一种微合金过共析钢轨及其制备方法技术

本发明专利技术涉及共析钢轨制备技术领域，公开了一种微合金过共析钢轨及其制备方法。以所述微合金过共析钢轨的总重量为基准，所述微合金过共析钢轨含有0.8

【技术实现步骤摘要】
一种微合金过共析钢轨及其制备方法


[0001]本专利技术涉及过共析钢轨制备
，具体涉及一种微合金过共析钢轨及其制备方法。

技术介绍

[0002]大秦铁路，是中国华北地区一条连接山西省大同市与河北省秦皇岛市的国铁货运专线铁路，也是中国首条煤运通道专线铁路。单列列车最大牵引重量为3万吨，年运量达到4.5亿吨以上，是世界列车开行密度最高、运行速率最快、运输效率最优以及单条铁路运量最大等世界多项重载铁路记录。
[0003]为了满足铁路高运量、大密度、高速度的运输需求，必然要求强度级别最高、韧性最好、抗疲劳性能更优的钢轨钢。因此，亟需提供一种综合性能优异，使用寿命长，能满足世界运量最大铁路用需求的钢轨。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的钢轨存在焊接及组织缺陷，导致钢轨的强度、韧性、抗疲劳性能不能满足现有重载铁路用钢轨需求的问题，提供一种微合金过共析钢轨及其制备方法，该方法通过微合金化，优化钢轨的化学成分，提高钢轨的综合性能；同时，在制备钢轨的过程中，不进行在线热处理过程，有效解决了钢轨的焊接及组织问题，在提高钢轨强度和韧性指标的同时，大幅提高钢轨的使用寿命，满足世界运量最大铁路用钢轨需求。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种微合金过共析钢轨，以所述微合金过共析钢轨的总重量为基准，所述微合金过共析钢轨含有0.8-1.2重量％的C、0.1-0.8重量％的Si、0.4-1.3重量％的Mn、0.002-0.02重量％的P、0.001-1.2重量％的Cr、0.001-0.12重量％的V、0.07-0.6重量％的Mo、0.001-0.004重量％的Al、余量的Fe和S以及不可避免的杂质。
[0006]优选地，以所述微合金过共析钢轨的总重量为基准，所述微合金过共析钢轨含有0.9-1重量％的C、0.4-0.6重量％的Si、0.8-1重量％的Mn、0.005-0.017重量％的P、0.1-1.1重量％的Cr、0.06-0.11重量％的V、0.07-0.6重量％的Mo、0.001-0.004重量％的Al、余量的Fe和S以及不可避免的杂质。
[0007]优选地，所述微合金过共析钢轨中氢的含量≤2ppm。
[0008]优选地，所述微合金过共析钢轨中氧的含量≤20ppm。
[0009]优选地，所述微合金过共析钢轨中氮的含量≤60ppm。
[0010]优选地，所述微合金过共析钢轨中Sn的含量为0.001-0.02重量％。
[0011]优选地，所述微合金过共析钢轨中Cu的含量为0.05-0.15重量％。
[0012]优选地，所述微合金过共析钢轨中As的含量为0.01-0.02重量％。
[0013]本专利技术另一方面提供了一种前文所述的微合金过共析钢轨的方法，该方法包括转
炉冶炼或电炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、保护浇铸、冷却、加热炉加热、万能轧制和后处理。
[0014]优选地，在加热炉加热过程中，钢坯加热温度为1200-1300℃；均热段保温时间为150-240min。
[0015]优选地，所述后处理包括矫直、探伤和加工。
[0016]本专利技术通过微合金化，优化钢轨的化学成分，提高钢轨的综合性能；同时，在制备钢轨的过程中，钢轨经保护浇铸、钢坯奥氏体均匀化、万能轧制后，直接进入冷床冷却，能够有效解决钢轨焊接及组织问题。本专利技术得到的钢轨，抗拉强度≥1350MPa，延伸率≥10％，全断面组织均为珠光体+2％以内的二次渗碳体，滚动接触疲劳寿命≥20万次，特别适宜年运量≥4亿吨的线路使用。
附图说明
[0017]图1是拉伸和金相试样取样位置示意图。
具体实施方式
[0018]以下结合附图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。
[0019]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0020]过共析钢轨在采用现有在线热处理工艺中，因轨腰未进行喷风冷却，难以有效抑制轨腰网状二次渗碳体的析出。过共析钢轨焊接过程中，会经历加热至奥氏体化，然后再经历相变冷却过程。焊接冷却过程中，因无法提供有效的加速冷却装置，组织极易出现网状二次渗碳体组织。针对现有在线热处理过共析钢轨存在的诸多问题，专利技术人采用微合金化，同时省去在线热处理过程，合理设计专利技术了微合金化热轧过共析钢轨的成分及生产方法，有效解决了过共析钢轨的焊接及组织问题，使其能够满足现有重载铁路用钢轨需求。
[0021]本专利技术一方面提供了一种微合金过共析钢轨，以所述微合金过共析钢轨的总重量为基准，所述微合金过共析钢轨含有0.8-1.2重量％的C、0.1-0.8重量％的Si、0.4-1.3重量％的Mn、0.002-0.02重量％的P、0.001-1.2重量％的Cr、0.001-0.12重量％的V、0.07-0.6重量％的Mo、0.001-0.004重量％的Al、余量的Fe和S以及不可避免的杂质。
[0022]本专利技术通过微合金化，在钢轨中加入适量的微合金，能够提高钢轨的综合性能。
[0023]在一种优选实施方式中，以所述微合金过共析钢轨的总重量为基准，所述微合金过共析钢轨含有0.9-1重量％的C、0.4-0.6重量％的Si、0.8-1重量％的Mn、0.005-0.017重量％的P、0.1-1.1重量％的Cr、0.06-0.11重量％的V、0.07-0.6重量％的Mo、0.001-0.004重量％的Al、余量的Fe和S以及不可避免的杂质。
[0024]本专利技术得到的微合金过共析钢轨中含有氢、氧、氮等气体成分，为了提高钢轨的综合性能，需要将这些化学成分的含量控制在较小的范围内。
[0025]在本专利技术中，所述微合金过共析钢轨中氢的含量≤2ppm。在优选实施方式中，所述微合金过共析钢轨中氢的含量≤1.8ppm。
[0026]在本专利技术中，所述微合金过共析钢轨中氧的含量≤20ppm。在优选实施方式中，所述微合金过共析钢轨中氧的含量≤18ppm。
[0027]在本专利技术中，所述微合金过共析钢轨中氮的含量≤60ppm。在优选实施方式中，所述微合金过共析钢轨中氮的含量≤58ppm。
[0028]本专利技术得到的微合金过共析钢轨中含有Sn、Cu、As等残余元素，为了提高钢轨的综合性能，需要将这些残余元素的含量控制在适当的范围内。
[0029]在本专利技术中，所述微合金过共析钢轨中Sn的含量为0.001-0.02重量％。在具体实施方式中，所述微合金过共析钢轨中Sn的含量可以为0.001重量％、0.005重量％、0.01重量％、0.011重量％、0.012重量％、0.013重量％、0.014重量％、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微合金过共析钢轨，其特征在于，以所述微合金过共析钢轨的总重量为基准，所述微合金过共析钢轨含有0.8-1.2重量％的C、0.1-0.8重量％的Si、0.4-1.3重量％的Mn、0.002-0.02重量％的P、0.001-1.2重量％的Cr、0.001-0.12重量％的V、0.07-0.6重量％的Mo、0.001-0.004重量％的Al、余量的Fe和S以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的微合金过共析钢轨，其特征在于，以所述微合金过共析钢轨的总重量为基准，所述微合金过共析钢轨含有0.9-1重量％的C、0.4-0.6重量％的Si、0.8-1重量％的Mn、0.005-0.017重量％的P、0.1-1.1重量％的Cr、0.06-0.11重量％的V、0.07-0.6重量％的Mo、0.001-0.004重量％的Al、余量的Fe和S以及不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的微合金过共析钢轨，其特征在于，所述微合金过共析钢轨中氢的含量≤2ppm。4.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁俊，邹明，邓勇，李若曦，
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：