[发明专利]大过冷度深硬化层道岔钢轨及其制备方法

说明书

本发明属于道岔钢轨的生产技术领域，具体涉及大过冷度深硬化层道岔钢轨及其制备方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种硬度分布均匀，深硬化层的大过冷度深硬化层道岔钢轨及其制备方法。该方法是：将入炉铁水依次进行转炉冶炼→小平台→LF精炼→RH真空处理→浇铸得钢坯→缓冷坑缓冷→奥氏体均匀化→轧制得钢轨→热处理；所述转炉冶炼过程中添加0.2～0.3％的Cr，0.04～0.06％的V，0.75～0.80％的C；所述热处理过程分两段进行冷却。本发明方法制备得到的道岔钢轨的深硬化层更深，硬度分布更均匀，抗接触疲劳性能更优，同时兼顾良好的耐磨性能。

技术领域

本发明属于道岔钢轨的生产技术领域，具体涉及大过冷度深硬化层道岔钢轨及其制备方法。

背景技术

道岔作为铁路轨道连接和列车导向的关键部件和核心枢纽，在以高速和重载为主要特征的新的铁路运输环境下，必须进行全面更新和升级换代，开发出用于制造道岔的关键基础材料的道岔钢轨成为其中的首要任务之一。

对于高速铁路用道岔来说，其质量优劣直接影响列车运行速度和安全性。针对道岔轨在制作道岔存在“尖轨和心轨转换不足、位移大、转换阻力大”等突出问题，满足我国高速铁路发展对高速道岔钢轨的迫切需求，亟需全力开展道岔钢轨的研制工作。

对于重载铁路用道岔来说，由于重载铁路大轴重、高密度和大运量的运输工况构成了道岔极其严酷的运行条件，其磨耗和伤损速度和程度远高于普通线路同型号道岔，导致道岔的频繁更换。道岔的频繁更换不仅显著增加铁路部门的养护量及维护成本，同时还为行车安全带来隐患。道岔的服役性能除制造工艺外，主要取决于道岔钢轨的性能。目前，国内外重载道岔主要采用热轧空冷态供货，由道岔厂完成切铣加工及热处理。

采用二次加热离线热处理工艺，轨头部位硬化层深度较浅且随着深度增加，硬度加速递减，在服役时易产生过快磨耗及接触疲劳伤损；同时，道岔轨热处理过程中将发生弯曲，全长平直度难以保证；而且还显著增加了能源消耗，降低了道岔制造效率并带来环境污染。因此，研制强韧性更高、服役寿命更长、节能环保的高性能道岔轨迫在眉睫。

道岔钢轨，特别是尖轨，通常在转换轨端部加工为极薄的尖轨。为保证道岔钢轨的安全性和耐用性，道岔钢轨通常需要较深的硬化层深度，以及硬度梯度。因此，现有轧制的普通碳素道岔钢轨难以满足国内外重载线路的发展需求，亟需一种大过冷度深硬化层道岔钢轨及其生产方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硬度分布均匀，深硬化层的大过冷度深硬化层道岔钢轨及其制备方法。

本法发明为解决上述技术问题采用的技术方案是提供了大过冷度深硬化层道岔钢轨的制备方法。该方法包括如下步骤：

将入炉铁水依次进行转炉冶炼→小平台→LF精炼→RH真空处理→浇铸得钢坯→缓冷坑缓冷→奥氏体均匀化→轧制得钢轨→热处理；所述转炉冶炼过程中添加0.2～0.3％的Cr，0.04～0.06％的V，0.75～0.80％的C；所述热处理过程分两段进行冷却。

其中，上述大过冷度深硬化层道岔钢轨的制备方法中，所述奥氏体均匀化的温度为1000℃～1300℃，时间为200～500min。

进一步地，所述轧制过程的总变形量为85％～95％。

进一步地，所述热处理是将轧制后的钢轨利用余热进入热处理机组，进入热处理机组的温度为800～850℃。

进一步地，所述热处理过程进行110s，其中，轧制后的钢轨进入热处理机组的前80s采用3～5℃/s的速度冷却；后30s采用0.5～2℃/s的速度冷却。

进一步地，所述热处理进行冷却采用的介质为压缩空气或水和空气的混合物；当冷却介质为水和空气的混合物时，空气和水的压缩比≤1:3。

进一步地，钢轨经热处理后，自然冷却至100℃以下，采用立卧矫直机进行矫直。