一种具有高耐磨性能的钢轨的生产方法与流程

本发明属于冶金材料领域，具体涉及一种具有高耐磨性能的钢轨的生产方法。

背景技术：

1、铁轨长时间服役必然会造成其磨耗和疲劳伤损等问题，严重影响了钢轨使用寿命和行车安全，这就需要研究并设法提升钢轨的耐磨性能，而提高钢轨的强度和硬度是防止钢轨过早磨损失效的重要途径。

技术实现思路

1、本发明一个方面提供一种具有高耐磨性能的钢轨的生产方法，其包括：炼钢生产工艺、轧制工艺和热处理工艺；其中：

2、所述炼钢生产工艺包括：铁水—转炉冶炼—lf精炼—vd—连铸；其连铸获得的连铸坯的化学成分按照质量百分比计为：c 0.50～0.65％；si 0.35～0.65％；mn 0.55～1.00％；p≤0.025％；s≤0.025％；cr 0.10～0.25％；nb 0.10～0.20％；re 0.002～0.01％；其余为fe和不可避免的杂质；

3、所述轧制工艺包括：方坯加热—bd1轧制—bd2轧制—ccs万能轧机连轧；其中方坯加热预热段温度为920～940℃，加热时长不小于3小时，出炉温度为不低于1100℃，开轧温度≥1120℃，终轧温度850～870℃；

4、所述热处理工艺包括：钢轨终轧后开始余热热处理温度控制为600℃～650℃，在线热处理120～140s后出热处理生产线；在线第一阶段对钢轨轨头顶面、两侧、及轨距角下颚、轨底处采用气雾冷却，实际冷却段冷却速度3～5℃/s，冷却时长50～60s；第二阶段弱冷，对钢轨顶面、轨头两侧、轨距角下颚、轨底气雾冷却，冷速≤2℃/s，冷却后出口轨头温度为250℃～300℃，后自然空冷至室温。

5、在一些实施方式中，所述钢轨的力学性能满足：抗拉强度≥1150mpa，布氏硬度平均值≥340hb。

6、在一些实施方式中，所述钢轨的力学性能还满足：伸长率δ≥15％，-40℃冲击功≥20j。

7、在一些实施方式中，所述连铸坯的化学成分按照质量百分比计为：c 0.60～0.63％；si0.45～0.57％；mn 0.69～0.75％；p≤0.020％；s≤0.010％；cr 0.11～0.15％；nb 0.11～0.19％；re 0.007～0.01％；其余为fe和不可避免的杂质。

8、在一些实施方式中，在所述炼钢生产工艺中，转炉冶炼采用无铝脱氧合金化，全过程按精炼正常吹氩；真空度≤0.10kpa，深真空时间≥15min，过热度δt≤30℃，稀土合金在vd工位加入。

9、在一些实施方式中，在所述钢轨的热处理过程中，在线余热淬火冷却介质为气雾+风混合。

10、本发明另一方面提供一种钢轨，其由上述的方法生产获得。

11、在一些实施方式中，所述钢轨的力学性能满足：抗拉强度≥1150mpa，布氏硬度平均值≥340hb。

12、在一些实施方式中，所述钢轨的力学性能还满足：伸长率δ≥15％，-40℃冲击功≥20j。

13、基于以上技术方案，本发明通过优化钢轨化学成分，尤其是向钢轨中添加nb成分，并优化控制cr、nb和re等的含量，以及结合优化的钢轨轧制工艺参数和热处理工艺参数，可以获得一种具有较高强度和硬度的钢轨材料，进而可以提高钢轨的耐磨性能，避免钢轨过早磨损失效。

技术特征：

1.一种具有高耐磨性能的钢轨的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括：炼钢生产工艺、轧制工艺和热处理工艺；其中：

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述钢轨的力学性能满足：抗拉强度≥1150mpa，布氏硬度平均值≥340hb。

3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述钢轨的力学性能还满足：伸长率δ≥15％，-40℃冲击功≥20j。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的生产方法，其特征在于，所述连铸坯的化学成分按照质量百分比计为：c 0.60～0.63％；si 0.45～0.57％；mn 0.69～0.75％；p≤0.020％；s≤0.010％；cr 0.11～0.15％；nb 0.11～0.19％；re 0.007～0.01％；其余为fe和不可避免的杂质。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的生产方法，其特征在于，在所述炼钢生产工艺中，转炉冶炼采用无铝脱氧合金化，全过程按精炼正常吹氩；真空度≤0.10kpa，深真空时间≥15min，过热度δt≤30℃，稀土合金在vd工位加入。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的生产方法，其特征在于，在所述钢轨的热处理过程中，在线余热淬火冷却介质为气雾+风混合。

7.一种钢轨，其由权利要求1-6中任一项所述的方法生产获得。

8.根据权利要求7所述的钢轨，其力学性能满足：抗拉强度≥1150mpa，布氏硬度平均值≥340hb。

9.根据权利要求8所述的钢轨，其力学性能还满足：伸长率δ≥15％，-40℃冲击功≥20j。

技术总结
本发明提供一种具有高耐磨性能的钢轨的生产方法，其向钢轨中添加Nb成分，并优化控制Cr、Nb和RE等的含量，以及结合优化的钢轨轧制工艺参数和热处理工艺参数，可以获得一种具有较高强度和硬度的钢轨材料，进而可以提高钢轨的耐磨性能，避免钢轨过早磨损失效。

技术研发人员：彭峰,薛虎东,陈永超
受保护的技术使用者：包头钢铁（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21