控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法技术

本发明专利技术涉及一种控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法，在热处理工艺的冷却入口处，钢轨头端的轨头两侧温度控制在720

【技术实现步骤摘要】
控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法


[0001]本专利技术涉及一种钢轨热处理组织性能控制方法，具体涉及一种控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法。

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，对热处理钢轨的组织性能均匀性提出更高要求。由于钢轨生产线自身特点，钢轨在轧制等过程中以“卧倒”形式进行，钢轨轨头一侧贴靠辊道，此生产特点造成轨头该侧温度相对另一侧温度较低，钢轨轨头存在低温侧和高温侧现象，导致钢轨经过热处理后轨头两侧组织性能不均匀。钢轨组织性能不均匀会引起磨损不均匀，导致钢轨局部应力集中，形成剥离掉块，缩减钢轨使用寿命。如果钢轨低温侧的温度过低，则容易出现马氏体等不合组织，影响行车安全。因此，提高热处理后轨头两侧的组织性能均匀性是非常必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法，保证钢轨热处理后轨头两侧组织均为珠光体，轨头两侧硬度差值控制在10HBW以内。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法，在热处理工艺的冷却入口处，钢轨头端的轨头两侧温度控制在720
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760℃；冷却过程分为两个阶段，第一阶段轨头两侧冷却速度相同，第二阶段轨头两侧的冷却速度不同且均低于第一阶段冷却速度；在冷却出口处，钢轨头端轨头两侧温度控制在490
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520℃。
[0005]上述的控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法，所述冷却第一阶段是指：钢轨头端开始冷却至钢轨头端轨头两侧温度冷却到540
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560℃；冷却第二阶段是指：第一阶段结束至热处理工艺冷却完毕。
[0006]上述的控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法，所述冷却第一阶段中，轨头两侧冷却速度为2.0
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3.0℃/s；冷却第二阶段中，轨头高温侧冷却速度为1.5
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2.5℃/s，轨头低温侧冷却速度为1.0
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2.0℃/s。
[0007]上述的控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法，为满足冷却和温度控制，将轨头两侧的冷却机组按照机组数进行分段设置；轨头高温侧冷却机组的前三分之二机组用于该轨头侧第一阶段冷却，水压力为3.0
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5.0bar；后三分之一机组用于该轨头侧的第二阶段冷却，水压力为2.0
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4.0bar；轨头低温侧冷却机组的前二分之一机组用于该轨头侧第一阶段冷却，水压力为3.0
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5.0bar；后二分之一机组用于该轨头侧第二阶段冷却，水压力为1.5
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3.0bar。
[0008]上述的控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法，热处理工艺采用全长余热淬火。
[0009]原理分析：钢轨余热淬火强化的本质是在珠光体转变过程中，提高冷却速度，形成细小片间距的珠光体组织，从而提高强度。
[0010]如果钢轨头端两侧温度低于720℃，由于钢轨尾端有温降，会造成钢轨尾端在热处理时低于690℃，在热处理前就发生组织转变而形成粗大片层珠光体；如果钢轨头端两侧温度高于760℃，需要增大整体冷却强度来保证钢轨在冷却出口温度，这样会造成钢轨轨形变差。钢轨入口温度需要维持在720
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760℃，既可以避免钢轨尾部形成粗大珠光体，也可以降低整体的冷却强度，保持良好轨形。钢轨头端两侧温度在冷却出口处温度低于490℃，容易使钢轨产生马氏体等异常组织；钢轨头端两侧温度在冷却出口处温度高于520℃，会导致钢轨性能下降。因此，钢轨头端两侧温度在冷却出口处温度需控制在490
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520℃。
[0011]在冷却第一阶段，如果轨头两侧冷速低于2.0℃/s，会造成过冷度较小，形成较大片间距珠光体而导致硬度下降；如果轨头两侧冷速大于3.0℃/s，容易生成异常组织。因此，冷却第一阶段轨头两侧冷速需控制在2.0
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3.0℃/s。在冷却第二阶段，如果轨头高温侧冷速低于1.5℃/s，钢轨内部热量不能充分散失、冷却强度小而造成轨头该侧内部性能偏低；如果轨头高温侧冷速高于2.5℃/s，会造成轨头该侧表层温度过低，容易生成异常组织。轨头低温侧由于温度偏低，相对于轨头高温侧，轨头低温侧冷速需要整体降低。如果该侧的冷速低于1.0℃/s，钢轨内部热量不能充分散失、冷却强度小而造成轨头该侧内部性能偏低；如果该侧的冷速高于2.0℃/s，会造成轨头该侧表层温度过低，容易导致异常组织生成。因此，冷却第一阶段中，轨头两侧冷却速度为2.0
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3.0℃/s；冷却第二阶段中，轨头高温侧冷却速度为1.5
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2.5℃/s，轨头低温侧冷却速度为1.0
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2.0℃/s。
[0012]由于轨头两侧的冷却需要分为两个冷却阶段，相应的，轨头两侧的冷却机组水压分为两段进行设置；另外由于轨头两侧温度变化不同步，轨头两侧的冷却机组分段长度是不相同的；轨头高温侧的冷却机组前三分之二对应轨头高温侧第一冷却阶段，后三分之一对应轨头高温侧第二阶段冷却过程；由于轨头低温侧温度偏低，该侧第一阶段冷却对应的冷却机组长度需要缩短，轨头低温侧的冷却机组前二分之一对应轨头低温侧第一冷却阶段，后二分之一对应轨头低温侧第二阶段冷却过程。实践表明，这样的分段设置能够满足轨头两侧温度变化要求，同时水压调整的区间较大。大量调试数据表明，轨头高温侧的冷却机组前三分之二的水压力为3.0
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5.0bar，轨头高温侧的冷却机组后三分之一的水压力为2.0
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4.0bar；轨头低温侧的冷却机组前二分之一的水压力为3.0
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5.0bar，轨头低温侧的冷却机组后二分之一的水压力为1.5
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3.0bar，能够满足轨头两侧相应的冷却速度要求。
[0013]本专利技术的有益效果为：本专利技术能够有效控制钢轨在线热处理后的轨头两侧组织性能均匀性，使得钢轨轨头两侧组织均为珠光体，轨头两侧硬度差值控制在10HBW以内，且不需额外增加成本，工艺简单，便于实施，具有良好的实用性。
附图说明
[0014]图1是本专利技术实施例1中热处理后轨头高温侧金相组织；图2是本专利技术实施例1中热处理后轨头低温侧金相组织；图3是本专利技术实施例2中热处理后轨头高温侧金相组织；图4是本专利技术实施例2中热处理后轨头低温侧金相组织；
图5是本专利技术实施例3中热处理后轨头高温侧金相组织；图6是本专利技术实施例3中热处理后轨头低温侧金相组织；图7是本专利技术实施例4中热处理后轨头高温侧金相组织；图8是本专利技术实施例4中热处理后轨头低温侧金相组织；图9是本专利技术实施例5中热处理后轨头高温侧金相组织；图10是本专利技术实施例5中热处理后轨头低温侧金相组织。
具体实施方式
[0015]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。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法，其特征在于：在热处理工艺的冷却入口处，钢轨头端的轨头两侧温度控制在720
‑
760℃；冷却过程分为两个阶段，第一阶段轨头两侧冷却速度相同，第二阶段轨头两侧的冷却速度不同且均低于第一阶段冷却速度；在冷却出口处，钢轨头端轨头两侧温度控制在490
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520℃。2.如权利要求1所述的控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法，其特征在于：冷却第一阶段是指：钢轨头端开始冷却至钢轨头端轨头两侧温度冷却到540
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560℃；冷却第二阶段是指：冷却第一阶段结束至热处理工艺冷却完毕。3.如权利要求1或2所述的控制热处理钢轨轨头两侧组织性能均匀性的方法，其特征在于：所述冷却第一阶段中，轨头两侧冷却速度为2.0
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3.0℃/s；冷却第二阶段中，轨头高温侧冷却速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志杰，李玉谦，李钧正，顾双全，武东东，易洪武，侯钢铁，
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：