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      一種重載鐵路用鋼軌及其生產(chǎn)方法和應(yīng)用

      文檔序號(hào):9321786閱讀:587來源:國(guó)知局
      一種重載鐵路用鋼軌及其生產(chǎn)方法和應(yīng)用
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及一種重載鐵路用鋼軌及其生產(chǎn)方法和應(yīng)用。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 我國(guó)鐵路主要由高速客運(yùn)鐵路、客貨混運(yùn)鐵路、專用混運(yùn)通道組成,其中貨運(yùn)通道 占有量最低。但是由于其獨(dú)特的運(yùn)輸優(yōu)勢(shì),如大軸重、運(yùn)輸專一等,使其運(yùn)輸效率和經(jīng)濟(jì)效 益居于領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。如我國(guó)的大秦鐵路、溯黃鐵路,其年運(yùn)量分別達(dá)到了 4. 4億噸和2. 3億 噸。近些年京包鐵路也在逐漸向?qū)I(yè)貨運(yùn)通道轉(zhuǎn)變,而新建的晉中南鐵路則是專用30噸軸 重的貨運(yùn)通道及試驗(yàn)線。
      [0003] 專用貨運(yùn)通道通常特點(diǎn)是軸重大、速度低、行車密度大,要求鋼軌具有高強(qiáng)度、高 硬度和高耐磨耗性能。但是貨運(yùn)通道與高速客運(yùn)鐵路相比,其山區(qū)路段較多,彎道較多。在 這些彎道路段中,對(duì)重載鋼軌早期的耐疲勞性能要求更高。在彎曲路段中輪軌接觸區(qū)間少, 如果鋼軌的強(qiáng)度高、磨耗性能好,反而容易產(chǎn)生接觸疲勞傷損。
      [0004] 在近些年中,國(guó)內(nèi)外相關(guān)鋼軌生產(chǎn)企業(yè)針對(duì)高強(qiáng)鋼軌在我國(guó)申請(qǐng)了相關(guān)的專利技 術(shù),主要是從鋼軌的成分設(shè)計(jì)方面進(jìn)行提高鋼軌的強(qiáng)度、硬度和耐磨耗性能,而對(duì)鋼軌早期 使用性能涉及很少,相關(guān)專利大致如下。
      [0005] (1)國(guó)內(nèi)包頭鋼鐵公司于2013年申請(qǐng)"一種高強(qiáng)度熱處理鋼軌專用鋼材"專利 (申請(qǐng)公布號(hào)CN103014486A),該專利涉及一種高強(qiáng)度熱處理鋼軌專用鋼材,其特征在于, 其化學(xué)成分按重量百分比包括:C:0? 70-0. 82%、Si:0? 13-0. 60%、Mn:0? 65-1. 25%、P、S: < 0.025%、和A1 0.007%,其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
      [0006] (2)新日本制鐵株式會(huì)社公司于2012年申請(qǐng)"延展性優(yōu)良的珠光體系高碳鋼鋼軌 及其制造方法"(申請(qǐng)公布號(hào)CN102803536A),本發(fā)明涉及一種延展性優(yōu)良的珠光體系高碳 鋼鋼軌,其以質(zhì)量%計(jì),含有C:超過 0? 85% -1. 40%、Si:0? 10-2. 00%、Mn:0? 10-2. 00%、 Ti:0. 001-0. 01%、V:0. 005-0. 20%以及N< 0. 0040%,剩余部分包括鐵和不可避免的雜 質(zhì);Ti和V的含量滿足下式(1)的范圍,而且鋼軌頭部為珠光體組織;5 < [V(質(zhì)量% )]/ [Ti(質(zhì)量% )]彡 20 式(1)。
      [0007] (3)克里斯英國(guó)有限公司于2011年申請(qǐng)"具有耐磨性能和滾動(dòng)接觸疲勞抵抗性的 優(yōu)異結(jié)合的鋼軌鋼"專利(申請(qǐng)公布號(hào)CN101946019A),所述鋼由以下組成:0. 88-0. 95% 碳,0? 75-0. 92 % 硅,0? 80-0. 95 % 錳,0? 05-0. 14 % 釩,至多 0? 008 % 氮,至多 0? 030 % 磷, 0. 008-0. 030%硫,至多2. 5ppm氫,至多0. 10%鉻,至多0. 010%鋁,至多20ppm氧,余量為 鐵和不可避免的雜質(zhì)。該專利鋼軌在水潤(rùn)滑條件下具有超過130000循環(huán)的RCF抵抗性。
      [0008] (4)日本鋼管株式會(huì)社于1986年申請(qǐng)"能夠防止失穩(wěn)斷裂擴(kuò)展的耐磨鋼軌"(專 利公開號(hào)CN86106894A),該專利設(shè)計(jì)鋼軌成分為碳0. 50-0. 85% (重量百分比,以下僅用% 表示),含硅0. 10-1. 0 %,含錳0. 50-1. 50 %,含磷小于0. 035 %,含硫小于0. 035 %,含鋁 小于0. 050%,余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。軌腰組織為高韌性回火貝氏體組織或貝氏 體和馬氏體的混合組織。鋼軌還可以含有如下一種或幾種元素:含鉻〇. 05-1. 50%,含鉬 0? 05-0. 20 %,含釩 0? 03-0. 10 %,含鎳 0? 10-1. 00 %和含鈮 0? 005-0. 050 %。
      [0009] 然而,上述鋼軌均只關(guān)注了少數(shù)幾個(gè)方面,而沒有同時(shí)兼顧強(qiáng)度、耐磨性和耐接觸 疲勞性能,尤其是對(duì)于鋼軌早期的耐接觸疲勞性能更沒有給予特別的關(guān)注。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0010] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的貨運(yùn)鐵路在使用早期容易出現(xiàn)接觸疲勞勞損的現(xiàn)狀, 提供一種重載鐵路用鋼軌及其生產(chǎn)方法,該重載鐵路用鋼軌具有高強(qiáng)度、高耐磨性和高抗 接觸疲勞性能,尤其在使用前期具有優(yōu)異的耐磨性能和抗接觸疲勞性能。
      [0011] 本發(fā)明提供了一種重載鐵路用鋼軌,該重載鐵路用鋼軌的軌距角由球狀珠光體組 織構(gòu)成,所述軌距角的厚度為3-5mm,硬度為350-390HB,延伸率為13-16 %。
      [0012] 本發(fā)明還提供了生產(chǎn)本發(fā)明的重載鐵路用鋼軌的方法,該方法包括:將終乳后的 鋼軌進(jìn)行快速冷卻,然后對(duì)軌距角部位進(jìn)行快速加熱和保溫;快速冷卻的條件包括:開冷 溫度為800-880°C,冷卻速度為4-10°C/s,終冷溫度為380-440°C;快速加熱和保溫的條件 包括:以3. 0-4. 0°C/s的升溫速度將軌距角溫度升高至710-8KTC并保溫3-5min。
      [0013] 本發(fā)明另外提供了本發(fā)明生產(chǎn)重載鐵路用鋼軌的方法生產(chǎn)得到的重載鐵路用鋼 軌。
      [0014] 本發(fā)明另外提供了本發(fā)明的重載鐵路用鋼軌在30噸及以上的大軸重重載鐵路中 的應(yīng)用。
      [0015] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)球狀珠光體組織由于其較好的塑形性能和稍低的耐磨耗性 能非常適合用作軌距角的金相組織,這樣的軌距角由于具有更好的塑形性能,能被快速磨 掉,形成良好的輪軌接觸關(guān)系,使鋼軌在使用前期具有良好的耐磨耗性能和抗接觸疲勞性 能。本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),為了得到球狀珠光體組織的軌距角,可以在鋼軌的生 產(chǎn)后期進(jìn)行特殊的熱處理,例如先快速冷卻,然后對(duì)軌距角部位進(jìn)行快速加熱和保溫,能夠 使軌距角處生成球狀珠光體組織。本發(fā)明的方法得到的鋼軌兼具優(yōu)異的強(qiáng)度、耐磨性和抗 接觸疲勞性能,特別適用于30噸及以上的大軸重重載鐵路。
      [0016] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
      【附圖說明】
      [0017] 附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解,并且構(gòu)成說明書的一部分,與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明,但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
      [0018] 圖1是本發(fā)明提供的重載鐵路用鋼軌的軌距角的區(qū)域示意圖。
      [0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的重載鐵路用鋼軌的軌距角的球狀珠光體組織的掃描 電鏡圖。
      [0020] 圖3是本發(fā)明提供的重載鐵路用鋼軌的軌頭基體的硬度測(cè)試的測(cè)試點(diǎn)示意圖。
      [0021] 圖4是本發(fā)明提供的重載鐵路用鋼軌的軌距角的硬度測(cè)試的測(cè)試點(diǎn)示意圖。
      [0022] 圖5是本發(fā)明提供的重載鐵路用鋼軌的快速加熱過程的加熱區(qū)域示意圖。
      [0023] 附圖標(biāo)記說明
      [0024] 1 軌距角的區(qū)域 A1軌頭基體硬度的測(cè)試位置
      [0025] B1軌距角硬度的測(cè)試位置 C1軌距角硬度的測(cè)試位置
      【具體實(shí)施方式】
      [0026] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是,此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。
      [0027] 本發(fā)明提供了一種重載鐵路用鋼軌,該重載鐵路用鋼軌的軌距角由球狀珠光體組 織構(gòu)成,所述軌距角1的厚度為3-5mm,硬度為350-390HB,延伸率為13-16%,如圖1所示。
      [0028] 優(yōu)選地,所述重載鐵路用鋼軌的軌距角1的厚度為3. 5-4. 7mm,硬度為355-375HB, 延伸率為13. 4-15. 3% ;優(yōu)選地,所述重載鐵路用鋼軌的軌距角1的寬度為18-22mm。
      [0029] 在本發(fā)明中,所述軌距角1的厚度的測(cè)定方法為金相腐蝕法,硬度的測(cè)定方法為 GB/T231. 1,延伸率的測(cè)定方法為GB/T228. 1。如圖4所示,鋼軌的軌距角1的硬度測(cè)試點(diǎn) B1和C1的位置大致在軌距角1厚度的中間點(diǎn)。
      [0030] 在本發(fā)明中,所述軌距角1的位置適用于本領(lǐng)域通用的軌距角的位置,所述軌距 角1的邊界通過金相組織來界定,金相組織為球狀珠光體組織的部分為本發(fā)明的軌距角的 具體位置,如圖1中附圖標(biāo)記1所指的陰影部分所示。本發(fā)明中的軌頭、軌腰等描述鋼軌部 位的詞均適用于本領(lǐng)域通用的定義。本發(fā)明中所述的軌頭基體指的是軌頭除了軌距角1之 外的部分。
      [0031] 根據(jù)本發(fā)明的重載鐵路用鋼軌,所述重載鐵路用鋼軌的除軌距角1以外的其他部 位優(yōu)選由片狀珠光體組織構(gòu)成。本發(fā)明的重載鐵路用鋼軌除軌距角1以外的其他部位的金 相組織允許在生產(chǎn)的過程中含有少量其他非金屬雜質(zhì)金組織,能夠滿足行業(yè)對(duì)鋼軌性質(zhì)的 基本要求即可,優(yōu)選地,片狀珠光體組織占除軌距角1以外的其他部位的金相組織的95% 以上,優(yōu)選占99. 5%以上。
      [0032] 根據(jù)本發(fā)明的重載鐵路用鋼軌,所
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