[发明专利]一种用于直线-曲线过渡段的钢轨及其生产方法

说明书

本发明涉及一种用于直线‑曲线过渡段的钢轨，包括钢轨，所述钢轨从轨头至下颚的区域具有三个硬度区，分别为第1硬度区、第2硬度区和第3硬度区，其中，第1硬度区分布在轨头踏面中间位置，第2硬度区分布在第1硬度区边界至轨角的位置，第3硬度区分布在第2硬度区边界至轨头下颚的位置，第1硬度区的布氏硬度值为305HB～340HB，第2硬度区的布氏硬度值为340HB～375HB，第3硬度区的布氏硬度值为375HB～410HB。该钢轨能有效减缓在直线过渡到曲线或者曲线过渡到直线的过渡段上容易出现的磨耗过快、疲劳裂纹和剥离掉块等缺陷，显著提高钢轨使用寿命和行车安全。

技术领域

本发明涉及钢轨生产领域，尤其涉及一种用于直线-曲线过渡段的钢轨及其生产方法。

背景技术

我国铁路建设目前进入了跨越式发展时期，而随着普速铁路运行朝着高速重载方向发展，钢轨磨耗和疲劳伤损等问题显著增多，严重影响了钢轨使用寿命和行车安全。普速铁路通常是客货混运，列车速度和轴重变化大，轮轨受力复杂多变，特别是在曲线路段，由于曲线段车轮和钢轨接触点位于轨角，接触面积小，轮轨作用应力大，很容易产生磨耗和伤损。

研究和使用经验表明，高强度热处理钢轨能显著减缓钢轨磨耗和伤损等问题，铁路总公司已明确规定在曲线路段应采用高强度热处理钢轨，而在直线段，由于轮轨接触关系稳定，接触点位于钢轨踏面中心位置，接触面较大，轮轨作用力相对较小，普通的热轧钢轨即可满足使用需要，而且根据实践使用经验，高强度热处理钢轨在直线段使用，轮轨难以有效磨合形成共形关系，反而会导致踏面裂纹迅速扩展，形成剥离掉块等缺陷。因此，目前普速铁路中普遍是直线段采用热轧钢轨，曲线段采用高强度热处理钢轨的铺设方式，实际使用效果较好。

但是从直线过渡到曲线或者曲线过渡到直线的过渡段上，钢轨容易出现使用缺陷。由于过渡段上的轮轨接触位置是从轨角逐渐移动到踏面，或者是从踏面逐渐移动到轨角，在这一特殊区段上，如果使用热轧钢轨，其连接曲线段的一端会因为轮轨接触在轨角，应力过大，钢轨硬度偏低，导致出现严重的磨耗；而如果使用高强度热处理钢轨，其连接直线段的一端会因为轮轨接触始终在踏面，热处理钢轨硬度较高，轮轨难以有效磨合形成共形接触，接触应力长期处于较高的水平，踏面容易形成疲劳裂纹和剥离掉块等缺陷。这一难题一直困扰着铁路部门，严重影响了列车行车安全和我国铁路快速发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于直线-曲线过渡段的钢轨及其生产方法，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于直线-曲线过渡段的钢轨，包括钢轨，钢轨从轨头至下颚的区域具有三个硬度区，分别为第1硬度区、第2硬度区和第3硬度区，其中，第1硬度区分布在轨头踏面中间位置，第2硬度区分布在第1硬度区边界至轨角的位置，第3硬度区分布在第2硬度区边界至轨头下颚的位置，第1硬度区的布氏硬度值为305HB～340HB，第2硬度区的布氏硬度值为340HB～375HB，第3硬度区的布氏硬度值为375HB～410HB。

在上述方案中，相邻两个硬度区的布氏硬度值的差值小于50HB。

在上述方案中，第1硬度区、第2硬度区和第3硬度区以轨头横截面的中轴线为对称面进行分布。

在上述方案中，钢轨中各成分的质量百分比为：C：0.68％～0.82％、Si：0.40％～0.85％、Mn:0.75％～1.10％、V:0.08％～0.15％、Cr:0.08％～0.20％、B:0.002％～0.006％、P:≤0.025％、S:≤0.025％、其余为Fe和不可避免的杂质。

在上述方案中，钢轨中各成分的质量百分比为：C：0.70％～0.81％、Si：0.60％～0.80％、Mn:0.80％～1.05％、V:0.09％～0.14％、Cr:0.08％～0.15％、B:0.0025％～0.0055％、P:≤0.025％、S:≤0.025％、其余为Fe和不可避免的杂质。