YB-T《動車組車輪用鋼》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制說明（征求意見稿）

1．任務(wù)來源根據(jù)工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于“關(guān)于印發(fā)2023年第一批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂和外文版項目計劃的的通知”（工信廳科〔2023〕18號）的精神，由山西太鋼不銹鋼股份有限公司、太原重工軌道交通設(shè)備有限公司和冶金工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息研究院共同負(fù)責(zé)制訂《動車組車輪用鋼》冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，計劃編號為2023-0226T-YB，項目計劃2024年完成。2、標(biāo)準(zhǔn)化對象簡要情況鐵路高速動車組車輪用鋼生產(chǎn)是高速輪軌鐵路發(fā)展的核心技術(shù)之一。長期以來國內(nèi)沒有工廠批量生產(chǎn)我國動車組車輪用鋼材料，國內(nèi)主要從意大利LUCCHINI、德國BVV、日本住友進(jìn)口動車組車輪，國外廠家處于絕對壟斷地位。目前我國國產(chǎn)動車組車輪用鋼生產(chǎn)廠家主要有太鋼和馬鋼，其中馬鋼可以按照連鑄圓坯工藝生產(chǎn)，而太鋼能夠按生產(chǎn)連鑄圓坯以及模鑄圓錠兩種工藝生產(chǎn)。2012年3月鐵道部組織250Km/h動車組輪軸研發(fā)，2017年3月太鋼模鑄冶煉太重輾軋成輪試制的國產(chǎn)D1牌號高鐵車輪和馬鋼D1牌號高鐵動車組車輪均完成累積60萬公里考核，為時速350公里自主化車輪奠定基礎(chǔ)。2014年9月完成D2車輪和DZ2車軸研發(fā)并通過鐵總裝車方案評審，2016年7月太鋼“連鑄+模鑄”冶煉太重輾軋成輪試制的國產(chǎn)化D2牌號高鐵車輪和馬鋼連鑄坯輾軋成輪的國產(chǎn)化D2牌號高鐵車輪均完成累積60萬公里考核，截止2023年9月20日馬鋼軌交材料科技有限公司（以下簡稱“馬鋼交材”）以及太重國產(chǎn)化D2牌號高鐵車輪最長服役里程約377.6萬公里并且總體表現(xiàn)良好。目前，國內(nèi)動車組車輪材料已開發(fā)成功，并完成批量裝車考核應(yīng)用，替代進(jìn)口成為現(xiàn)實。太鋼開發(fā)的國產(chǎn)化動車組車輪用鋼（包括模鑄錠及連鑄坯）交貨狀態(tài)為緩冷或退火狀態(tài)，目前生產(chǎn)較為穩(wěn)定。表1國產(chǎn)化動車組車輪用D1及D2鋼主要實物技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)圓坯低倍（級）中心疏松縮孔中心裂紋中間裂紋皮下裂紋皮下氣泡0～2.00～2.00000車輪低倍一般疏松中心疏松偏析非金屬夾雜物白點(diǎn)、殘余縮孔、分層翻皮、裂紋、異型偏析、異金屬夾雜不超界限不超界限不超界限0無車輪金相（級）A類(硫化物)B類(氧化鋁夾雜)C類(硅酸鹽夾雜)D類(球狀氧化物)aB+C+DDS類(單顆粒類夾雜)細(xì)系粗系細(xì)系粗系細(xì)系粗系細(xì)系粗系細(xì)系粗系0-1.50-1.50-1.00-1.00-1.00-1.00-1.00-1.00-2.50-2.00-1.5車輪探傷1、“輪輞＜Φ1mm平底孔當(dāng)量缺陷”探傷質(zhì)量等級的合格率95～99%；2、“輪輞＜Φ1mm-4dB平底孔當(dāng)量缺陷”探傷質(zhì)量等級的合格率95～99%a采用規(guī)定最小硫含量0.003%制造工藝，Dsulf不參與評級。3、編制和協(xié)作單位本標(biāo)準(zhǔn)由山西太鋼不銹鋼股份有限公司牽頭，參加的單位包括：冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院等（暫未列全）。4．主要工作過程起草(草案、調(diào)研)階段：計劃下達(dá)后，首先成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組。工作組采集了2012年以來研發(fā)D1、D2牌號動車組車輪用鋼的大量試驗數(shù)據(jù)，以中國鐵路總公司企標(biāo)Q/CR638-2018《動車組車輪》為依據(jù)，通過與鐵科院及太重合作對日歐高鐵車輪實物和標(biāo)準(zhǔn)的比較研究，結(jié)合生產(chǎn)試驗過程的數(shù)據(jù)以及動車組車輪制造與運(yùn)用行業(yè)的要求，于2023年10月完成了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集，并基本確定了產(chǎn)品主要技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)。2024年2月，編制組完成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿的編制工作。征求意見階段：2024年2月，由全國鋼標(biāo)委型鋼分委員會秘書處將標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿和編制說明發(fā)送到型鋼分委員會委員及有代表性的標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)方廣泛征求意見，同時在《鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)》網(wǎng)站上公開征求社會意見。到截止日期，共收到×條意見或建議(見《意見匯總處理表》)。審查階段:2024年×月×日，全國鋼標(biāo)委型鋼分委員會秘書處組織標(biāo)準(zhǔn)審定會。報批階段:工作組按照會議審查意見對標(biāo)準(zhǔn)送審稿作了進(jìn)一步的修改、整理和完善后上報標(biāo)準(zhǔn)主管部門。5.標(biāo)準(zhǔn)化對象簡要情況及編制標(biāo)準(zhǔn)的原則5.1標(biāo)準(zhǔn)化對象簡要情況5.2編制標(biāo)準(zhǔn)的原則5.2.1與國家標(biāo)準(zhǔn)體系協(xié)調(diào)一致的原則。該標(biāo)準(zhǔn)的牌號及表示方法、成分、術(shù)語等與國標(biāo)保持一致，有利于供需雙方訂貨時使用，避免產(chǎn)生歧義。5.2.2滿足用戶需求的原則，力爭達(dá)到“科學(xué)、合理、先進(jìn)、適用”。充分考慮目前市場上的國產(chǎn)化動車組車輪用鋼加工企業(yè)的共性需求及行業(yè)加工特點(diǎn)，技術(shù)項目和指標(biāo)數(shù)據(jù)要求達(dá)到全面、科學(xué)、合理。5.2.3標(biāo)準(zhǔn)制定具有一定的前瞻性標(biāo)準(zhǔn)制定時，應(yīng)考慮到國產(chǎn)化動車組車輪用鋼材料的發(fā)展方向。5.2.4參考標(biāo)準(zhǔn)本標(biāo)準(zhǔn)參考了Q/CR638-2018《動車組車輪》、GB/T8601-2021《鐵路用輾鋼整體車輪》以及YB/T4149-2018《連鑄圓管坯》。5.2.5標(biāo)準(zhǔn)編寫格式本標(biāo)準(zhǔn)編寫格式按GB/T1.1-2020給出的原則進(jìn)行編寫。6主要起草人及其所承擔(dān)工作簡要說明6.1主要起草人暫空。6.2主要起草人所承擔(dān)的標(biāo)準(zhǔn)研究工作。6.2.1收集、對比相關(guān)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，確定為現(xiàn)行有效版本。6.2.2對實物質(zhì)量（尺寸外形及其允許偏差、化學(xué)成分、力學(xué)性能、應(yīng)用性能）進(jìn)行測量、統(tǒng)計、對比和分析。6.2.3收集顧客關(guān)注的質(zhì)量指標(biāo)要求。6.2.4編寫本標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)編制說明、標(biāo)準(zhǔn)水平對比分析、意見匯總及處理、實物質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析。6.2.5收集標(biāo)準(zhǔn)中主要技術(shù)指標(biāo)確定所需的理論研究材料和論證材料。6.2.6完成標(biāo)準(zhǔn)的送審、審定及報批材料。6.2.7策劃標(biāo)準(zhǔn)宣貫工作，落實標(biāo)準(zhǔn)宣貫方式及人員，編寫標(biāo)準(zhǔn)宣貫材料。7主要技術(shù)內(nèi)容說明7.1標(biāo)準(zhǔn)名稱確定為“動車組車輪用鋼”。7.2術(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。7.3訂貨內(nèi)容根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，對GB/T2101的訂貨內(nèi)容條款進(jìn)行了修改，增加了交貨方式、連鑄坯流號與支號以及模鑄錠盤號與錠號（順序號）等規(guī)定。7.4分類及牌號本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了動車組車輪用鋼，包括模鑄錠及連鑄坯，鋼牌號為D1和D2。7.5尺寸、外形及允許偏差7.5.1連鑄坯連鑄坯尺寸及允許偏差1）連鑄坯直徑及允許偏差表2連鑄坯直徑及允許偏差單位為毫米公稱直徑(d)允許偏差(避開扁平區(qū)測量)350～500±1.2％d注：扁平區(qū)指連鑄過程中拉矯輥在圓坯表面壓成的平面。2）連鑄坯長度和允許偏差連鑄坯的通常長度為6000mm～12000mm。經(jīng)供需雙方協(xié)商，并在合同中注明，亦可按其他長度交貨。連鑄坯的定尺長度應(yīng)在通常長度范圍內(nèi)。長度不大于8000mm的定尺連鑄坯，其長度允許偏差為0～+80mm；長度大于8000mm的定尺連鑄坯，其長度允許偏差為0～+100mm。非定尺連鑄坯按倍尺交貨，倍尺長度允許偏差為0～+50mm。連鑄坯外形1）連鑄坯不圓度應(yīng)符合表3的規(guī)定。表3連鑄車輪坯不圓度單位為毫米公稱直徑(d)不圓度a不大于不避開扁平區(qū)測量避開扁平區(qū)測量350～5003.0%d1.5%da不圓度計算公式：不圓度=dmax-dmin；dmax，dmin分別為實測圓坯同一截面直徑的最大值和最小值。2）連鑄坯彎曲度連鑄坯彎曲度≤6mm／m，總彎曲度不得大于全長的0.6％。3）連鑄坯端面切斜度連鑄坯端面應(yīng)切(割)平齊，其端面切斜度應(yīng)不大于公稱直徑的6％，且最大不超過15mm。連鑄坯重量連鑄坯按實際重量交貨。7.5.2模鑄錠模鑄錠尺寸、外形及允許偏差模鑄錠公稱直徑為350～500mm，其尺寸及允許偏差等由供需雙方協(xié)商確定。模鑄錠外形及允許偏差模鑄錠不圓度等由供需雙方協(xié)商確定。模鑄錠重量模鑄錠按實際重量交貨。7.6技術(shù)要求7.6.1化學(xué)成分本標(biāo)準(zhǔn)牌號化學(xué)成分主要參照Q/CR638-2018《動車組車輪》制定，同時參考了國外同類產(chǎn)品實物水平，并且結(jié)合我國首發(fā)成功和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“延性MnS包裹點(diǎn)狀氧化物”控制技術(shù)（即“硫包裹”技術(shù)，其目的是降低氧化物夾雜的危害以及提升材料的斷裂韌性），在成分控制范圍有所加嚴(yán)主要在S含量范圍。同時根據(jù)鋼坯制造工藝亦可定購不采用“硫包裹”技術(shù)的產(chǎn)品。我國“硫包裹”技術(shù)特點(diǎn)與成分設(shè)計：1）可降低氧化物夾雜的危害。按照非金屬夾雜物降低鋼材抗疲勞破壞性能的影響，從強(qiáng)到弱大體上可以排成以下順序：Al2O3夾雜物、尖晶石類夾雜物、CaO-Al2O3系或MgO-Al2O3系球狀不變形夾雜物、大尺寸TiN、半塑性硅酸鹽、塑性硅酸鹽、硫化錳或“球狀延性MnS包裹點(diǎn)狀氧化物”雙相復(fù)合夾雜物。歐洲主要采用“鋁脫氧+微鈣處理”技術(shù)，通過降低氧含量并使氧化物球化；日本采用“鋁脫氧+低硫處理”技術(shù)，在降低氧含量的前提下，控制夾雜物的結(jié)構(gòu)類型，使其塑性化來降低Al2O3的危害，可見日本車輪鋼的非金屬夾雜物控制水平明顯高于歐洲車輪鋼；我國首發(fā)“硫包裹”技術(shù)，通過“低鋁超低氧+微鈣低硫復(fù)合塑性化”工藝提高雙相復(fù)合夾雜物的外殼硫化物(Ca,Mn)S析出溫度，彌補(bǔ)了日本技術(shù)中“MnS+Al2O3”復(fù)合夾雜物穩(wěn)定性受基體熱履歷影響而難以消除單獨(dú)存在的少量Al2O3夾雜物的不足，在材料冶煉與鍛軋過程中始終保持延性復(fù)合夾雜物的完整性，進(jìn)一步降低了脆性夾雜物危害。2）可提高材料的斷裂韌性。多年來大量理論研究和各牌號（包括歐標(biāo)ER系列、D1鋼等）車輪鋼數(shù)十萬噸的大生產(chǎn)實踐證明，采用“硫包裹”技術(shù)，控制鋼中[S]=0.005-0.015%，通過“低鋁超低氧+微鈣低硫復(fù)合塑性化”工藝將鋼中氧化鋁及鎂鋁尖晶石等脆性夾雜物轉(zhuǎn)化為“球狀延性MnS包裹點(diǎn)狀氧化物”結(jié)構(gòu)的雙相復(fù)合夾雜物（即外殼是以硫化錳為主的(Ca,Mn)S延性/塑性夾雜物而核心為CaO-Al2O3系或MgO-Al2O3系等球狀不變形脆性夾雜物）鋼中夾雜物主要為細(xì)小彌散分布的MnS夾雜物以及“球狀延性MnS包裹點(diǎn)狀氧化物”雙相復(fù)合夾雜物、單獨(dú)存在的氧化物及脆性CaS極少。采用“硫包裹”技術(shù)后，由于“延性MnS包裹點(diǎn)狀氧化物”雙相結(jié)構(gòu)的夾雜物能夠降低氧化物與基體之間的應(yīng)力集中和防止裂紋在氧化物上的萌生及擴(kuò)展，可以提高車輪斷裂韌性KQ值20%以上。3）可以規(guī)定最小硫含量。為降低氧化物夾雜物危害和提升材料的斷裂韌性，根據(jù)鋼坯制造工藝在要求和定購時可以規(guī)定最小硫含量為0.005%7.6.2內(nèi)部質(zhì)量參考了YB/T4149-2018《連鑄圓管坯》（適用于制造無縫鋼管的連鑄圓管坯），并有所加嚴(yán)。表4連鑄車輪坯酸浸低倍組織單位：級中心疏松縮孔中心裂紋中間裂紋皮下裂紋皮下氣泡≤2.0≤2.000007.6.3表面質(zhì)量連鑄坯表面質(zhì)量主要參考了YB/T4149-2018《連鑄圓管坯》，模鑄錠表面質(zhì)量主要參考了太鋼和太重之間的供貨標(biāo)準(zhǔn)以及成功經(jīng)驗。7.6.4車輪成品質(zhì)量(由需方檢驗)非金屬夾雜物主要參考了Q/CR638-2018《動車組車輪》，同時對于Dsulf的有關(guān)規(guī)定參考了GB/T8601-2021《鐵路用輾鋼整體車輪》。表5輪輞非金屬夾雜物級別單位：級A類(硫化物)B類(氧化鋁夾雜)C類(硅酸鹽夾雜)D類(球狀氧化物)aB+C+DDS類(單顆粒類夾雜)細(xì)系粗系細(xì)系粗系細(xì)系粗系細(xì)系粗系細(xì)系粗系≤1.5≤1.5≤1.0≤1.0≤1.0≤1.0≤1.0≤1.0≤2.5≤2.0≤1.5a采用規(guī)定最小硫含量制造工藝，Dsulf不參與評級。內(nèi)部完好性參考了Q/CR638-2018《動車組車輪》，并且按照用戶要求增加一項更高探傷質(zhì)量等級“輪輞＜Φ1mm-4dB平底孔當(dāng)量缺陷”（約相當(dāng)于＜Φ0.8mm平底孔當(dāng)量缺陷）的車輪鋼坯產(chǎn)品的內(nèi)部完好性要求。低倍組織參考了Q/CR638-2018《動車組車輪》。7.6.5交貨狀態(tài)交貨狀態(tài)為緩冷或退火狀態(tài)。7.6.6交貨方式參考了GB/T2101《型鋼驗收、包裝、標(biāo)志及質(zhì)量說明書的一般規(guī)定》，并按照用戶要求有所加嚴(yán)。根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，對一般標(biāo)準(zhǔn)的的訂貨內(nèi)容條款進(jìn)行了修改，增加了交貨方式、連鑄坯流號與支號以及模鑄錠盤號與錠號（順序號）等規(guī)定。7.7試驗方法各檢驗項目的試驗方法按最新版的國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)，其中砷和錫由于含量較高，其仲裁方法，由供需雙方協(xié)商確定。8標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利問題。9預(yù)期達(dá)到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況，包括標(biāo)準(zhǔn)水平本標(biāo)準(zhǔn)修訂后，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了國際先進(jìn)水平。10與國際、國外對比情況國外無同類標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)包括Q/CR638-2018《動車組車輪》。本標(biāo)準(zhǔn)為車