高韧高纯净度道岔钢轨及其制备方法技术

本发明专利技术属于道岔钢轨的生产技术领域，具体涉及高韧高纯净度道岔钢轨及其制备方法。本发明专利技术所要解决的技术问题是提供一种高韧高纯净度道岔钢轨及其制备方法。钢轨化学成分按重量百分比计为：C 0.70～0.82％，Si 0.1～0.6％，Mn 0.6～1.3％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr≤0.20％，Nb 0.007～0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。制备方法为：将入炉铁水依次进行转炉冶炼

【技术实现步骤摘要】
高韧高纯净度道岔钢轨及其制备方法


[0001]本专利技术属于道岔钢轨的生产
，具体涉及高韧高纯净度道岔钢轨及其制备方法。

技术介绍

[0002]道岔作为铁路轨道连接和列车导向的关键部件和核心枢纽，在以高速和重载为主要特征的新的铁路运输环境下，必须进行全面更新和升级换代，开发出用于制造道岔的关键基础材料的道岔钢轨成为其中的首要任务之一。
[0003]对于高速铁路用道岔来说，其质量优劣直接影响列车运行速度和安全性。针对道岔轨在制作道岔存在“尖轨和心轨转换不足、位移大、转换阻力大”等突出问题，满足我国高速铁路发展对高速道岔钢轨的迫切需求，亟需全力开展道岔钢轨的研制工作。
[0004]对于重载铁路用道岔来说，由于重载铁路大轴重、高密度和大运量的运输工况构成了道岔极其严酷的运行条件，其磨耗和伤损速度和程度远高于普通线路同型号道岔，导致道岔的频繁更换。道岔的频繁更换不仅显著增加铁路部门的养护量及维护成本，同时还为行车安全带来隐患。道岔的服役性能除制造工艺外，主要取决于道岔钢轨的性能。目前，国内外重载道岔主要采用热轧空冷态供货，由道岔厂完成切铣加工及热处理。
[0005]采用二次加热离线热处理工艺，轨头部位硬化层深度较浅且随着深度增加，硬度加速递减，在服役时易产生过快磨耗及接触疲劳伤损；同时，道岔轨热处理过程中将发生弯曲，全长平直度难以保证；而且还显著增加了能源消耗，降低了道岔制造效率并带来环境污染。因此，研制强韧性更高、服役寿命更长、节能环保的高性能道岔轨迫在眉睫。
[0006]道岔钢轨，特别是尖轨，通常在转换轨端部加工为极薄的尖轨。为保证道岔钢轨的安全性和耐用性，道岔钢轨通常需要较高的韧性，以抵抗列车的冲击载荷。为保证道岔钢轨具备良好的韧性，内部需要较高的纯净度，以及更加细小弥散分布的夹杂物分布形态。
[0007]因此，现有轧制的普通碳素道岔钢轨难以满足国内外重载线路的发展需求，亟需一种高韧高纯净度道岔钢轨的生产方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高韧高纯净度的道岔钢轨及其制备方法。
[0009]本专利技术为解决上述技术问题采用技术方案是提供了高韧高纯净度的道岔钢轨。该钢轨化学成分按重量百分比计为：C0.70～0.82％，Si0.1～0.6％，Mn0.6～1.3％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr≤0.20％，Nb0.007～0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0010]本你专利技术还提供了上述高韧高纯净度道岔钢轨的制备方法，该方法包括如下步骤：将入炉铁水依次进行转炉冶炼
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小平台
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LF精炼
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RH真空处理
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浇铸得钢坯
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缓冷坑缓冷
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奥氏体均匀化
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轧制得钢轨
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热处理；所述转炉冶炼后钢水中C的质量含量为0.80～0.90％，Si0.30～0.40％，Mn0.85～0.95％，V≤0.05％，Cr≤0.05％；所述RH真空处理过程中向钢水中添加0.007～0.015％的Nb。
[0011]进一步地，所述入炉铁水中S的质量含量为0.008～0.012％。
[0012]进一步地，所述奥氏体均匀化的温度为1000℃～1300℃，时间为200～500min。
[0013]进一步地，所述轧制过程，钢坯在1000～1200℃开轧，经10～15道次轧制；轧制的终轧温度≤950℃。
[0014]进一步地，所述轧制过程的总变形量为80％～95％。
[0015]进一步地，所述热处理是将轧制后的钢轨利用余热进入热处理机组进行冷却，进入热处理机组的温度为700～800℃。
[0016]进一步地，所述热处理过程，钢轨进入热处理机组后，待钢轨的轨头和轨底中心部位在500～900℃施加冷却介质，其中，轨头踏面、轨头与轨底的中心冷速为1.0～3.0℃/s。
[0017]进一步地，所述冷却介质为压缩空气或水和空气的混合物；当冷却介质为水和空气的混合物时，空气和水的压缩比≤1:3。
[0018]进一步地，所述热处理过程中，钢轨冷却的终冷温度为400～600℃。
[0019]进一步地，钢轨经热处理后，自然冷却至100℃以下，采用立卧矫直机进行矫直。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术在转炉冶炼后使钢水中C的质量含量提高至0.80～0.90％，在RH真空处理过程中向钢水中添加0.007～0.015％的Nb，并结合本专利技术的轧制、热处理工艺，使制备得到的道岔钢轨相对于传统轧制的普通碳素热处理道岔钢轨而言，韧性更高，钢中夹杂物更加弥散纯净，使制得道岔钢轨A类夹杂物(硫化锰)≤1.5级，B类夹杂物(氧化铝类)≤0.5级，C类夹杂物(硅酸盐类)≤0.5级，D类夹杂物(球状氧化物类)≤0.5级，轨头冲击韧性≥30J，低温断裂韧性＞37MPa
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。本专利技术方法提高了道岔钢轨的韧性和纯净度，使钢轨的抗接触疲劳性能有大幅提升。
具体实施方式
[0022]具体的，本专利技术提供了高韧高纯净度道岔钢轨，该钢轨化学成分按重量百分比计为：C0.70～0.82％，Si0.1～0.6％，Mn0.6～1.3％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr≤0.20％，Nb0.007～0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0023]本专利技术道岔钢轨纯净度高，其中，钢轨中A类夹杂物(硫化锰)≤1.5级，B类夹杂物(氧化铝类)≤0.5级，C类夹杂物(硅酸盐类)≤0.5级，D类夹杂物(球状氧化物类)≤0.5级，同时，钢轨具有较高的韧性，轨头冲击韧性≥30J，低温断裂韧性＞37MPa
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。
[0024]具体的，本专利技术还提供了上述高韧高纯净度道岔钢轨的制备方法。该方法包括如下步骤：
[0025]将入炉铁水依次进行转炉冶炼
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小平台
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LF精炼
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RH真空处理
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浇铸得钢坯
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缓冷坑缓冷
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奥氏体均匀化
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轧制得钢轨
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热处理；所述转炉冶炼后钢水中C的质量含量为0.80～0.90％，Si0.30～0.40％，Mn0.85～0.95％，V≤0.05％，Cr≤0.05％；所述RH真空处理过程中向钢水中添加0.007～0.015％的Nb。
[0026]Nb在钢中具有阻止晶粒长大、抑制形变奥氏体再结晶及产生显著的沉淀强化作用。通常认为Nb阻止再结晶作用在中高碳钢中已经不存在，导致，Nb主要应用于低碳钢，本专利技术创造性地在RH真空处理过程中向钢水中添加0.007～0.015％的Nb，能够明显改善晶粒的粗化行为，提高钢轨的韧塑性。
[0027]本专利技术中，奥氏体均匀化的温度为1000℃～1300℃，时间为200本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高韧高纯净度道岔钢轨，其特征在于：化学成分按重量百分比计为：C 0.70～0.82％，Si 0.1～0.6％，Mn 0.6～1.3％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr≤0.20％，Nb 0.007～0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.权利要求1所述的高韧高纯净度道岔钢轨的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将入炉铁水依次进行转炉冶炼
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小平台
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LF精炼
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RH真空处理
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浇铸得钢坯
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缓冷坑缓冷
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奥氏体均匀化
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轧制得钢轨
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热处理；所述转炉冶炼后钢水中C的质量含量为0.80～0.90％，Si 0.30～0.40％，Mn0.85～0.95％，V≤0.05％，Cr≤0.05％；所述RH真空处理过程中向钢水中添加0.007～0.015％的Nb。3.根据权利要求2所述的高韧高纯净度道岔钢轨的制备方法，其特征在于：所述入炉铁水中S的质量含量为0.008～0.012...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁俊，邹明，邓勇，杨大巍，
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：