[发明专利]一种稀土元素提高热轧U75V钢轨低温韧性制造方法

说明书

本发明公开了一种稀土元素提高热轧U75V钢轨低温韧性制造方法，针对热轧U75V钢轨进行成分和工艺优化，进一步提升钢轨低温韧性，使钢轨同时具有优良的强度、硬度和良好的焊接性能。针对热轧U75V钢轨加入稀土Ce元素，可以起到细化晶粒、净化钢质、组织转变均匀的作用，保证钢轨各项力学性能的同时，进一步提高钢轨低温韧性。从而提高低温路段钢轨服役安全，降低线路钢轨养维护成本。

技术领域

本发明涉及冶金材料领域，尤其涉及一种稀土元素提高热轧U75V钢轨低温韧性制造方法。

背景技术

目前，国内针对高海拔、低温地区的货运线路，主要采用耐磨性优良的U75V钢轨，针对不同路段使用热轧态和淬火态钢轨。国内U75V钢轨化学成分基本相同，力学性能基本处于同一水平，均满足《TB/T 2344.1-2020钢轨第1部分43kgm～75kgm钢轨》标准的要求，但该标准未对钢轨的低温性能作出具体规定。

钢轨长时间在低温环境下服役可能会出现脆断问题，直接影响铁路运输的安全。结合特殊路段服役要求，在满足标准要求的前提下，针对热轧U75V钢轨进行成分优化、生产工艺优化，需在标准范围内进一步提升钢轨低温韧性，同时具有优良的强度、硬度、抗擦伤性能、耐磨性和良好的焊接性能，提高低温路段钢轨服役安全，降低线路钢轨养维护成本。

在钢轨钢中加入适量的稀土，可以起到细化晶粒、净化钢质、组织转变均匀的作用，晶粒越细小，晶界越多，阻碍位错运动的效果就越明显，致使韧性提高，适量的稀土还可以减少夹杂物和改善夹杂物形态与尺寸大小，进一步提高韧性。针对热轧U75V钢轨加入不同含量稀土Ce元素进行的发明，保证钢轨各项力学性能的同时，提高钢轨低温韧性。

公告号为CN111041350A中国专利公开了一种低温冲击性能高的轧态钢轨及其生产方法，其原化学成分：C：0.60～0.75，Si：0.45～0.80，Mn：0.85～1.20，Cr：0.15～1.0，V：0.02～0.10，P：≤0.025；S：≤0.025，RE合金加入量为0.002～0.01％；轧态钢轨具有很好的抗拉强度、踏面硬度、低温韧性和冲击功，但其C、Mn、Cr含量均已超出《TB/T 2344.1-2020钢轨第1部分43kgm～75kgm钢轨》标准中针对U75V钢轨的成分要求，属于新钢种。

公告号为CN105238917A中国专利公开了一种提高钢轨低温断裂韧性的方法以及所得钢轨及其应用，提高钢轨断裂韧性的方法是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进行加速冷却处理,所述加速冷却的开冷温度为650-900℃,冷却速度为1-5℃/s,终冷温度为400-550℃,实现在-20℃下的断裂韧性能够达到35MPa·m^1/2以上，上述发明是通过对钢轨加速冷却处理，属于热处理态钢轨，钢轨经过在线热处理后吨钢成本增加150-200元。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种稀土元素提高热轧U75V钢轨低温韧性制造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种稀土元素提高热轧U75V钢轨低温韧性制造方法，包括：

冶炼工序：

1)电炉冶炼，使用废钢、纯铁、铁合金、稀土合金作为原料进行冶炼；

2)冶炼一段：废钢、纯铁加入冶炼炉，对真空炉进行抽真空处理，真空度28-32pa，达到真空度要求后，加入惰性保护气体。通电感应加热熔化炉料；

3)冶炼二段：感应加热15-20min炉料熔化，首先将品位为70-80％的硅铁、90-98％的金属锰、50-60％的铬铁、75-85％的钒铁加入真空冶炼炉，加热2-5min，加入品位为10-20％铈铁，持续进行电磁搅拌合金均质化冶炼；熔炼过程中，使用底吹装置对熔液进行搅拌，或者倾炉装置的前、后倾转操作，使坩埚前倾或者后倾，使熔液达到搅拌目的；