[发明专利]一种耐腐蚀贝马复相组织钢轨的生产方法

说明书

本发明公开了一种贝马复相组织耐腐蚀钢轨的生产方法，依次包括冶炼、连铸、加热炉加热、开坯、粗轧、中轧、精轧、冷却和矫直、在线控冷热处理；整个轧制过程中，钢坯的加热温度要控制在1100‑1125℃，钢轨的精轧终轧温度控制在850‑890℃。这种方法生产的钢轨，表面形成以Fe₂O₃为主的致密氧化薄膜，可阻止进一步氧化。

技术领域

本发明涉及钢轨，特别是一种耐腐蚀贝马复相组织钢轨的生产方法。

背景技术

随着我国铁路事业的发展，钢轨的需求日益增长。我国地域广大，各地的气候自然条件差距巨大。特别是在气候潮湿的沿海和隧道频繁的山区，在钢轨使用过程中，受到周围环境的影响，尤其是受周围大气、海洋潮汐等因素的共同作用下，使钢轨在使用不久就发生各种腐蚀，在钢轨表面出现锈蚀、麻点、脱皮等影响钢轨使用的缺陷，这些缺陷的发生发展降低了钢轨的使用寿命。这一问题不仅在我国发生，也是困扰世界铁路发展的一大障碍。

钢轨的耐腐蚀，目前主要通过提高材料本身的耐腐蚀性进行解决，主要手段是降低C含量，通过Cr、Ni、Mo、Cu等元素的合金化设计来实现。例如 CN107130171A的“一种中低碳高强度高韧耐腐蚀贝氏体钢、钢轨及制备方法”，除了用Cr、Ni、Mo、Cu外，还要控制Ni/Cu1.8。而CN108531833A的“一种耐腐蚀高强韧耐磨贝氏体钢轨及其生产方法”，在前述合金元素基础上还要添加B、Nb、Sb。CN109182820A的“一种搞湿热与腐蚀环境的轨道交通用贝氏体钢轨轮及其制程方法”，更是还要添加W、V、Nb、B.然而，合金化设计对材料的影响是复杂的，材料的强度、韧性、硬度等均与合金元素及其含量有关，而且影响产品的经济性。

另一种途径是，通过改进钢轨钢的冶炼、轧制和精整工艺，使钢的晶粒细化，提高其组织的致密度来改善其耐腐蚀性。

北京特冶工贸有限公司，经过多年的研究、试验，开发出了BTF贝氏体钢及钢轨，为了在降低碳含量而不影响其强度和综合性能，在钢中加进了合金元素Ni、Mo、Cr，这样保证了BTF钢具有超高强度和良好韧性，同时使该钢具有贝马复相组织。这一钢种成分设计在国内外具有独创性，它比传统的钢轨钢采用Cu合金性能更优越。该钢种通过控轧控冷，使奥氏体转变成为细小的贝氏体板条，并通过Ni、Mo等合金元素的析出强化，使其屈服强度和抗涨强度大幅提高，钢的韧性大大改善。经过在大秦线等线路试用，钢轨的强度、韧性、硬度、抗腐蚀等综合性能，均满足了重载、曲线的铁路要求，并优于传统的钢轨，而低合金也带来了经济优势。

北京特冶工贸有限公司在多年的钢轨研制和生产过程中发现，由于钢轨生产过程中无论怎么进行除鳞处理，很快就会有氧化层出现，而通过对工艺的改进和控制，利用表层氧化特点，也可以达到提高钢轨耐腐蚀性的效果，经过在钢轨生产工艺上进行了多项创新，并得到本发明。

发明内容

本发明的目的在于，针对BTF贝马复相组织钢轨，提供一种耐腐蚀的生产方法，是通过对钢轨生产工艺进行改进和控制，在生产过程中控制钢轨表面的氧化，使钢轨表面形成致密的氧化层(膜)，可以阻止或延缓钢轨的腐蚀。

为了实现上述目的，本发明提供的贝马复相组织耐腐蚀钢轨的生产方法，依次包括冶炼、连铸、加热炉加热、开坯、粗轧、中轧、精轧、冷却和矫直、在线控冷热处理；整个轧制过程中，钢坯的加热温度要控制在1100-1125℃，钢轨的精轧终轧温度控制在850-890℃，优选875-890℃。

所述的贝马复相组织钢轨，优先采用北京特冶工贸有限公司的BTF贝马复相组织钢轨，包含20～50％的贝氏体，40～70％的马氏体，其合金元素重量百分含量为冶炼合金成份为C 0.12-0.22，Mn 1.8-2.3，Si 0.6-1.2，Cr 0.5-1.0，Mo 0.25-0.45，Ni 0-0.38，其余部分为Fe和不可避免的杂质元素。