本发明属于钢轨的生产技术领域，具体涉及一种贝氏体钢轨的生产方法。
背景技术：
随着铁路列车向髙速重载的发展，钢轨的服役条件变得越来越苛刻。研究表明钢轨的主要失效方式为磨损和接触疲劳。钢轨的滚动接触疲劳伤损(rcf)是世界铁路运输中普遍存在的问题，不仅关系到铁路运输安全，也缩短了钢轨的使用寿命，增加了线路的维修养护成本。鉴于传统的珠光体钢轨钢不能同时兼顾抗磨损和抗接触疲劳性能的不足，各国铁路运输部门均开展了大量的研究，主要包括伤损机理的研究、新型抗接触疲劳钢轨材质的研究和钢轨打磨技术的研究。在新型钢轨材质研究方面，贝氏体钢以其优良的强韧性配合被誉为“21世纪的钢轨钢”。经合理的合金化和组织调控，贝氏体钢轨钢的抗磨损性能和抗接触疲劳性能均优于目前的珠光体钢轨钢。近年来，我国铁路提速后钢轨的伤损明显加剧，并以踏面斜裂纹、隐伤等新的滚动接触疲劳伤损形式呈现。因此，在开展钢轨打磨技术研究的同时，有必要开展新型钢轨材质的研究。
专利cn201110040453.3公开了一种非调质1000mpa级低碳贝氏体型高强度钢板的制造方法，该方法的工艺流程为：kr铁水预处理；转炉冶炼；密封吹氩气合金成分调整cas处理；钢包炉精炼lf；真空脱气rh/vd；板坯连铸；板坯切割、精整；板坯冷装；板坯再加热；双机架控制轧制；预矫直；控制冷却；矫直；保温罩内自回火；空冷，得成品钢板。其缺点一是强度太低，不能满足钢轨的使用要求，而且工艺复杂，二是添加了贵重金属mo+ni，成本较高。
专利cn201110074144.8公开了一种低碳贝氏体工程机械用钢，化学成分及重量百分比含量为：c：0.05～0.10％、si：0.20～0.50％、mn：1.50～1.80％、s≤0.010％、p≤0.018％、nb≤0.10％、mo≤0.10％、ti：0.010～0.040％、b：0.0010～0.0030％、cr：0.20～0.50％、al：0.015～0.050％，其余为fe和微量杂质。利用现有设备，经铁水预处理、复吹转炉冶炼、lf精炼、rh精炼、板坯连铸，通过调整部分元素含量、微合金化处理、tmcp工艺生产、控制轧制和水冷，不需热处理，生产出具有强度高、低温韧性良好的贝氏体工程机械用钢。其缺点是强度太低，不能满足钢轨的使用要求。
技术实现要素：
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种工艺简单、能耗较低、适合现有工业装备水平的生产技术。
为了实现上述目的，本发明提供一种新型贝氏体钢轨及其生产方法，如下：
一种贝氏体钢轨，原料化学成分的质量百分比为：c：0.20～0.35％、si：0.8～1.2％、mn：1.8～2.2％、p≤0.035％、s≤0.035％、b：0.001～0.003％、v：0.06～0.08％、ti：0.02～0.05％、cr：0.1～0.3％、cu≤0.02％、mo＜0.005％、als：0.015～0.035％、ca：0.001～0.007％，其余为fe和不可避免的杂质。
一种贝氏体钢轨的生产方法，采用的原料化学成分的质量百分比为：c：0.20～0.35％、si：0.8～1.2％、mn：1.8～2.2％、p≤0.035％、s≤0.035％、b：0.001～0.003％、v：0.06～0.08％、ti：0.02～0.05％、cr：0.1～0.3％、cu≤0.02％、mo＜0.005％、als：0.015～0.035％、ca：0.001～0.007％，其余为fe和不可避免的杂质；该生产方法的连铸步骤中，中包温度控制在液相线温度以上15～25℃，拉速控制在0.3～0.5m/min，采用液芯压下工艺形成铸坯。
具体的，贝氏体钢轨的生产方法还包括钢坯加热及轧制步骤，钢坯加热及轧制步骤中，铸坯加热ⅱ区温度1050～1150℃，铸坯加热ⅰ区温度1200～1300℃，均热段温度1250～1300℃，总加热时间220～240min，开轧温度1080～1180℃，终轧温度850～940℃。
具体的，贝氏体钢轨的生产方法还包括轧后热处理步骤，轧后热处理步骤中，轧后轧件67s通过轨道，风压为12～16mpa，上冷床后自由空冷，下冷床后在200～300℃的加热炉中保温1～1.5h，空冷至室温。
具体的，采用的液芯压下工艺配以电磁搅拌技术进行连铸，电流强度400～600a，频率5hz，末端液芯轻压下8～10mm。
本发明利用si阻止贝氏体相变过程中碳化物的析出，mn推迟过冷奥氏体的高温转变，以及微量硼提高钢的淬透性，促使珠光体和贝氏体转变曲线分离，开发出mn-b贝氏体钢轨。其有益效果是：1)本方法生产的贝氏体钢轨组织均匀，无偏析，表面无脱碳组织，残余奥氏体含量低，不存在影响性能的马氏体，2)贵重金属含量低，大大降低了生产成本。
附图说明
图1是本方法生产钢轨的贝氏体显微组织图
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不限制本发明。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1：
1、一种贝氏体钢轨，其原料化学成分的质量百分比为：c：0.26％、si：0.8％、mn：1.93％、p：0.013％、s：0.008％、b：0.0028％、v：0.071％、ti：0.03％、cr：0.2％、cu：0.007％、mo：0.0007％、als：0.0286％、ca：0.004％，其余为fe和杂质元素。
2、一种贝氏体钢轨的生产方法
控制上连铸平台温度，连铸时，中包温度控制在液相线以上23℃，拉速控制在0.3m/min，采用液芯压下并配以电磁搅拌技术连铸成280*380mm大方坯，电流强度400a，频率5hz；末端液芯轻压下10mm。
钢坯加热及轧制步骤中加热工艺参数：铸坯加热ⅱ区温度1086℃，铸坯加热ⅰ区温度1247℃，均热段温度：1281℃，加热时间223min，不得过热、过烧，bd1开轧温度：1097℃，万能轧制终轧温度863℃。
轧后热处理步骤中，轧件以1.5m/s速度通过100米长风机管道，风机风压力量为12mpa，上冷床后自由空冷。下冷床后在300℃加热炉中保温1h，空冷至室温。
实施例2：
1、一种贝氏体钢轨，其原料化学成分的质量百分比为：c：0.27％、si：1.17％、mn：1.82％、p：0.018％、s：0.011％、b：0.0023％、v：0.067％、ti：0.031％、cr：0.22％、cu：0.005％、mo：0.0005％、als：0.0223％、ca：0.006％，其余为fe和杂质元素。
2、一种贝氏体钢轨的生产方法
控制上连铸平台温度，连铸时，中包温度控制在液相线以上21℃，拉速控制在0.5m/min，采用液芯压下并配以电磁搅拌技术连铸成280*380mm大方坯，电流强度600a，频率5hz；末端液芯轻压下8mm。
钢坯加热及轧制步骤中加热工艺参数：铸坯加热ⅱ区温度1105℃，铸坯加热ⅰ区温度1278℃，均热段温度：1291℃，加热时间233min，不得过热、过烧，bd1开轧温度：1174℃，万能轧制终轧温度917℃。
轧后热处理步骤中，轧件以1.5m/s速度通过100米长风机管道，风机风压力量为14mpa，上冷床后自由空冷。下冷床后在200℃加热炉中保温1.5h，空冷至室温。
实施例3：
1、一种贝氏体钢轨，其原料化学成分的质量百分比为：c：0.33％、si：1.1％、mn：2.08％、p：0.015％、s：0.012％、b：0.0025％、v：0.063％、ti：0.029％、cr：0.17％、cu：0.002％、mo：0.0002％、als：0.0272％、ca：0.007％，其余为fe和杂质元素。
2、一种贝氏体钢轨的生产方法
控制上连铸平台温度，连铸时，中包温度控制在液相线以上18℃，拉速控制在0.5m/min，采用液芯压下并配以电磁搅拌技术连铸成280*380mm大方坯，电流强度600a，频率5hz；末端液芯轻压下10mm。
钢坯加热及轧制步骤中加热工艺参数：铸坯加热ⅱ区温度1089℃，铸坯加热ⅰ区温度1289℃，均热段温度：1293℃，加热时间238min，不得过热、过烧，bd1开轧温度：1171℃，万能轧制终轧温度938℃。
轧后热处理步骤中，轧件以1.5m/s速度通过100米长风机管道，风机风压力量为16mpa，上冷床后自由空冷。下冷床后在270℃加热炉中保温1.2h，空冷至室温。
实施例4：
1、一种贝氏体钢轨，其原料化学成分的质量百分比为：c：0.20％、si：1.2％、mn：1.80％、p：0.035％、s：0.012％、b：0.001％、v：0.06％、ti：0.05％、cr：0.1％、cu：0.015％、mo：0.005％、als：0.015％、ca：0.003％，其余为fe和杂质元素。
2、一种贝氏体钢轨的生产方法
控制上连铸平台温度，连铸时，中包温度控制在液相线以上15℃，拉速控制在0.5m/min，采用液芯压下并配以电磁搅拌技术连铸成280*380mm大方坯，电流强度500a，频率5hz；末端液芯轻压下10mm。
钢坯加热及轧制步骤中加热工艺参数：铸坯加热ⅱ区温度1050℃，铸坯加热ⅰ区温度1200℃，均热段温度：1250℃，加热时间240min，不得过热、过烧，bd1开轧温度：1080℃，万能轧制终轧温度940℃。
轧后热处理步骤中，轧件以1.5m/s速度通过100米长风机管道，风机风压力量为13mpa，上冷床后自由空冷。下冷床后在270℃加热炉中保温1.5h，空冷至室温。
实施例5：
1、一种贝氏体钢轨，其原料化学成分的质量百分比为：c：0.35％、si：1.1％、mn：2.20％、p：0.015％、s：0.035％、b：0.003％、v：0.08％、ti：0.02％、cr：0.3％、cu：0.02％、mo：0.001％、als：0.035％、ca：0.001％，其余为fe和杂质元素。
2、一种贝氏体钢轨的生产方法
控制上连铸平台温度，连铸时，中包温度控制在液相线以上25℃，拉速控制在0.4m/min，采用液芯压下并配以电磁搅拌技术连铸成280*380mm大方坯，电流强度600a，频率5hz；末端液芯轻压下9mm。
钢坯加热及轧制步骤中加热工艺参数：铸坯加热ⅱ区温度1150℃，铸坯加热ⅰ区温度1300℃，均热段温度：1300℃，加热时间220min，不得过热、过烧，bd1开轧温度：1180℃，万能轧制终轧温度850℃。
轧后热处理步骤中，轧件以1.5m/s速度通过100米长风机管道，风机风压力量为15mpa，上冷床后自由空冷。下冷床后在250℃加热炉中保温1.2h，空冷至室温。
将实施例1～5生产的贝氏体钢轨与国内某厂生产的两种贝氏体钢轨产品作比较，对比钢1原料化学成分的质量百分比为：c：0.21％、si：1.41％、mn：2.10％、p：0.009％、s：0.01％、cr：0.57％、mo：0.35％、v：0.005％；对比钢2原料化学成分的质量百分比为：c：0.23％、si：1.01％、mn：2.20％、p：0.008％、s：0.009％、cr：0.55％、mo：0.37％、v：0.003％。对上述五种不同成分的钢进行性能检验，结果如表1所示。
表1各实施例和对比例生产的钢轨的性能比较
附图1的显微组织结构示意图可以看出明显的贝氏体组织结构。
从表中可以看出，本发明生产所得贝氏体钢轨的强度比对比例的钢种高约100mpa，且在延伸率和-20℃下断裂韧性kic方面均要优于对比例的钢种，另外参与奥氏体含量也较对比例钢种低。