形小，且能够满足不同厚度的需求。 2006年开始采用国产高强度钢，主要有HG785E 和HG690。实际运用后，发现该两种材料轧制均匀性不好、局部地方存在夹层和气孔。长大货物车有时需要厚度200mm 的钢板，但国产高强度钢最大厚度仅为50mm ，不能满足使用要求。 铁路货车的生产正在由单一品种、大批量向多品种、小批量的方向发展，铁路货车的出口也将不断地增加，对钢材的品种和性能需求趋势如下。

耐大气腐蚀性：Q450NQR1高强度耐候钢在铁路货车上广泛应用，很好的满足了我国铁路货车的发展需要。根据目前研究，其耐腐性将在现有基础上提高30%以上。

机械性能：Q450NQR1强度等级能够满足现在铁路货车需求。但为了未来铁路货车的发展需要，应该进一步完善屈服强度为550MPa 的耐候钢各项性能指标，作为技术储备。良好的塑性和韧性是材料焊接性能的重要保证，提高延伸率是铁路货车用钢的一个主要需求趋向。

焊接性能：要求（1）在正常工作条件下能够进行焊接。（2）材料轧制均匀，塑、韧性好，焊接变形小。（3）材料的P 、S 含量低，防止焊接裂纹。（4）焊丝通用性好。（5）材料研制单位应提出材料的焊接规范。

热敏感性：Q450NQR1火焰校正温度超过700℃时，对钢材机械性能及晶粒度的有一定的影响。在保证材料其他性能的前提下，应尽可能的降低材料的热敏感性。

冷弯型钢：冷弯型钢具有型式多样、外型美观、性能稳定、重量较轻，并能以较复杂断

面满足用户需求的优势，逐步成为在铁路货车产品结构设计上热轧型钢的替代品。铁路货车对冷弯型钢的要求是：（1）解决冷弯回弹、弯角裂纹、变形大等缺陷。（2）轧制更多复杂断面的冷弯型钢，使车辆结构更合理优化。（3）轧制变截面冷弯型钢，实现等强度设计。

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中国南车长江车辆有限公司 李加良：高强度耐大气腐蚀钢Q450NQR1在C80型系列和C70型敞车上应用，对比实验与传统耐候钢的耐蚀性能相近。铁路车辆设计寿命为25年，通常希望车体不需要进行钢板截换，目前Q450NQR1抗腐蚀性尚不能满足要求。 2005年开始，采用铝合金和TCS 经济型铁素体不锈钢制造了C80型和C80B 型运煤专用敞车，投入大秦线运用后，其效果不令人满意。

C80型铝合金敞车，在结构减轻的同时，刚度也成比例下降。由于铝合金板电位较低，在电解时溶解为金属离子，使得材料快速腐蚀。另外铝合金材料价格较高也是推广的难点。 C80型铁素体不锈钢样车在大秦线试验，发现部分车辆大横梁封板、连接板、端板及牵引梁处出现焊缝及连接板本体裂纹。原因是钢中的碳与铬结合形成碳化铬，焊接过程中析出导致晶界附近贫铬，发生晶间腐蚀导致开裂。

货车车体材料在保障强度等物理性能前提下，从制造角度，希望有良好的工艺性能（加工成型性能和焊接性能等）；从使用角度，希望有较好的耐磨损性和耐大气腐蚀性能；从维护修理角度，希望它修理量少，并有较好的切割性能，补焊条件下的焊修性能。

（1）压延性。在提高强度的同时，有良好的塑性和冷弯性能，屈强比控制在＜0.75。

（2）焊接性。在环境温度0℃下进行手工电弧焊和气体保护焊，不产生焊接冷热裂纹，焊接接头综合性能良好。

（3）表面质量。板材平面度达到1～1.5mm/㎡。表面不应有拉毛、桔皮、刮伤、滑移线和浮锈等。

（4）内部质量。减少偏析、夹杂、裂纹等内部缺陷。保证钢材中A 类(硫化物) 夹杂物不大于2.5级、B 类(氧化铝) 夹杂物不大于2.0级。带状组织小于3.0级。

（5）耐腐蚀性。将现用耐候钢耐蚀性能达到美国的Mayari-R 钢水平，不需要进行表面处

理而不产生锈蚀。

（6）耐磨性。提高钢材表面耐货物磨损的能力，降低车体内表面减薄速率。

（7）板材宽度。目前只能到2米左右，希望提高板宽到2.4米或更宽，提高材料利用率和减少焊缝。

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太原钢铁（集团）有限公司 王志斌：不锈钢由于具有良好的耐腐蚀和耐磨性能，腐蚀量不作为主要考虑的因素。不锈钢车可比碳钢车减自重15～20%，从而实现提高载重的目标。不锈钢车设计寿命可达35年，厂修周期可以延长到12年。目前不锈钢车保有量23000多辆，其中2008年新造14000辆，保有和新造数量均居世界第一。

2006年首批采用TCS345生产的3000辆C80B 型不锈钢车投入大秦线进行运用考验；，发现该车侧柱根部连接板交叉焊缝处出现裂纹，裂纹率占4.29% 。专家分析认为主要原因，一是车辆侧柱根部结构设计不当，产生焊接结构应力集中。二是部分交叉焊缝焊接质量不良。 三是第一批TCS345焊接性能不良，主要表现在焊接热影响区晶粒粗大、低温冲击韧性偏低。

太钢加大出口T4003不锈钢的开发力度，通过国际市场的竞争和考验，使其各项性能达到车辆运营的可靠性要求。通过工艺优化、设计优化进一步“挖潜增效，降低成本”，使T4003不锈钢具有合理的经济性，保持其较强的市场竞争力。 要作好不锈钢材料的售后服务及应用跟踪，配合检修厂完成好不锈钢车的检修及维护工作。

采用不锈钢车体材料实现轻量化是世界铁路重载货车的发展方向。 我国铁路货车制造工厂目前已全面掌握了不锈钢焊接技术，产、学、研、用紧密配合对不锈钢车的疲劳可靠性已进行了深入研究。这些都为不锈钢在铁路货车行业的推广应用打下坚实基础。

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攀枝花钢铁（集团）公司 曾建华：攀钢是国内生产铁路用钢品种最多的钢铁企业。铁路重轨，世界先进。车辆中梁乙字钢，国内第一。车辆用耐候钢， 国内领先。车轴钢，国内第一家连铸工艺大批量生产。车辆支撑座用钢、心盘用钢、钩尾框用钢、铁路弹簧用钢等，品种齐全，质量优势明显。

攀钢率先使用钒氮微合金化工艺生产屈服强度450MPa 级的高强度耐大气腐蚀热轧钢板，并通过大量的研究实验，克服了含钒高氮钢高强度耐候钢连铸坯表面质量的缺陷问题，使实物质量完全满足铁道车辆用耐大气腐蚀钢的技术条件要求，达到了同类产品的国际先进水平。

含钒高氮钢在连铸过程中，钢中Al 、V 、Ti 等微合金元素与[C]、[N]形成碳氮化物在奥氏体晶界或者晶界的薄膜状铁素体中析出, 容易产生铸坯网状裂纹和角横裂纹等缺陷。 铸坯网状裂纹和角部横裂纹缺陷容易导致热轧板卷边部起层缺陷。

经研究，网状裂纹的产生与连铸坯表层中各种碳氮化物的析出有关。连铸坯表面深振痕以及因连铸坯表层温度不均匀产生γ→α的反复相变导致各种碳氮化物的析出或连铸拉矫区域铸坯处于低塑性区是形成铸坯网状裂纹的原因。网状裂纹产生于结晶器初始坯壳形成振痕的波谷处。振痕越深，角部横裂纹越严重。结晶器锥度不合理、冷却制度不匹配造成结晶器内初生坯壳振痕波谷处产生微细裂纹。铸机的弯曲和矫直区域，将加宽加深振痕波谷处产生的裂纹。

解决办法：（1）制定合理的连铸钢液过程温度控制制度，确保拉速稳定。（2）结晶器冷却制度采用弱冷方式，保证结晶器内坯壳冷却均匀。（3) 开发与连铸钢种特性相适应的高性能连铸结晶器保护渣, 重点改善了结晶器下口处坯壳与结晶器壁间的润滑, 以及减轻了铸坯振痕深度。(4) 制定合理的连铸二冷制度，采用弱冷方案，工作拉速二冷比水量控制在0.6L/kg。(5) 稳定转炉－LF －连铸过程操作，减少连铸过程增氮。(6) 改善铸机流道质量，提高结晶器与零号段和各扇形段间的对中精度，减轻二冷区管道漏水和喷嘴堵塞。

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中国钢结构协会冷弯型钢协会 丁国良：冷弯型钢对原料有几点要求：

第一，强度级别：钢的强度级别是不是定在500兆帕？现在的高强远远超过了，特别是汽车用钢。提高高强以后，可以减轻车重、提高载重量。部件强度已经达到900兆帕，甚至有些已经超过一千，保险杠就是900兆帕，铁路货车需要不需要这么高？我看不需要，我个人认为最高级别应该定在550兆帕上。

第二，耐候性能：铁路车辆全国到处跑，有酸雨腐蚀，有风沙腐蚀，要分析腐蚀因素。铁道车辆用钢的指标是保35年，电力铁塔是保50年不修，电力部提出年腐蚀率是0.025毫米。在防腐上，不要忽视阳离子和阴离子的变化问题。

第三，延伸率：我们提出大于20%或者25%。这个指标是保证冷弯以后延伸率大于18%。要从原材料入手，这样可以节约成本。作为深加工企业，还必须考虑冲击韧性的要求。 最近考察了俄罗斯克鲁柯夫斯古车辆制造厂，是苏联最大的货车车辆制造厂。我们要寻找和人家的差距在哪里。从品种上来看，俄罗斯车辆制造冷弯型钢一共用了67种，中国现在只用了20-22种，继续开发的空间很大。我们最大的板材厚度8毫米，克鲁柯夫斯库车辆厂最大厚度是6毫米。为什么他们能够解决薄的问题？关键是周期性断面的使用，国内还没有。人家冷弯不是全冷，是局部加热，这些工艺在中国没有实现。今天的冷弯型钢不是谈一个形状能不能做出来，要研究里面的组织变化、性能变化。每一个点的性能都不同，像拐点地方和平面部分性能全是不一样的。作为冷弯厂，今天都在做试验，还要做每个点的分析，希望今后铁道系统的研究部门跟我们合作。

减轻车辆的重量主要途径：一个是采用高强耐候钢，一个采用冷弯型钢。存在的问题：一个是减薄以后刚性怎么保证，第二减薄以后防腐的要求更高。至于外面加的保护层，我们也做过分析，依靠表面处理防腐不是办法，我们要加强耐候钢本体的研究。

车辆厂如果需要这套图纸，我们可以无偿提供。你们设计过程中，我们可以派专家和你们一起研究。我建议对于车辆用的钢材实行质量监督。我也建议车辆厂要有新计划，可以和我们协会联系，我们可以派专家专门搞冷弯型钢在车辆上的应用研究。我们双方加强合作，就一定能把铁路车辆用耐候冷弯型钢搞的更好。

会议代表还在宽松自由的气氛中就具体的技术问题进行了热烈讨论。会议形成了会议纪要。铁路行业和冶金行业的代表都认为这次会议是团结的会议、务实的会议，会议成果对铁路车辆用钢材的品种研发、技术进步和质量提高有着现实的指导意义。“2009铁路车辆用钢材研讨会”取得圆满成功。