本發(fā)明涉及一種提高熱處理鋼軌軌腰沖擊韌性的生產(chǎn)方法，屬于鋼軌生產(chǎn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、隨著我國鐵路建設(shè)快速發(fā)展，列車運(yùn)行速度、載重量和運(yùn)行密度顯著增加，鋼軌的使用環(huán)境也變得更為苛刻，鋼軌磨耗和疲勞傷損等問題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了鋼軌使用壽命和行車安全。為減緩滾動(dòng)接觸疲勞傷損的產(chǎn)生和發(fā)展，行業(yè)內(nèi)普遍采用在線熱處理工藝來生產(chǎn)熱處理鋼軌，提高鋼軌強(qiáng)度和硬度，以提高其使用性能。鋼軌在線熱處理主要是利用軋制后鋼軌的余溫，對(duì)軌頭進(jìn)行加速冷卻，獲得更細(xì)化的珠光體組織，提高鋼軌強(qiáng)度和硬度。但是隨著鋼軌強(qiáng)度的提高，其韌塑性會(huì)下降，特別是軌腰部位的沖擊性能較差，在使用過程中發(fā)生斷裂的風(fēng)險(xiǎn)增加。

2、在鋼軌在線熱處理方法中，cn?1083013c提供了一種利用軋制余熱生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼軌的熱處理方法。所述鋼軌包括0.65-0.85％的c、0.21-1.2％的si、0.50％-1.5％的mn，以及v、cr、ti、mo、cu、ni和稀土元素中的至少一種；將熱軋后保持在奧氏體區(qū)域的高溫狀態(tài)的鋼軌連續(xù)送入裝有熱處理裝置的機(jī)組中，通過噴嘴向鋼軌噴射冷卻介質(zhì)，使鋼軌得到均勻的加速冷卻，獲得硬度逐漸降低的微細(xì)珠光體組織。該技術(shù)通過元素控制來實(shí)現(xiàn)硬度逐漸降低的微細(xì)珠光體組織的方法，但是未提及鋼軌軌腰沖擊韌性的提升方法。

3、cn?101646795a提供了一種高硬度型珠光體鋼軌及其制造方法，所述鋼軌的化學(xué)成分包括0.73-0.85％的c、0.50-0.75％的si、0.30-1.0％的mn、0.035％以下的p、0.0005-0.012％的s、0.2-1.3％的cr，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)；鋼軌終軋溫度為850-950℃，接著以1.2-5℃/s的冷卻速度，從珠光體相變開始溫度以上的溫度快速冷卻至400-650℃，得到鋼軌軌頭表層到至少25mm深度范圍的維氏硬度在hv380-hv480。該技術(shù)主要通過成分設(shè)置和軋后加速冷卻工藝，來得到高強(qiáng)度高硬度鋼軌，但是未提及鋼軌軌腰沖擊韌性的提升方法。

4、cn?1793403a提供了一種珠光體類熱處理鋼軌及其生產(chǎn)方法，其化學(xué)成分按重量百分比包括：c?0.70％～0.95％、si?0.20％～1.10％、mn?0.50％～1.50％、v?0.01％～0.20％、cr0.15％～1.20％、p≤0.035％、s≤0.035％和al≤0.005％。該方法包括以下步驟：1)冶煉，2)澆鑄并軋制，3)從650～880℃以1～10℃/s的冷速冷卻到400～500℃或?qū)⒗鋮s到室溫的鋼軌鋼，先加熱到850～1100℃后，再自然冷卻到650～880℃，以1～10℃/s的冷速冷卻到400～500℃，停止冷卻，4)自然放置，生產(chǎn)出來的鋼軌具有良好的耐磨性。該技術(shù)主要通過成分設(shè)置和軋后加速冷卻工藝，來提高鋼軌的耐磨性，但是未提及鋼軌軌腰沖擊韌性的提升方法。

5、上述專利主要偏重于通過在線熱處理工藝提高鋼軌的抗拉強(qiáng)度和硬度，隨著鋼軌強(qiáng)度的提高，特別是軌腰部位的沖擊性能較差，在使用過程中發(fā)生斷裂的風(fēng)險(xiǎn)增加。因此，亟需開發(fā)一種提高熱處理鋼軌軌腰沖擊功的生產(chǎn)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)目前高強(qiáng)度熱處理鋼軌軌腰部位的沖擊性能差，在使用過程中發(fā)生斷裂風(fēng)險(xiǎn)較高的問題，提供一種提高熱處理鋼軌軌腰沖擊韌性的生產(chǎn)方法。本發(fā)明通過合理設(shè)置化學(xué)成分以及軋后的熱處理工藝，提高軌腰沖擊韌性，從而提高鋼軌的綜合使用性能和使用壽命，滿足鐵路發(fā)展需求。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種提高熱處理鋼軌軌腰沖擊韌性的生產(chǎn)方法，以鋼軌的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼軌的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)包括：c?0.75-0.88％、si0.60-0.80％、mn?0.90-1.30％、ni?0.20-0.55％、v?0.10-0.20％、nb?0.03-0.06％、p≤0.025％、s≤0.025％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

3、所述生產(chǎn)方法包括以下工序：轉(zhuǎn)爐冶煉、lf精煉、真空處理、連鑄、鑄坯加熱、軋制、加速冷卻、矯直。其中對(duì)軋后鋼軌軌頭軌腰和軌底進(jìn)行在線加速冷卻，開始冷卻溫度690-740℃，軌頭冷卻速度為3-5℃/s，軌底冷卻速度為1-2℃/s，待鋼軌軌頭表面溫度降低至450℃以下時(shí)，停止軌頭和軌底的加速冷卻；軌腰冷卻速度為2-3℃/s，待鋼軌軌腰表面溫度為620℃時(shí)，停止軌腰的加速冷卻，隨后空冷至室溫。

4、進(jìn)一步地，以鋼軌的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼軌的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)包括：c0.76-0.86％、si?0.65-0.75％、mn?0.90-1.10％、ni?0.25-0.45％、v?0.12-0.18％、nb0.04-0.05％、p≤0.025％、s≤0.025％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

5、進(jìn)一步地，對(duì)軋后鋼軌軌頭軌腰和軌底進(jìn)行在線加速冷卻，開始冷卻溫度700-720℃，軌頭冷卻速度為3.5-4.5℃/s，軌底冷卻速度為1-2℃/s，待鋼軌軌頭表面溫度降低至450℃以下時(shí)，停止軌頭和軌底的加速冷卻；軌腰冷卻速度為2-3℃/s，待鋼軌軌腰表面溫度為620℃時(shí)，停止軌腰的加速冷卻，隨后空冷至室溫。

6、本發(fā)明中，加速冷卻的冷卻介質(zhì)為本領(lǐng)域常用的冷卻介質(zhì)，包括但是不限于水、聚合物溶液、油、壓縮空氣、水霧或者油霧混合氣等。

7、通過本發(fā)明方法生產(chǎn)得到高強(qiáng)韌性鋼軌，鋼軌的抗拉強(qiáng)度≥1250mpa，延伸率≥12％，軌腰室溫沖擊功aku≥15j。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

9、本發(fā)明針對(duì)目前高強(qiáng)度熱處理鋼軌軌腰部位的沖擊性能差，在使用過程中發(fā)生斷裂風(fēng)險(xiǎn)較高的問題，提供一種提高熱處理鋼軌軌腰沖擊韌性的生產(chǎn)方法，通過合理設(shè)置化學(xué)成分以及軋后熱處理工藝，對(duì)軋后鋼軌軌頭、軌腰和軌底進(jìn)行不同冷速的加速冷卻，實(shí)現(xiàn)鋼軌軌頭強(qiáng)度和軌腰沖擊韌性的良好匹配，從而提高鋼軌的綜合使用性能和使用壽命，滿足鐵路發(fā)展需求。該生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，易于推廣應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種提高熱處理鋼軌軌腰沖擊韌性的生產(chǎn)方法，包括冶煉、澆鑄和軋制的工序，其特征在于：對(duì)軋制后鋼軌軌頭、軌腰和軌底進(jìn)行在線加速冷卻，開始冷卻溫度690-740℃，軌頭冷卻速度為3-5℃/s，軌底冷卻速度為1-2℃/s，待鋼軌軌頭表面溫度降低至450℃以下時(shí)，停止軌頭和軌底的加速冷卻；軌腰冷卻速度為2-3℃/s，待鋼軌軌腰表面溫度為620℃時(shí)，停止軌腰的加速冷卻，隨后空冷至室溫。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高熱處理鋼軌軌腰沖擊韌性的生產(chǎn)方法，其特征在于：以鋼軌的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼軌的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)包括：c?0.75-0.88％、si0.60-0.80％、mn?0.90-1.30％、ni?0.20-0.55％、v?0.10-0.20％、nb?0.03-0.06％、p≤0.025％、s≤0.025％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高熱處理鋼軌軌腰沖擊韌性的生產(chǎn)方法，其特征在于：以鋼軌的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼軌的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)包括：c?0.76-0.86％、si0.65-0.75％、mn?0.90-1.10％、ni?0.25-0.45％、v?0.12-0.18％、nb?0.04-0.05％、p≤0.025％、s≤0.025％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高熱處理鋼軌軌腰沖擊韌性的生產(chǎn)方法，其特征在于：對(duì)軋制后鋼軌軌頭、軌腰和軌底進(jìn)行在線加速冷卻，開始冷卻溫度700-720℃，軌頭冷卻速度為3.5-4.5℃/s，軌底冷卻速度為1-2℃/s，待鋼軌軌頭表面溫度降低至450℃以下時(shí)，停止軌頭和軌底的加速冷卻；軌腰冷卻速度為2-3℃/s，待鋼軌軌腰表面溫度為620℃時(shí)，停止軌腰的加速冷卻，隨后空冷至室溫。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高熱處理鋼軌軌腰沖擊韌性的生產(chǎn)方法，其特征在于：常規(guī)冶煉、精煉后澆注成坯，鋼坯送入步進(jìn)梁加熱爐中加熱并保溫，加熱溫度1200-1300℃，保溫時(shí)間150-260min；然后軋制成鋼軌，開軋溫度1080-1150℃，終軋溫度860-900℃；對(duì)軋制后鋼軌軌頭、軌腰和軌底進(jìn)行在線加速冷卻，開始冷卻溫度690-740℃，軌頭冷卻速度為3-5℃/s，軌底冷卻速度為1-2℃/s，待鋼軌軌頭表面溫度降低至450℃以下時(shí)，停止軌頭和軌底的加速冷卻；軌腰冷卻速度為2-3℃/s，待鋼軌軌腰表面溫度為620℃時(shí)，停止軌腰的加速冷卻，隨后空冷至室溫。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高熱處理鋼軌軌腰沖擊韌性的生產(chǎn)方法，其特征在于：包括轉(zhuǎn)爐冶煉、lf精煉、真空處理、連鑄、鑄坯加熱、軋制、加速冷卻、矯直的工序；其中，

7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)方法生產(chǎn)的高強(qiáng)韌性鋼軌。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高強(qiáng)韌性鋼軌，其特征在于：鋼軌的抗拉強(qiáng)度≥1250mpa，延伸率≥12％，軌腰室溫沖擊功aku≥15j。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種提高熱處理鋼軌軌腰沖擊韌性的生產(chǎn)方法，以鋼軌的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼軌的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)包括：C?0.75?0.88％、Si?0.60?0.80％、Mn?0.90?1.30％、Ni?0.20?0.55％、V?0.10?0.20％、Nb?0.03?0.06％、P≤0.025％、S≤0.025％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過合理設(shè)置化學(xué)成分以及軋后熱處理工藝，對(duì)軋后鋼軌軌頭、軌腰和軌底進(jìn)行不同冷速的加速冷卻，實(shí)現(xiàn)鋼軌軌頭強(qiáng)度和軌腰沖擊韌性的良好匹配，從而提高鋼軌的綜合使用性能和使用壽命，滿足鐵路發(fā)展需求。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇尚飛,周劍華,劉芳鳴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢鋼鐵有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9