[发明专利]高冲击韧性的钢轨及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及高冲击韧性的钢轨及其生产方法，属于钢轨材料生产工艺领域。

背景技术

随着铁路运输事业的快速发展，大运量、高轴重、高密度的铁路运输模式已初步形成。在愈加苛刻的线路条件下，铁路钢轨及钢轨的伤损问题日益突出。钢轨不仅是实现铁路连接和交叉的重要设备，而且还是影响线路运行效率和行车安全的关键环节。钢轨在线路使用过程当中承担着由列车车轮传来的动力荷载，在长时间的交变应力作用下，钢轨断裂破坏的倾向增大。尤其是在低温下，钢轨材质变脆，更容易发生脆性断裂破坏。近年来我国在寒冷地区的铁路建设大规模展开，如青藏铁路工程中，钢轨所处最低环境温度已达-45℃。因此，在提高钢轨强度的同时，还需保证钢轨有一定的韧塑性，特别是高寒高海拔地方，对钢轨韧性提出了更高的要求。而现有方法难以有效满足钢轨的生产要求，亟需一种高冲击韧性的钢轨。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供高冲击韧性的钢轨。

本发明高冲击韧性的钢轨，为珠光体钢轨，片层间距为0.05～0.09μm，常温冲击功为30～35J；钢轨的化学成分按重量百分比为：C：0.71～0.82％，Si：0.25～0.45％，Mn：0.75～1.05％，V：0.03～0.15％，P：≤0.030％，S：≤0.035％，Al：≤0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，该钢轨的力学性能为：Rp0.2为800～860MPa，Rm为1300～1350MPa，A为13～15％，Z为31～35％。

作为优选方案，所述钢轨的化学成分按重量百分比为：C：0.72～0.76％，Si：0.35～0.37％，Mn：0.95～0.99％，V：0.05～0.09％，P：≤0.012％，S：≤0.011％，Al：≤0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明解决的第二个技术问题是提供本发明所述的高冲击韧性的钢轨的生产方法。该方法包括炼钢、浇注、轧制和轧制后的热处理，其轧制后的热处理步骤如下：

a、加速冷却：向轧制后的钢轨轨头踏面、轨头两侧与轨底中心施加冷却介质进行加速冷却，冷速为1.0～5.0℃/s；所述轧制后的钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位温度为650～900℃；

b、空冷：当轨头踏面温度降至400～550℃时，停止加速冷却，将钢轨空冷至室温，得到片层间距为0.05～0.09μm的珠光体钢轨。

其中，所述炼钢采用低硫入炉铁水，并加入高碱度精炼渣，炼钢所用增碳剂为无烟煤和低氮的合金。

其中，炼钢过程包括转炉或电炉冶炼、LF炉精炼、RH或VD真空处理，在LF炉精炼的加热过程中使用发泡剂。

其中，所述浇注为全程保护浇注，浇注后将钢坯进行缓冷。

其中，缓冷后轧制前将钢坯加热进行奥氏体化，加热后的出钢温度为1000℃。

进一步的，所述冷却介质为压缩空气或水雾混合气。

本发明的钢轨轨头U型冲击韧性可达到30J以上，同时，钢轨的抗拉强度大于1300MPa，钢轨具有良好的强韧性匹配,使用过程中滚动接触疲劳性能和耐磨损性能良好，适用于高寒地区铁路用钢轨。

附图说明

图1为钢轨轨头U型冲击试样取样位置及开槽方向示意图。

具体实施方式

本发明高冲击韧性的钢轨，为珠光体钢轨，片层间距为0.05～0.09μm，常温冲击功为30～35J；钢轨的化学成分按重量百分比为：C：0.71～0.82％，Si：0.25～0.45％，Mn：0.75～1.05％，V：0.03～0.15％，P：≤0.030％，S：≤0.035％，Al：≤0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，该钢轨的力学性能为：Rp0.2为800～860MPa，Rm为1300～1350MPa，A为13～15％，Z为31～35％。

作为优选方案，所述钢轨的化学成分按重量百分比为：C：0.72～0.76％，Si：0.35～0.37％，Mn：0.95～0.99％，V：0.05～0.09％，P：≤0.012％，S：≤0.011％，Al：≤0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述的高冲击韧性的钢轨的生产方法包括炼钢、浇注、轧制和轧制后的热处理，其轧制后的热处理步骤如下：

a、加速冷却：向轧制后的钢轨轨头踏面、轨头两侧与轨底中心施加冷却介质进行加速冷却，冷速为1.0～5.0℃/s；所述轧制后的钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位温度为650～900℃；