[发明专利]一种降低热处理钢轨残余应力的生产方法及其所得钢轨

说明书

本发明公开了一种降低热处理钢轨残余应力的生产方法，将热轧后的钢轨进行在线的加速冷却处理，其中，开始冷却温度为700‑880℃，轨头的冷却速度为5‑8℃/s，轨底的冷却速度为1.5‑3℃/s，冷却至轨头温度降至460‑550℃；进行缓冷处理，缓冷速度为0.5‑1℃/s，至轨头温度降至350‑450℃；保持轨头冷却速度为0.5‑1℃/s，控制轨底冷却速度为0.5‑2℃/s，当轨头与轨底的温度差达到一定范围时，停止加速冷却，自然冷却至室温。本发明还提供了通过本生产方法得到的钢轨。本发明能有效降低钢轨轨底残余应力，提高钢轨使用寿命和行车安全。

技术领域

本发明涉及一种钢轨及其生产方法，具体涉及一种降低热处理钢轨残余应力的生产方法及所得钢轨，属于钢轨生产及应用领域。

背景技术

在线热处理工艺是目前提高钢轨强度和硬度最有效最经济的技术手段，热处理钢轨能有效提高钢轨的耐磨性能和抗疲劳性能，满足重载铁路和小半径曲线铁路等恶劣条件下的使用要求，提高使用寿命，目前国内外钢轨厂家基本都采用了在线热处理工艺来生产热处理钢轨。

在热处理过程中，热轧后的钢轨以一定的速度通过冷却机组，冷却机组喷射冷却介质(水或雾或空气)对钢轨进行加速冷却，达到强化目的。与自然冷却相比，加速冷却温降速度快，更容易产生温度应力，增加热处理钢轨的残余应力。更为重要的是，钢轨断面形状不均匀，轨底金属量远少于轨头，如果轨头和轨底的冷却强度分配不合理，热处理结束后自然冷却到室温过程，钢轨在垂直方向上会产生较大的弯曲，矫直后导致热处理钢轨轨底残余应力偏大或者超标，钢轨残余应力的大小会直接影响到钢轨使用寿命和列车的运行安全。

在钢轨残余应力控制方法中，专利《百米重轨残余应力控制方法》(CN102284503A)提供了一种百米热轧钢轨残余应力控制方法，采用万能轧制、轧后冷却，复合矫直方法，对轧后冷却过程中的百米钢轨采用大弧度预弯，使钢轨冷却至室温时的弦高控制在30～40mm范围内。结合优化的8+1多辊矫直机矫直变形规程，结合矫前弯曲度的控制，本发明有效地控制了百米钢轨矫直后的轨底残余应力，轨底残余应力值平均降低了70MPa，残余应力值全部≤250MPa。但是该专利是对热轧钢轨进行的残余应力优化，无法应用到热处理钢轨中。

专利《一种降低钢轨残余应力的方法以及所得钢轨及其应用》(CN 106086370A)提供了一种降低钢轨残余应力的方法，将轧制后所得钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位依次进行加速冷却、缓慢冷却和空冷，所述加速冷却的开冷温度为650-950℃，冷却速度为2-8℃/s，终冷温度为400-600℃，所述缓慢冷却的冷却速度为0.1-1.5℃/s，终冷温度为180-300℃，能够在保证钢轨的拉伸性能的前提下有效降低钢轨的残余应力。但是该专利的原理是使轨头金相组织发生一定程度的变化，从而降低钢轨的残余应力，而且该专利只是对轨头和轨角部位进行了冷却速度的控制，对轨底未进行处理，而研究和试验表明，轨底和轨头的冷却速度控制以及热处理后的温度差异，是导致钢轨垂直方向弯曲的关键因素，也是影响残余应力的关键因素。

针对目前热处理钢轨普遍存在的轨底残余应力过大的问题，以及随之带来的行车安全隐患，亟需一种能有效降低热处理钢轨残余应力的生产方法。

发明内容

本发明的目的在于克服目前热处理钢轨轨底残余应力过大的问题，提供一种能有效降低热处理钢轨残余应力的生产方法及其所得钢轨，该方法通过合理控制钢轨轨头和轨底的冷却强度和温度差，使得热处理后钢轨的弯曲控制在较理想的范围，有效降低钢轨轨底残余应力。

本发明具体是这样实现的：