[发明专利]一种低温条件下在线热处理百米钢轨的制造方法

说明书

本发明公开一种低温条件下在线热处理百米钢轨的制造方法。在0℃以下环境温度中，方坯加热温度控制在1270～1340℃；轧制时关闭二次高压水除磷装置，保证进入淬火机组时百米钢轨末端的温度≥640℃；控制热处理机组的喷风补偿温度为10～40℃，冷却速度均值为5～11℃/s。发明主要解决在环境温度0℃以下无法生产在线热处理钢轨的问题。低温条件下生产的在线热处理百米钢轨，抗拉强度≥1200MPa；延伸率≥10％；钢轨踏面硬度≥370HB；显微组织为珠光体组织，无马氏体和贝氏体等异常组织。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，主要涉及一种在低温条件下在线热处理百米钢轨制造方法。

背景技术

全国铁路营业里程持续增长，由12.1万公里增加到14.63万公里，增长20.9％；高速铁路由1.98万公里增加到3.79 万公里，接近翻倍，“四纵四横”高铁网提前建成，“八纵八横”高铁网加密成型。

钢轨直接承受车轮传递的列车及其载荷质量，并引导列车的行进方向。与普通线路相比，客运专线、高速列车及重载列车对钢轨的安全性要求极为苛刻。钢轨不仅要承受机车、车辆的压力，还要承受列车高速运行所带来的冲击载荷，因此钢轨需要足够的强度、硬度、韧性以及良好的焊接性能。要适应铁路重载、高速的需求，除增加钢轨单重外，还要提高综合性能，要求更高的强韧性、耐磨性、抗压溃性和抗脆断性。

在线热处理钢轨相比热轧钢轨可以提高钢轨的强韧性、耐磨性和使用寿命，目前国内外生产厂家普遍采用钢轨轧后直接冷却的在线热处理工艺。由于国内北方地区冬季气温较低，无法满足生产在线热处理钢轨对环境温度的工艺要求。在冬季较低的气温下，厂房内温度也较低，当气温低于-10℃时，进入淬火机组的百米钢轨末端温度要降低约80℃，不能保证进入淬火机组的百米钢轨末端温度≥700℃，而且淬火机组的喷风温度也随之降低。由此导致不能满足生产在线热处理钢轨工艺技术要求，钢轨表面出现快冷转变的组织异常，在此期间无法组织生产在线热处理钢轨，影响在线热处理钢轨产能。

申请号为CN201910821770.5的中国专利公开了一种高速铁路用在线热处理钢轨及其制造方法，该钢轨的成分按重量百分比计如下： C：0.68％～0.78％，Si：0.30％～0.58％，Mn：0.50％～0.80％，P≤0.025％， S≤0.015％，Cr：0.10％～0.40％，V：0.02％～0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。生产方法包括冶炼—连铸—再加热—钢轨轧制—在线热处理—矫直；在线热处理工艺为：空冷至钢轨轨头表面温度700～ 750℃，之后分两个阶段进行冷却。采用该发明技术方案生产的钢轨抗拉强度≥1080MPa，延伸率≥11％，硬度≥330HB。该专利的实现需要热处理之前钢轨轨头表面温度空冷至700～750℃。在0℃以下环境温度中，不能保证进入在线热处理机组时钢轨轨头表面温度在 700℃以上，而且热处理喷风温度也较低，无法满足生产在线热处理钢轨对环境温度的工艺要求。

申请号为CN202010478646.6的中国专利公开了一种钢轨高效热处理生产方法及由该方法制得的钢轨，该生产方法包括对热轧后的钢轨进行在线加速冷却处理，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度控制在1.5～2.0m/s，起始冷却温度为720～800℃，且对钢轨采用阶段式冷却，第一阶段，轨头加速冷却速度为9～11℃/s，冷却时间为10～ 14s；第二阶段，轨头加速冷却速度为2～5℃/s，冷却时间为40～50s；第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1～2℃/s，冷却时间为20～26s，随后停止加速冷却，自然冷却至室温。该方法通过提高钢轨热处理机组运行速度，合理控制钢轨冷却强度和冷却时间，使得热处理钢轨生产节奏与轧制节奏匹配，有效提高生产效率，同时提高钢轨头尾部性能的稳定性。该专利的实现需要起始冷却温度为 720～800℃。在0℃以下环境温度中，不能保证进入在线热处理机组时钢轨轨头表面温度在720℃以上，而且热处理喷风温度也较低，无法满足生产在线热处理钢轨对环境温度的工艺要求。