[发明专利]控制重轨钢脱碳层深度的方法

说明书

本发明公开了一种控制重轨钢脱碳层深度的方法，其包括冶炼、连铸和加热工序，所述冶炼工序中，重轨钢成分中加入有0.015～0.025%的钛元素；所述连铸工序中，控制铸坯激冷层的深度不小于4mm且激冷层的晶粒不大于100μm；所述加热工序中，加热温度不超过1250℃且加热时间不超过8小时。本方法不改变现有重轨成分体系及生产工艺，通过加入微量价格低廉且资源丰富微合金元素钛，限制铸坯激冷层厚度、晶粒尺寸以及加热工艺的控制就可以重轨脱碳层深度得到有效控制，特别是当生产节奏发生变化造成铸坯在一定时间加热的情况下，提高了重轨产品质量及成材率，具有广阔的应用前景。本方法具有工艺简单、易实施、成本低的特点，能有效地提升产品质量和合格率。

技术领域

本发明涉及一种重轨钢的生产方法，尤其是一种控制重轨钢脱碳层深度的方法。

背景技术

钢轨的脱碳是钢轨表面质量的主要缺陷之一，直接导致重轨产生机械性能下降，硬度、疲劳强度降低，耐磨性差等缺陷，影响产品合格率。为了减少因表面脱碳引起硬度降低等因素对钢轨使用性能造成的影响，在高速铁路开通运行前钢轨应进行预打磨作业，打磨时为了减少工作量同时为避免打伤钢轨并保证钢轨表面光洁度，打磨深度一般不超过0.3mm。由于铁路的重要性，随着高速铁路的迅速发展，人们对高速钢轨质量的要求越来越高，其中铁标规定普速铁路用钢轨脱碳层分布范围为≤0.5mm，高速铁路用钢轨脱碳层分布范围为≤0.3mm。为了尽量降低钢轨表面脱碳层深度，钢轨在生产过程中钢轨表面脱碳层控制技术不可避免的缺陷成为研究的焦点之一。

国内对于防止钢材表面脱碳，主要集中在下述两个方面。第一个方面是通过控制加热炉加热工序及轧制工序等各方面工艺，实现脱碳层深度的控制。例如《钢铁钒钛》,2002,23(2):34-37《降低钢轨脱碳层深度的研究》中，攀钢陈永等通过分析加热炉内钢坯加热时间、加热温度和炉内气氛等工艺参数对钢轨脱碳层深度的影响，制定了降低钢轨脱碳层深度的技术措施钢轨脱碳层深度保持在0.2～0.5mm的范围内，满足了钢轨对脱碳层深度≤0.5mm的要求。《钢铁钒钛》,2014,35(1):119-122《降低高速钢轨脱碳层厚度的研究》中，杨宗桥等以包钢轨梁厂实际生产为基础，组织现场实验，研究了U71Mn高速钢轨脱碳层厚度随加热时间和加热温度的变化关系。结果表明，正常生产时，优化加热制度，保证钢坯出炉温度在1080～1100℃，且内外均匀，能够有效地降低脱碳层厚度；同时，待轧15～30min时，优化待轧制度，均热段温度小于1200℃，加热一段小于1230℃，即能随时满足生产要求，又能有效地控制脱碳层厚度。包括申请号为201110208353.7的一种控制钢轨轨头脱碳的轧制方法，以及专利号CN201310457399.1的一种能减少热轧钢轨踏面脱碳深度的方法，申请号201510227259.4一种能降低钢轨脱碳层深度的轧制工艺，申请号201110367248.8一种减小钢轨脱碳层厚度的方法等，这些技术研究控制加热炉加热工序及轧制工艺等方面，过程控制要求较为繁琐且现场操作控制难度极大。

第二个方面是通过喷涂防脱碳涂料来阻止钢材脱碳，例如申请号201010208713.9钢坯轧制过程中防氧化脱碳涂料及其制备方法、申请号02156903.7一种防止高碳钢坯脱碳的涂料、申请号201410337179.X一种防脱碳纳米涂料及其制备方法；这类方法的共同特点是在铸坯入加热炉前在铸坯侧面喷涂防脱碳涂料，存在缺点是增加原料、喷涂设备及运营维护等费用，占用厂房有限空间，实际操作过程中难以保证铸坯每个面的喷涂效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单有效的控制重轨钢脱碳层深度的方法。

为解决上述技术问题，本发明包括冶炼、连铸和加热工序，所述冶炼工序中，重轨钢成分中加入有0.015%～0.025%的钛元素；所述连铸工序中，控制铸坯激冷层的深度不小于4mm且激冷层的晶粒不大于100μm；所述加热工序中，加热温度不超过1250℃且加热时间不超过8小时。

本发明所述加热温度为1200～1250℃，加热时间为3～8h。

本发明所述铸坯激冷层的深度为4～6mm。