一种重载钢轨及其生产方法技术

本发明专利技术涉及钢轨领域，具体地，涉及一种重载钢轨及其生产方法。以所述重载钢轨的总重量为基准，所述重载钢轨含有0.8-1.1重量％的C、0.55-0.9重量％的Si、0.5-1重量％的Mn、0.2-0.75重量％的Cr、0.04-0.12重量％的V、≤0.01重量％的P和96.12-97.91重量％的Fe。本发明专利技术的重载钢轨具有更好的耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】
一种重载钢轨及其生产方法
本专利技术涉及钢轨领域，具体地，涉及一种重载钢轨及其生产方法。
技术介绍
铁路运输具有稳定、安全、廉价、高效的特点，是国民经济发展的大动脉。我国自然资源丰富，对铁路运输依赖程度高。进入21世纪以来中国铁路交通运输高速发展。2009年底全国运用铁路总里程达到86000km，中国已成为世界上拥有最长运营铁路的国家之一。预计在2020年中国运营铁路总里程将到达120000km，包括16000km客运专用铁路。我国铁路货运特点是大轴重、专一运输、地理环境复杂等，例如大秦铁路、溯黄铁路，其年运量分别达到了4.4亿吨和2.3亿吨。随着车速及轴重的增加，轮轨承受着前所未有的摩擦力，它们的磨损变得越来越严重。通过对中国部分铁路上轮轨伤损的研究发现，重载线路钢轨伤损以局部磨损为主，尤其是在小半径弯道及道岔处，占到了重载线路伤损总量的80％以上。在轨头出现严重的磨损会导致钢轨压溃，最终酿成严重的事故。所以需要铁路养护人员时刻巡视线路钢轨使用情况，出现问题需及时更换。如果重载线路钢轨耐磨性能差，那么无疑会增加铁路养护人员的劳动强度和钢轨更换的频次，大大提高了的线路运行的人工和经济成本。由于重载线路轴重较大，各国多采用75kg/m以上大断面珠光体钢轨布设线路，由于钢轨断面较大在轧制和热处理过程中容易出现淬透不足、回升温度高等因素引起的硬化层深度不够的问题，导致钢轨硬度不够且耐磨性能差，因此急需研究出一种具有优良耐磨性能的重载钢轨。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有的重载钢轨耐磨性能不够好的问题，提供一种具有更好的硬度和更优良的耐磨性能的重载钢轨及其制备方法。本专利技术提供了一种重载钢轨，以该重载钢轨的总重量为基准，该重载钢轨含有0.8-1.1重量％的C、0.55-0.9重量％的Si、0.5-1重量％的Mn、0.2-0.75重量％的Cr、0.04-0.12重量％的V、≤0.01重量％的P和96.12-97.91重量％的Fe。本专利技术还提供了一种重载钢轨生产方法，该方法包括以下步骤：(1)转炉冶炼：将铁水预处理后进行转炉冶炼，并将转炉终点控制为：C含量大于0.15重量％，P含量小于0.012重量％，出钢温度为1600-1660℃；(2)脱氧合金化：在转炉出钢的同时进行合金化，并控制该合金化后的成分为：C含量为0.70-0.79重量％、Si含量为0.4-0.5重量％、Mn含量为0.45-0.49重量％、Cr含量为0.15-0.19重量％以及V含量为0.03-0.039重量％，并且在合金化之后向钢液中加入脱氧剂进行脱氧；(3)LF炉精炼：将脱氧合金化所得钢液在LF炉中进行精炼并控制出站钢液中各成分重量含量满足：C含量为0.8-1.1重量％，Si含量为0.55-0.9重量％，Mn含量为0.5-1重量％，Cr含量为0.2-0.75重量％以及V含量为0.04-0.12重量％；(4)RH真空处理：在RH炉中对钢液成分进行微调，使各成分的含量达到目标值。本专利技术的专利技术人在研究过程中发现，在经典的mm磨损试验机上开展载荷980N、转速200转/分、循环10万次的磨损试验时，目前铁路主要使用的钢轨磨损量都在0.4g以上，并且磨损表面都有明显挤出脊或沟槽等磨粒磨损特征。由此，本专利技术的专利技术人经过深入的研究发现，通过优化合金成分，例如在现有珠光体钢轨含碳量的基础上增加C形成过共析钢，并配合适量的Si、Mn元素及采用V、Cr复合微合金化，可以让钢轨轨头组织细化，硬度提高，淬硬层更深，从而大大提高耐磨性能。更进一步地，优选配合适当的热处理工艺，例如轧制钢轨后利用轧制余热采用不同冷却速度的多阶段热处理方式获得耐磨性能更好的显著优于现有品种的重载钢轨。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是实施例1所生产重载钢轨A进行磨损试验之后的SEM电镜照片。图2是实施例2所生产重载钢轨B进行磨损试验之后的SEM电镜照片。图3是实施例3所生产重载钢轨C进行磨损试验之后的SEM电镜照片。图4是对比例1所生产重载钢轨D进行磨损试验之后的SEM电镜照片。图5是对比例2所生产重载钢轨E进行磨损试验之后的SEM电镜照片。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种重载钢轨，以该重载钢轨的总重量为基准，该重载钢轨含有0.8-1.1重量％的C、0.55-0.9重量％的Si、0.5-1重量％的Mn、0.2-0.75重量％的Cr、0.04-0.12重量％的V、≤0.01重量％的P和96.12-97.91重量％的Fe。本专利技术的专利技术人经过深入的研究发现，通过优化合金成分，使钢轨的成分含量满足上述范围时，可以使钢轨轨头组织细化，硬度提高，淬硬层更深，从而大大提高耐磨性能。进一步优选地，所述重载钢轨的成分含量满足：以该重载钢轨的总重量为基准，该重载钢轨含有0.85-0.95重量％的C、0.55-0.75重量％的Si、0.75-0.85重量％的Mn、0.35-0.50重量％的Cr、0.045-0.095重量％的V、≤0.01重量％的P和96.845-97.455重量％的Fe。在本专利技术中，所述重载铁路钢轨的金相组织主要为珠光体组织。在本专利技术中，由于本专利技术的重载铁路钢轨具有更高的耐磨性能，因此特别适用于75kg/m及以上的大断面钢轨布设线路。本专利技术还提供了一种重载钢轨生产方法，该方法包括以下步骤：(1)转炉冶炼：将铁水预处理后进行转炉冶炼，并将转炉终点控制为：C含量大于0.15重量％，P含量小于0.012重量％，出钢温度为1600-1660℃；(2)脱氧合金化：在转炉出钢的同时进行合金化，并控制该合金化后的成分为：C含量为0.70-0.79重量％、Si含量为0.4-0.5重量％、Mn含量为0.45-0.49重量％、Cr含量为0.15～0.19重量％以及V含量为0.03-0.039重量％，并且在合金化之后向钢液中加入脱氧剂进行脱氧；(3)LF炉精炼：将脱氧合金化所得钢液在LF炉中进行精炼并控制出站钢液中各成分重量含量满足：C含量为0.8-1.1重量％，Si含量为0.55-0.9重量％，Mn含量为0.5-1重量％，Cr含量为0.2-0.75重量％以及V含量为0.04-0.12重量％；(4)RH真空处理：在RH炉中对钢液成分进行微调，使各成分的含量达到目标值。在步骤(1)中，在进行转炉冶炼之前需要对铁水进行预处理。所述预处理使得进入转炉冶炼的铁水最好能够满足S≤0.014重量％且As≤0.025重量％，优选地，S≤0.010重量％，As≤0.020重量％。在步骤(1)中，所述转炉冶炼使用增碳法进行，所用的增碳剂可以为无烟煤和/或沥青胶，优选为无烟煤。在步骤(1)中，所述转炉冶炼需要对终点进行特别的控制，以使得出钢的温度为1600-1660℃，优选为1640-1660℃；以钢液总重量为基准的C含量大于0.15重量％；以钢液总重量为基准的P含量小于0.012重量％，优选小于0.010重量％。在步骤(2)中，在转炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重载钢轨，其特征在于，以该重载钢轨的总重量为基准，该重载钢轨含有0.8‑1.1重量％的C、0.55‑0.9重量％的Si、0.5‑1重量％的Mn、0.2‑0.75重量％的Cr、0.04‑0.12重量％的V、≤0.01重量％的P和96.12‑97.91重量％的Fe。

【技术特征摘要】
1.一种重载钢轨生产方法，以该重载钢轨的总重量为基准，该重载钢轨含有0.85-0.95重量％的C、0.55-0.75重量％的Si、0.75-0.85重量％的Mn、0.35-0.50重量％的Cr、0.045-0.095重量％的V、≤0.01重量％的P和96.845-97.455重量％的Fe，所述重载铁路钢轨的金相组织为珠光体组织，该方法包括以下步骤：(1)转炉冶炼：将铁水预处理后进行转炉冶炼，并将转炉终点控制为：C含量大于0.15重量％，P含量小于0.012重量％，出钢温度为1600-1660℃；(2)脱氧合金化：在转炉出钢的同时进行合金化，并控制该合金化后的成分为：C含量为0.70-0.79重量％、Si含量为0.4-0.5重量％、Mn含量为0.45-0.49重量％、Cr含量为0.15-0.19重量％以及V含量为0.03-0.039重量％，并且在合金化之后向钢液中加入脱氧剂进行脱氧；(3)LF炉精炼：将脱氧合金化所得钢液在LF炉中进行精炼并控制出站钢液中各成分重量含量满足：C含量为0.85-0.95重量％，Si含量为0.55-0...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪渊，邹明，郭华，邓勇，韩振宇，宁雄显，陈崇木，袁俊，武月春，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51