一种提高热处理钢轨头尾温度均匀性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高热处理钢轨头尾温度均匀性的方法，属于钢轨轧制生产领域。钢轨热处理方式为在线全长余热淬火，包括轧制、感应加热、冷却环节；在钢轨热处理冷却过程中动态调整冷却介质压力，当钢轨头部到达冷却出口处时，冷却介质压力从初始设定值开始以线性方式降低，当钢轨尾部完全通过冷却出口时，冷却介质压力减小至目标值。本发明专利技术可有效控制热处理钢轨头尾温差，使热处理后钢轨头尾部温差控制在20℃以内，提高钢轨头尾组织性能的均匀性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种提高热处理钢轨头尾温度均匀性的方法


[0001]本专利技术涉及一种钢轨热处理生产控制方法，具体涉及一种提高热处理钢轨头尾温度均匀性的方法。

技术介绍

[0002]随着我国铁路运输事业的发展，牵引重量、行车速度、运输密度和年通过总重都有很大的提高，加大了钢轨的伤损。因此迫切需要提高钢轨强度，以增加钢轨的耐磨性。钢轨全长热处理是提高其强韧性的最有效、最经济的途径。全长热处理强化的机理就是在珠光体转变区域加快冷却，提高奥氏体转变的过冷度，使珠光体转变在更低的温度下进行，以获得强韧性兼备的精细片状珠光体组织。其前提是获得单一的珠光体组织，不得出现贝氏体和马氏体等有害组织，所以温度控制是钢轨热处理生产工艺的关键。钢轨全长在线余热淬火的工艺路径是轧制
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感应均热
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热处理。在轧制、热处理冷却过程中钢轨尾部滞留在空气中时间较长，热量损失较大，导致热处理后钢轨尾部温度与钢轨头部温度比较偏低，如果钢轨温度过低，容易出现马氏体等不合组织。另外钢轨热处理后头尾温度不均匀问题使得热处理工艺调整范围缩窄，增加了热处理工艺调整的难度。
[0003]现有技术和公开专利中较少涉及如何控制钢轨头尾温度均匀性或者改善效果不明显。如申请号为201910440761.1、201711403811.6、201710747477.X 等中国专利，主要涉及通长的冷却和温度控制，未对钢轨尾部进行特殊控制，无法提高钢轨头尾温度均匀性。申请号为202010339407.2的专利申请“百米热处理钢轨头尾温度控制方法”，通过控制钢轨铸坯尾部加热温度、均热温度比铸坯头部加热温度、均热温度分别高出20～40℃，但铸坯尾部增加的这部分热量与钢轨在整个轧制、热处理过程的中的热量损失相比很小，改善热处理后钢轨头尾温度均匀性效果不明显。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种提高热处理钢轨头尾温度均匀性的方法，可有效控制钢轨头尾温差，使热处理后钢轨头尾部温差控制在20℃以内。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：提高热处理钢轨头尾温度均匀性的方法，钢轨热处理方式为在线全长余热淬火，包括轧制、感应加热、冷却工序，在钢轨热处理冷却过程中动态调整冷却介质压力：当钢轨头部到达冷却出口处时，冷却介质压力从初始设定值开始降低，当钢轨尾部完全通过冷却出口时，冷却介质压力减小至目标值。
[0006]冷却介质压力从初始设定值以线性方式降至目标值。
[0007]冷却介质压力的目标值的大小是初始设定值的0.80
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0.90倍。
[0008]冷却介质压力的初始设定值是生产厂家根据钢轨规格、钢种等自行设置的关键工艺参数。整个过程通过热位移感应装置测定钢轨的位置。
[0009]所述钢轨为珠光体型钢轨，其主要化学成份按重量百分比计分别为：C：0.60～
0.90％、Si：0.10～1.00％、Mn：0.50～1.20％、微量合金元素以及不可避免的杂质。
[0010]本专利技术的原理为：在热处理过程中，钢轨头部先进入冷却区，尾部后进入冷却区，致使尾部在空气中滞留时间较长，热量损失较多，造成在热处理冷却后钢轨尾部温度与头部温度相比较低。为防止钢轨尾部热处理完后温度过低而形成异常组织，同时保证钢轨头尾组织性能的均匀性，需要减小钢轨尾部低温区域的冷却强度。实践表明，热处理完毕后钢轨温度从头部至尾部呈连续降低特点，因此对钢轨头部到尾部的冷却强度也应是连续减弱，即冷却介质压力从初始设定值连续降至某一目标值。冷却介质压力降低的目标值过小，会造成钢轨尾部冷速低，导致钢轨尾部强度不足；冷却介质压力降低的目标值过大，会造成钢轨尾部低温问题改善效果不明显。经实践表明，冷却介质的降低的目标值为压力初始设定值的0.80
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0.90倍，冷却介质压力降低采用线性方式，在保证钢轨通长温度连续性的基础上，既能缩小钢轨头尾温差，又能使钢轨尾部获得理想强度。
[0011]本专利技术的有益效果为：通过本专利技术可有效控制热处理钢轨头尾温差，使热处理后钢轨头尾部温差控制在20℃以内，提高钢轨头尾组织性能的均匀性。
具体实施方式
[0012]以下介绍本专利技术的优选实施例，使其技术方案更加清楚和便于理解。
[0013]实例1：60E1规格的R350LHT钢轨，其主要化学成份为：按重量百分比计，包括0.80％C、0.57％Si、1.19％Mn，余量为Fe、微量合金元素以及不可避免的杂质。
[0014]热处理过程中冷却介质压力，初始设定值为3.0bar，冷却介质为水雾；在冷却出口处在线测温仪对钢轨踏面温度进行连续测温。根据温度曲线知，钢轨头部一米处的踏面温度为540℃，钢轨尾部一米处的踏面温度降至512℃，头尾温差为28℃。
[0015]对钢轨实施动态冷却控制：当钢轨头部到达冷却出口处时，冷却控制系统自动调整冷却压力从初始设定值3.0bar开始线性降低，等钢轨尾部完全通过冷却出口时，冷却介质压力减小至目标值2.7bar，然后冷却控制系统自动调整冷却压力恢复至初始设定值3.0bar。整个过程通过热位移感应装置测定钢轨的位置。
[0016]对钢轨实施上述动态冷却控制后，通过在线测温仪的温度记录知，钢轨头部一米处的踏面温度为539℃，钢轨尾端一米处的温度为523℃，头尾温差为16℃。
[0017]在钢轨头尾一米处分别取样，进行组织性能观察和测量。结果显示头尾抗拉强度分别为1345Mpa和1352Mpa，踏面硬度分别为360HBW和364HBW，组织均为珠光体。
[0018]实例2：54E1规格的R350HT钢轨，其主要化学成份为：按重量百分比计，包括0.75％C、0.42％Si、1.09％Mn，余量为Fe、微量合金元素以及不可避免的杂质。
[0019]热处理过程中冷却介质压力初始设定值为2.8bar，冷却介质为水雾。在冷却出口处在线测温仪对钢轨踏面温度进行连续测温。根据温度曲线知，钢轨头部一米处的踏面温度为535℃，钢轨尾部一米处的踏面温度降至501℃，头尾温差34℃。
[0020]对钢轨实施动态冷却控制：当钢轨头部到达冷却出口处时，冷却控制系统自动调整冷却压力从初始设定值2.8bar开始线性降低，等钢轨尾部完全通过冷却出口时，冷却介
质压力减小至目标值2.4bar，然后冷却控制系统自动调整冷却压力恢复至初始设定值2.8bar。整个过程通过热位移感应装置测定钢轨的位置。
[0021]对钢轨实施上述动态冷却控制后，通过在线测温仪的温度记录知，钢轨头部一米处的踏面温度为536℃，钢轨尾端一米处的温度为521℃，头尾温差为15℃。
[0022]在钢轨头尾一米处分别取样，进行组织性能观察和测量。结果显示头尾抗拉强度分别为1305Mpa和1312Mpa，踏面硬度分别为356HBW和360HBW，组织均为珠光体。
[0023]实例3：50kg/m规格的U71Mn钢轨，其主要化学成份为：按重量百分比计，包括0.69％C、0.31％Si、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高热处理钢轨头尾温度均匀性的方法，钢轨热处理方式为在线全长余热淬火，包括轧制、感应加热、冷却环节，其特征在于，所述冷却工序，当钢轨头部到达冷却出口处时，冷却介质压力从初始设定值开始降低，当钢轨尾部完全通过冷却出口时，冷却介质压力减小至目标值。2.如权利要求1所述的一种提高热处理钢轨头尾温度均匀性的方法，其特征在于，冷却介质压力从初始设定值以线性方式降至目标值。3.如权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩健，韩志杰，李玉谦，李钧正，顾双全，武东东，杨正宗，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司邯郸分公司，
类型：发明
国别省市：