[发明专利]一种耐隧道环境腐蚀热处理钢轨制造方法

说明书

本发明公开了一种热处理耐腐蚀钢轨的生产方法，该方法包括以下步骤：钢坯冶炼及连铸；铸坯缓冷；对钢坯进行加热，设计总加热时间≥3.5小时；钢轨开轧制温度控制在1080～1150℃，终轧温度960～940℃；轧后进行热处理，冷却速度2.3～2.6℃/s。本发明制造的钢轨布氏硬度大于340(HBW)，抗拉强度大于1180(Rm/MPa)，钢轨具有高强度和耐隧道腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及冶金及金属材料技术领域，尤其涉及一种耐隧道环境腐蚀热处理钢轨制造方法。

背景技术

钢轨暴露在不同的环境中会发生不同的腐蚀情况，在干燥、风沙、潮湿、闷热的地区，钢轨的腐蚀状态各不一样。我国幅员辽阔，气候条件和工业发展程度各不一样，因此，腐蚀的情况也不同。自然环境中的水、空气、酸、碱、盐、各类污染物等都是引起金属腐蚀的重要条件，然而在隧道线路中，钢轨及周围金属始终受潮湿空气影响，当列车通过时，湿润的空气受列车影响在隧道内产生对流，加速钢轨以及周围金属腐蚀速度，严重时甚至会威胁到人身安全。目前我国隧道用钢轨腐蚀严重。对京原线曲线里程K28+550～K29+50m隧道内钢轨进行腐蚀行为分析。选用60N U75V热处理钢轨，从隧道内钢轨锈蚀情况来看，由于隧道内存在渗水情况，钢轨的外股内侧轨腰、轨底发生了腐蚀，生成疏松的锈层，这种锈层在轮轨周期性载荷的作用下脱落，并在很短时间内(小于30天)生成新的锈层，呈现“剥洋葱”式继续脱落。

目前我国普通铁路按照2006年出版，2019年重新修订并施行的《铁路线路修理规则》进行线路钢轨维护，高速铁路采用2011年10月试行的《高速铁路无砟道线路维修规则》进行钢轨养护，对钢轨腐蚀性能有明确的规定，如表1所示。

表1国内钢轨维修规则

根据《铁路线路修理规则》的标准，高速线路钢轨经除锈后轨底厚度不足8mm或轨腰厚度不足12mm判为重伤，需要下线；重载铁路轨底厚度不足8mm或轨腰厚度不足14mm，就要判为轻伤，U75V热处理上线一年时，轨腰厚度为15.6mm(北京工务段)，接近轻伤。

目前在提高隧道钢轨的强度及耐蚀性上，还没有相对较成熟的、完全可以工业化的材料品种和应用技术。本发明基于这个目的开发铁路隧道用耐腐蚀钢轨。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐隧道环境腐蚀热处理钢轨制造方法，所制造的钢轨布氏硬度大于340(HBW)，抗拉强度大于1180(Rm/MPa)，延伸率≥10％。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种耐隧道环境腐蚀热处理钢轨制造方法，所用钢轨钢的化学成分于按质量百分比含量计包括：C+S i+Mn：1.8～2.3％；Cu+N i+Cr：0.7～1.0％；其制造方法包括以下步骤：铁水预处理—转炉冶炼—LF精炼—VD真空处理—连铸—缓冷—加热—轧制—热处理—矫直-入库；经过连铸的钢坯需在缓冷设备经过48h缓冷工艺，方可发至轨梁厂；

具体加热工艺如下表2：

表2

采用万能法轧制钢轨，开轧制温度控制在1080～1150℃，终轧温度960～940℃。使用喷风冷却，开始温度为740～790℃，结束温度480～520℃，冷却速率为2.3～2.6℃/s。

进一步的，因故停轧时，炉内温度应低于1080℃。

进一步的，钢轨布氏硬度大于340(HBW)，抗拉强度大于1180(Rm/MPa)，延伸率≥10％。

进一步的，钢坯表面必须经高压水除鳞。

进一步的，钢轨矫直温度不得超过60℃，经矫直后的钢轨应平直，不得有波浪弯，硬弯和明显的扭曲，且只允许辊矫一次。