一种耐混凝土腐蚀的槽型钢轨及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种耐混凝土腐蚀的热轧槽型钢轨，各组分及其所占质量百分比包括：C 0.62～0.80％、Mn 0.60～1.30％、Si 0.40～0.90％、S≤0.025％、P≤0.025％、Cu≤0.6％、Cr≤0.6％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术通过优化成分及生产工艺，生产出耐混凝土腐蚀的槽型钢轨，满足热轧槽型钢轨耐蚀性能要求，且涉及的生产工艺简单，制备成本低，适合推广应用。

A Channel Rail Resistant to Concrete Corrosion and Its Production Method

The present invention discloses a hot-rolled groove rail resistant to concrete corrosion. The components and their mass percentages include: C 0.62-0.80%, Mn 0.60-1.30%, Si 0.40-0.90%, S < 0.025%, P < 0.025%, Cu < 0.6%, Cr < 0.6%, and the rest are Fe and inevitable impurities. By optimizing the composition and production process, the groove rail with corrosion resistance to concrete is produced, which meets the requirements of corrosion resistance of hot-rolled groove rail. The production process involved is simple and the preparation cost is low, and is suitable for popularization and application.

【技术实现步骤摘要】
一种耐混凝土腐蚀的槽型钢轨及其生产方法
本专利技术属于钢铁冶金及材料领域，具体涉及一种耐混凝土腐蚀的槽型钢轨及其生产方法。
技术介绍
现代有轨电车是在传统有轨电车的基础上通过全面改造升级发展起来的一种先进交通方式，是重要的城市轨道交通方式之一。现代有轨电车作为一种新型绿色中、低运量公共交通系统，具有节能环保、舒适安全、运营灵活、成本适宜的特征，特别适用于特大城市轨道交通延伸或补充以及中等城市骨干公共交通工具。依据我国城市轨道交通网络规划，全国有轨电车的远期规划线路已将近5000公里，在2020年前将要建设的线路超过2500公里，总投资将达3000亿，目前全国超过50个大中城市计划布局有轨电车线路。现代有轨电车轨道使用的是槽型钢轨，采用钢轨埋入式的轨道结构，整个钢轨埋在混凝土路基内，只露出轨头踏面、沟槽和轨唇部分，钢轨换轨的技术难度和工程代价都非常大。由于槽型钢轨轨头以下部分是浇注在混凝土中，所以需要一种耐混凝土腐蚀的槽型钢轨，从而延长钢轨的使用寿命。在本专利技术提出之前，在公开的标准中关于热轧槽型钢轨没有提到混凝土腐蚀的问题。在本专利技术之前，国内外所公开的专利均没有涉及到槽型钢轨耐混凝土腐蚀的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种耐混凝土腐蚀的槽型钢轨，它在保证热轧槽型钢轨使用性能的基础上，可满足在混凝土中使用时的耐蚀性能，且涉及的制备方法简单、成本低，适合推广应用。为实现上述方案，本专利技术采用的技术方案为：一种耐混凝土腐蚀的热轧槽型钢轨，各组分及其所占质量百分比包括：C0.62～0.80％、Mn0.60～1.30％、Si0.40～0.90％、S≤0.025％、P≤0.025％、Cu≤0.6％、Cr≤0.6％，其余为Fe及不可避免的杂质。优选的，所述耐混凝土腐蚀的热轧槽型钢轨中，各组分及其所占质量百分比包括：C0.65～0.76％、Mn0.75～1.10％、Si0.45～0.85％、S≤0.020％、P≤0.020％、Cu0.20～0.50％、Cr0.20～0.60％，其余为Fe及不可避免的杂质。各组分作用机理如下：C；C是提高强度最经济有效的合金元素，随着碳含量的增加，材料强度不断提高，但塑性急剧降低，因此将C含量目标值控制在0.62～0.80％范围内，优化目标0.65～0.76％；Mn：Mn主要固溶于铁素体中以提高材料的强度，又是良好的脱氧剂和脱硫剂，含有一定量的锰可以消除或减弱钢因硫引起的脆性，Mn含量很高时，钢的抗氧化性能下降，因此Mn含量目标值控制在0.60～1.30％范围内，优化目标0.75～1.10％；Si：Si在钢中不形成碳化物，是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中，显著提高钢的弹性极限，可以提高抗蚀和抗高温氧化能力，因此Si含量控制在0.40～0.90％范围内，优化目标0.45～0.85％。P：P在钢中容易造成偏析恶化焊接性、显著降低钢的低温冲击韧性、提高脆性转变温度，故将P含量目标值控制P≤0.020％。S：S含量过高，会形成大量的MnS，MnS在钢液凝固时易在晶界析出，在热轧时被轧成带状夹杂，降低了钢材的延展性及韧性，S含量高时显著降低钢的冲击韧性，因此S含量目标值控制在≤0.020％。Cu：Cu是提高耐腐蚀性能的主要合金元素，钢中含有一定量的铜，能有效提高钢的耐腐蚀性能，但是Cu含量过高会引起晶间偏聚而导致晶界脆化，含铜量较高的钢在热加工时容易开裂，而且铜含量过高也会影响其焊接性能；因此将Cu含量目标值控制在≤0.6％范围内，优化目标0.20～0.50％。Cr：Cr是提高耐腐蚀性能的主要合金元素，Cr促使钢的表面形成钝化膜，当含有一定量的Cr时，显著提高钢的耐腐蚀性能，所以将Cr含量目标值控制在≤0.6％，优化目标0.20～0.60％。Cu与Cr的协同效应，可以改善基体表面膜的钝化能力，进而提高表面膜的电化学稳定性，从而使表面膜抵抗侵蚀破坏的能力增强。为了优化应用效果，铜铬的添加量按1:1添加即可。上述一种耐混凝土腐蚀的热轧槽型钢轨的制备方法，包括冶炼、轧制、复合矫直、精整等工艺。上述方案中，所述冶炼工艺包括铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、钢包炉精炼、真空处理、280×380mm方坯保护浇注步骤；其中转炉冶炼中，炉渣碱度控制在2.5～4.5，终点采用高拉补吹工艺，严防钢水过氧化，确保C-T协调出钢，出钢温度控制目标为1645～1675℃，出钢水1/4左右时，随钢流加入硅、锰等脱氧合金和增碳剂，钢水出至3/4时，合金、增碳剂全部加入。钢包炉精炼中，采用白渣操作，炉渣碱度按2-4控制，形成白渣后按目标成分调整化学成分；LF炉处理时间40-50min。真空处理中，真空度≤100Pa，纯真空处理时间≥15min。方坯保护浇注采用连铸工艺：大包至中包采用长水口，中间包至结晶器采用浸入式水口保护浇铸，采用结晶器电磁搅拌，电搅电流300～600A。上述方案中，所述轧制工艺的加热温度为1060℃～1180℃；开轧温度为1030～1100℃,保证在较低的温度下轧制，可以避免表面出现“铜脆”裂纹缺陷,有效保证所得钢材的力学性能等；终轧温度为810～930℃。上述方案中，所述冷却工艺为在冷床上进行带热预弯自然冷却。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1)本专利技术通过成分设计及生产工艺优化，生产出耐混凝土腐蚀的槽型钢轨，满足热轧槽型钢轨的使用性能和耐蚀性能要求；2)本专利技术涉及的合金添加量较少、合金成本低，制造工艺简单，并首次提出改善钢轨材料的耐混凝土腐蚀性能，具有重要的经济和社会效益。附图说明图1为本专利技术所述耐混凝土腐蚀的热轧槽型钢轨的生产流程示意图。图2为本专利技术实施例1所得轧槽型钢轨的金相组织图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1～5实施例1～5所述耐混凝土腐蚀的热轧槽型钢轨的生产流程示意图见图1，具体制备制备方法包括如下步骤：依次经过铁水脱硫、120吨转炉冶炼、吹氩、钢包炉精炼、真空处理、连铸、加热、轧制，主要步骤的参数为：转炉冶炼：炉渣碱度控制在2.5～4.5，出钢温度控制目标：1660±15℃，出钢水1/4左右时，随钢流加入硅、锰等脱氧合金和增碳剂，钢水出至3/4时，合金、增碳剂全部加入；钢包炉精炼：采用白渣操作，炉渣碱度按2-4控制，形成白渣后按目标成分调整化学成分；LF炉处理时间40-50min；真空处理：真空度≤100Pa，纯真空处理时间≥15min；连铸：大包至中包采用长水口，中间包至结晶器采用浸入式水口保护浇铸，采用结晶器电磁搅拌，电搅电流300～600A；加热：1060℃～1180℃；轧制：开轧温度1030～1100℃；终轧温度：810～930℃；冷却：在冷床上进行带热预弯自然冷却。实施例1～5所得钢材产品的化学成分见表1，表中所列化学成分的余量为Fe及不可避免的杂质。对比例1～2对比例1～2所述钢材的制备工艺与本专利技术实施例大致相同，具体成分和工艺参数区别分别见表1和表2。表1本专利技术各实施例及对比例所述钢材的化学组分及含量信息(wt％)实施例CSiMnPSCuCr实施例10.750.650.900.0110.0040.270.31实施例20.780.680.950.0150本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐混凝土腐蚀的热轧槽型钢轨，各组分及其所占质量百分比包括：C 0.62～0.80％、Mn 0.60～1.30％、Si 0.40～0.90％、S≤0.025％、P≤0.025％、Cu≤0.6％、Cr≤0.6％，其余为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种耐混凝土腐蚀的热轧槽型钢轨，各组分及其所占质量百分比包括：C0.62～0.80％、Mn0.60～1.30％、Si0.40～0.90％、S≤0.025％、P≤0.025％、Cu≤0.6％、Cr≤0.6％，其余为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的耐混凝土腐蚀的热轧槽型钢轨，其特征在于，各组分及其所占质量百分比包括：C0.65～0.76％、Mn0.75～1.10％、Si0.45～0.85％、S≤0.020％、P≤0.020％、Cu0.20～0.50％、Cr0.20～0.60％，其余为Fe及不可避免的杂质。3.权利要求1或2所述耐混凝土腐蚀的热轧槽型钢轨的制备方法，其特征在于，包括冶炼、轧制、复合矫直、精整工艺。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述冶炼工艺包括铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、钢包炉精炼、真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞敏，周剑华，朱敏，费俊杰，郑建国，欧阳珉路，赵国知，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42