一种用于磁浮轨道的F型钢及制备方法与流程

本发明属于异型轧钢、材料冶金技术领域，特别涉及一种用于磁浮轨道的f型钢及制备方法。

背景技术：

磁浮交通属于轨道交通的一种，作为一种新兴的轨道交通形式，轨道在磁浮列车的运行过程中，依然占有重要的地位，是磁浮交通不可或缺的关键组成部分。与轮轨交通形式相比，轨道不仅要具备支撑磁浮列车重量、引导列车运行方向、牵引列车行驶的功能，还要承担刹车的功能，磁浮列车的刹车钳位于轨道f型钢斜腿的两侧，当行进中的列车需要刹车时，刹车钳会施加一定的力夹住斜腿，通过刹车钳和斜腿之间的摩擦力阻力达到制动目的。这就要求轨道f型钢除了要具备均匀的强度、优良的导磁性外，还要具备优良的耐磨性和耐疲劳性能，这样才能在高频、高强度刹车的使用环境下具有较长的使用寿命，防止刹车造成轨道刹车面磨损严重而频繁更换轨道。现有技术的轨道型钢为热轧一次成型或热轧出毛坯后机械加工成型。

申请号为200710116301.0的中国专利《一种磁悬浮列车轨道用异型钢的轧制工艺》公开了一种磁悬浮列车轨道用异型钢的轧制工艺，依次包括粗轧、精轧、控冷和矫直工序,其特征是,粗轧采用二辊可逆轧机轧制,所述二辊可逆轧机最大轧制力为8000～10000kn,轧制变形量应占总变形量的60％～90％。精轧采用大轧制力、高精度的三机架万能连轧机组进行连轧,实现万能模式下的两辊轧制。

申请号为201210557879.0的中国专利《一种磁悬浮列车轨排用f型钢加工装置》公开了一种磁悬浮列车轨排用f型钢加工装置，f型钢由翼板、内极腹板和外极腹板构成，外极腹板的外侧为外顶角；加工装置包括中心模块、水平支架和竖直支架，水平支架与竖直支架固定连接且相互垂直，水平支架与中心模块相固定；中心模块上设置有开设有螺栓孔的限位套，中心模块上设置有侧板，侧板上设置有起紧固作用的紧定杆，侧板与竖直支架之间的距离大于或等于f型钢的宽度。本发明的f型钢加工装置，可快速、有效地在f型钢的翼板上加工出尺寸、位置符合要求的螺栓孔组。避免了加工时的直接测量和定位，避免了采用大型设备所造成的资源浪费、成本高、加工误差大；具有结构简单、操作方便和效率高的优点。

磁浮轨道型钢常用材质为优质q235碳钢，具有均匀的强度和优良的道次性，但该材质较软，承担刹车功能的耐磨和耐疲劳性偏弱。在客流量大、发车间隔时间短的站段，高频、高强度刹车造成轨道磨损严重，导致轨道不得不提前更换。也有采用q345及以上强度的合金钢的案例，应用效果表明虽然能提升耐磨耐疲劳性能，但由于合金的加入，也使导磁性恶化，且增加了材料采购成本和轨道制作成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为解决现有的f型钢存在的上述缺陷，本发明提出了一种用于磁浮轨道的f型钢，该f型钢的使用寿命长，显著降低磁浮轨道的磨损速度。

为了实现上述目的，本发明提出了一种用于磁浮轨道的f型钢，该f型钢包括：斜腿、腹板、中间腿和翼板；腹板的端部向外延伸，斜腿设置在腹板的端部的延伸上，且斜腿与腹板呈95-100°的钝角；腹板和翼板一体连接，腹板与翼板的连接处设置垂直于该连接处的中间腿，且中间腿、腹板、翼板一体连接；斜腿的外侧面设置外强化区，其内侧面设置内强化区，用于提高f型钢刹车作用位置的耐磨性，延长轨道的使用寿命。

所述外强化区和内强化区均采用感应加热+淬火强化工艺制成。

所述外强化区和内强化区均的布氏硬度均达到250-400hb。

所述外强化区的厚度为0.5-2mm，高度为45-75mm；所述内强化区的厚度为0.5-2mm，高度为45-75mm。

基于上述用于磁浮轨道的f型钢，本发明还提供了一种用于磁浮轨道的f型钢的制备方法，该方法包括：

将合格钢坯加热到1200-1280℃，保温0.5小时以上出炉，获得加热后的钢坯；

再将加热后的钢坯经20-30mpa高压水除磷后，在二辊可逆轧机上粗轧，轧制出f型钢毛坯，粗轧结束温度控制在1000-1100℃；

然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧，精轧开轧温度950-1050℃，终轧温度880-950℃，轧制出f型钢成品，送往冷床进行自然冷却；

将f型钢成品冷却到100℃以下后矫直，使f型钢成品达到要求的直线度，锯切成固定尺寸的f型钢后，送往感应加热+淬火装置，对f型钢的斜腿1上的外强化区5和内强化区6进行快速加热，加热至900-1000℃，深度达3-5mm后，喷水淬火至室温，生成0.5-2mm厚的淬火强化层，硬度达到250-400hb；获得用于磁浮轨道的f型钢。

本发明相比于现有技术的有益效果在于：

本发明制备的f型钢，在不改变成分，降低导磁性的元素含量不变的情况下，将f型钢斜腿外侧(对应外强化区)和斜腿内侧(对应内强化区)硬度提高2-4倍。外强化区和内强化区为磁浮列车刹车钳的作用区域。另外，本发明的方法增加了感应加热+淬火工序，使磁浮轨道的耐磨寿命同步提高2-4倍，显著降低了磁浮轨道的全生命周期成本，达到了节能减排的效果。

另外，本发明采用上述表面强化处理，通过增加强化区，在提高耐磨性的同时，除强化表层组织改变外，绝大部分基体组织没有改变，因此，f型钢轨道整体导磁性能基本不变。同时，轨道整体的力学性能基本不受影响。

附图说明

图1是本发明的一种用于磁浮轨道的f型钢的结构示意图；

图2是磁浮列车的刹车钳位于本发明的一种用于磁浮轨道的f型钢的两侧的结构示意图。

附图标记：

1、斜腿2、腹板

3、中间腿4、翼板

5、外强化区6、内强化区

7、刹车钳

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明提出了一种用于磁浮轨道的f型钢，该f型钢包括：斜腿1、腹板2、中间腿3和翼板4；腹板2的左端部向外延伸，斜腿1设置在腹板2的左端部的延伸上，且斜腿1与腹板2呈95-100°的钝角；腹板2和翼板4一体连接，腹板2与翼板4的连接处设置垂直于该连接处的中间腿3，且中间腿3、腹板2、翼板4一体连接；斜腿1的外侧面上设置外强化区5，斜腿1的内侧面设置内强化区6，用于提高f型钢刹车作用位置的耐磨性，延长轨道的使用寿命。如图2所示，所示外强化区5和内强化区6所处位置即为磁浮列车刹车钳7的夹持面，即刹车钳7的夹持面分别对应地夹持在外强化区5和内强化区6上，用来承受刹车钳的摩擦制动力。

所述外强化区5和内强化区6均采用感应加热+淬火强化工艺制成。

所述外强化区5和内强化区6的布氏硬度均达到250-400hb。

所述外强化区5的厚度为0.5-2mm，高度为45-75mm；所述内强化区6的厚度为0.5-2mm，高度为45-75mm。

基于上述用于磁浮轨道的f型钢，本发明还提供了一种用于磁浮轨道的f型钢的制备方法，该方法包括：

将合格钢坯加热到1200-1280℃，保温0.5小时以上出炉，获得加热后的钢坯；

再将加热后的钢坯经20-30mpa高压水除磷后，在二辊可逆轧机上粗轧，轧制出f型钢毛坯，粗轧结束温度控制在1000-1100℃；

然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧，精轧开轧温度950-1050℃，终轧温度880-950℃，轧制出f型钢成品，送往冷床进行自然冷却；

将f型钢成品冷却到100℃以下后矫直，使f型钢成品达到要求的直线度，锯切成固定尺寸的f型钢后，送往感应加热+淬火装置，对f型钢的斜腿1上的外强化区5和内强化区6进行快速加热，加热至900-1000℃，深度达3-5mm后，喷水淬火至室温，生成0.5-2mm厚的淬火强化层，硬度达到250-400hb；获得用于磁浮轨道的f型钢。

本发明仅仅通过大h型钢热轧生产线便可生产出最终成品,无须热处理、机械加工工序，不仅大大降低了成本，提高了生产效率,而且能很好地满足批量化生产的要求。

实施例1.

本发明提出了一种用于磁浮轨道的f型钢，该f型钢包括：斜腿1、腹板2、中间腿3和翼板4；腹板2的左端部向外延伸，斜腿1设置在腹板2的左端部的延伸上，且斜腿1与腹板2呈95°的钝角；腹板2和翼板4一体连接，腹板2与翼板4的连接处设置垂直于该连接处的中间腿3，且中间腿3、腹板2、翼板4一体连接；斜腿1的外侧面上设置强化区5，其内侧面上设置强化区6，用于提高f型钢刹车作用位置的耐磨性，延长轨道的使用寿命。

所述外强化区5和内强化区6均采用感应加热+淬火强化工艺制成。

所述外强化区5和内强化区6的布氏硬度均达到250hb。

所述外强化区5的厚度为0.5mm，高度为60mm；所述内强化区6的厚度为0.5mm，高度为45mm。

基于上述用于磁浮轨道的f型钢，本发明还提供了一种用于磁浮轨道的f型钢的制备方法，该方法包括：

将合格钢坯加热到1200℃，保温0.5小时以上出炉，获得加热后的钢坯；

再将加热后的钢坯经20mpa高压水除磷后，在二辊可逆轧机上粗轧，轧制出f型钢毛坯，粗轧结束温度控制在1000℃；

然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧，精轧开轧温度950℃，终轧温度880℃，轧制出f型钢成品，送往冷床进行自然冷却；

将f型钢成品冷却到100℃以下后矫直，使f型钢成品达到要求的直线度，锯切成固定尺寸的f型钢后，送往感应加热+淬火装置，对f型钢的斜腿1上的外强化区5和内强化区6进行快速加热，加热至900℃，深度达3mm后，喷水淬火至室温，生成0.5mm厚的淬火强化层，硬度达到250hb；获得用于磁浮轨道的f型钢。

实施例2.

本发明提出了一种用于磁浮轨道的f型钢，该f型钢包括：斜腿1、腹板2、中间腿3和翼板4；腹板2的左端部向外延伸，斜腿1设置在腹板2的左端部的延伸上，且斜腿1与腹板2呈98°的钝角；腹板2和翼板4一体连接，腹板2与翼板4的连接处设置垂直于该连接处的中间腿3，且中间腿3、腹板2、翼板4一体连接；斜腿1的外侧面上设置外强化区5，其内侧面上设置内强化区6，用于提高f型钢刹车作用位置的耐磨性，延长轨道的使用寿命。

所述外强化区5和内强化区6均采用感应加热+淬火强化工艺制成。

所述外强化区5和内强化区6的布氏硬度均达到400hb。

所述外强化区5的厚度为2mm，高度为60mm；所述内强化区6的厚度为2mm，高度为60mm。

基于上述用于磁浮轨道的f型钢，本发明还提供了一种用于磁浮轨道的f型钢的制备方法，该方法包括：

将合格钢坯加热到1280℃，保温0.5小时以上出炉，获得加热后的钢坯；

再将加热后的钢坯经25mpa高压水除磷后，在二辊可逆轧机上粗轧，轧制出f型钢毛坯，粗轧结束温度控制在1100℃；

然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧，精轧开轧温度950℃，终轧温度880℃，轧制出f型钢成品，送往冷床进行自然冷却；

将f型钢成品冷却到100℃以下后矫直，使f型钢成品达到要求的直线度，锯切成固定尺寸的f型钢后，送往感应加热+淬火装置，对f型钢的斜腿1上的外强化区5和内强化区6进行快速加热，加热至1000℃，深度达5mm后，喷水淬火至室温，生成2mm厚的淬火强化层，硬度达到400hb；获得用于磁浮轨道的f型钢。

实施例3.

本发明提出了一种用于磁浮轨道的f型钢，该f型钢包括：斜腿1、腹板2、中间腿3和翼板4；腹板2的左端部向外延伸，斜腿1设置在腹板2的左端部的延伸上，且斜腿1与腹板2呈99°的钝角；腹板2和翼板4一体连接，腹板2与翼板4的连接处设置垂直于该连接处的中间腿3，且中间腿3、腹板2、翼板4一体连接；斜腿1的外侧面上设置外强化区5，其内侧面上设置内强化区6，用于提高f型钢刹车作用位置的耐磨性，延长轨道的使用寿命。

所述外强化区5和内强化区6均采用感应加热+淬火强化工艺制成。

所述外强化区5和内强化区6的布氏硬度均达到350hb。

所述外强化区5的厚度为1mm，高度为75mm；所述内强化区6的厚度为1mm，高度为75mm。

基于上述用于磁浮轨道的f型钢，本发明还提供了一种用于磁浮轨道的f型钢的制备方法，该方法包括：

将合格钢坯加热到1250℃，保温0.5小时以上出炉，获得加热后的钢坯；

再将加热后的钢坯经27mpa高压水除磷后，在二辊可逆轧机上粗轧，轧制出f型钢毛坯，粗轧结束温度控制在1050℃；

然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧，精轧开轧温度1000℃，终轧温度950℃，轧制出f型钢成品，送往冷床进行自然冷却；

将f型钢成品冷却到100℃以下后矫直，使f型钢成品达到要求的直线度，锯切成固定尺寸的f型钢后，送往感应加热+淬火装置，对f型钢的斜腿1上的外强化区5和内强化区6进行快速加热，加热至950℃，深度达3mm后，喷水淬火至室温，生成1.5mm厚的淬火强化层，硬度达到400hb；获得用于磁浮轨道的f型钢。

实施例4.

本发明提出了一种用于磁浮轨道的f型钢，该f型钢包括：斜腿1、腹板2、中间腿3和翼板4；腹板2的左端部向外延伸，斜腿1设置在腹板2的左端部的延伸上，且斜腿1与腹板2呈100°的钝角；腹板2和翼板4一体连接，腹板2与翼板4的连接处设置垂直于该连接处的中间腿3，且中间腿3、腹板2、翼板4一体连接；斜腿1的外侧面上设置外强化区5，其内侧面上设置内强化区6，用于提高f型钢刹车作用位置的耐磨性，延长轨道的使用寿命。

所述外强化区5和内强化区6均采用感应加热+淬火强化工艺制成。

所述外强化区5和内强化区6的布氏硬度均达到300hb。

所述外强化区5的厚度为2mm，高度为75mm；所述内强化区6的厚度为2mm，高度为75mm。

基于上述用于磁浮轨道的f型钢，本发明还提供了一种用于磁浮轨道的f型钢的制备方法，该方法包括：

将合格钢坯加热到1220℃，保温0.5小时以上出炉，获得加热后的钢坯；

再将加热后的钢坯经30mpa高压水除磷后，在二辊可逆轧机上粗轧，轧制出f型钢毛坯，粗轧结束温度控制在1080℃；

然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧，精轧开轧温度1000℃，终轧温度950℃，轧制出f型钢成品，送往冷床进行自然冷却；

将f型钢成品冷却到100℃以下后矫直，使f型钢成品达到要求的直线度，锯切成固定尺寸的f型钢后，送往感应加热+淬火装置，对f型钢的斜腿1上的外强化区5、内强化区6进行快速加热，加热至950℃，深度达5mm后，喷水淬火至室温，生成2mm厚的淬火强化层，硬度达到300hb；获得用于磁浮轨道的f型钢。

综上所述，本发明提供一种用于磁浮轨道的f型钢，使磁浮轨道除具有均匀的强度、优良的导磁性外，还具备优良的耐磨耐疲劳性能，与现有f型钢生产技术相比，寿命提高2-4倍，全寿命周期成本也显著下降。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。