[发明专利]一种珠光体钢轨及其制备方法

说明书

本发明涉及涉及钢轨生产技术领域，具体涉及一种珠光体钢轨及其制备方法。该方法包括依次进行的转炉或电炉冶炼、LF炉精炼、RH或VD真空处理、连铸、轧制、热处理和加工，所述热处理为多阶段冷却工艺，并且控制钢轨化学成分，以重量百分比计，钢轨含有0.65‑0.85％的C，0.1‑1％的Si，0.1‑1.5％的Mn，≤0.03％的P，≤0.03％的S，0.01‑0.2％的Cr，0.005‑0.15％的Ni、0.001‑0.3％的Mo和0.002‑0.2％V中的至少一种，余量为Fe和不可避免的杂质。该方法制得的珠光体钢轨具有轨头全断面硬度分布优良的深硬化层。

技术领域

本发明涉及涉及钢轨生产技术领域，具体涉及一种轨珠光体钢轨及其制备方法。

背景技术

我国铁路正处于高速发展阶段，随着客运专用线路的增加，现有的客货混运线路已逐渐减少客车运行，转为以货运为主，同时货运专用线路也在向重载化发展，货运线路的整体趋势是向运量高、轴重大、行车密度高的方向发展。这一趋势对钢轨在线路上的服役性能和服役寿命提出了更高要求，只有提升钢轨的质量与性能，才能够保证铁路货运的高效率和高安全。

目前国内外客货混运线路和货运专用线路为提升钢轨的服役性能和服役寿命，主要采用高性能热处理珠光体钢轨，通过提升钢轨的强度和硬度来获得更高的耐磨性能和耐接触疲劳性能，降低钢轨的磨耗速度和表面裂纹、剥离掉块等伤损的出现。

近年来，国内外钢轨生产企业改善珠光体钢轨硬度的手段主要是通过离线或在线热处理的方式，对钢轨轨头进行加速冷却，以此来细化钢轨轨头部分珠光体组织，通过细化晶粒的方式获得更高的强度和硬度，涉及的相关专利技术具体如下：

专利CN110468632《一种用于直线-曲线过渡段的钢轨及其生产方法》公布了一种从轨头至下颚的区域具有三个硬度区的钢轨，其三个硬度区硬度不同，轨顶面中心硬度最低，钢轨两上圆角硬度较高，钢轨两侧面硬度最高，其利用不同在线热处理加速冷却强度得到了各区域硬度不同的钢轨，以提高钢轨在直线-曲线过渡段的使用寿命和安全系数。但该专利所得到的钢轨轨头各区域硬度不同且硬化层深度较浅，在实际应用中易出现轮轨硬度不匹配的情况，在经过长期使用后磨耗、接触疲劳裂纹情况仍不容乐观。

专利CN104060075《提高钢轨硬化层深度的热处理方法》公布了一种利用轧制余热在线热处理方式对钢轨进行多阶段加速冷却提高钢轨硬化层深度的钢轨热处理方法，在钢轨终轧后，自然冷却至660～730℃，而后进行两个不同冷却速度的加速冷却阶段，之后将钢轨空冷至室温，从而使钢轨轨头部位获得超过25mm的深硬化层，且轨头表层下方25mm具有与轨头表层相当的硬度值，并进行了磨耗试验以证明其可以提高钢轨长期服役情况下不断磨耗过程中良好的耐磨耗性能。但该专利未考虑到实际钢轨服役中轨头多个位置轮轨接触应力较大的情况，未能对钢轨全断面硬化层进行硬度均匀化热处理，在线路服役过程中列车车轮冲击下容易导致硬度差较大部位产生裂纹等缺陷，对钢轨安全服役有负面影响。

专利CN102220545《耐磨性和塑性优良的高碳高强热处理钢轨及其制造方法》公布了一种满足重载铁路使用要求的高碳高强热处理钢轨，其化学成份按重量百分比包括：C：0.80％～1.20％、Si：0.20％～1.20％、Mn：0.20％～1.60％、Cr：0.15％～1.20％、V：0.01％～0.20％、Ti：0.002％～0.050％、P≤0.030％、S≤0.030％、Al≤0.010％、N≤0.0100％，其余为Fe和不可避免的杂质，在轧制后进行在线热处理，对轨头和轨底进行加速冷却至400～500℃后，空冷至室温。该专利所生产的钢轨轨头抗拉强度在1330MPa以上，轨头硬度在380HB以上，硬化层深度达到25mm以上。但该专利所生产的钢轨其合金含量如Cr、Ti等含量较高，生产成本较高、钢轨焊接性能较差，且其使用的加速冷却工艺及设备较为复杂，难于推广。