钢轨的制造方法和钢轨技术

本发明专利技术提出了一种始终稳定地形成焊缝部的焊接条件，该焊缝部是闪光对焊焊缝部与钢轨母材的硬度差和弯曲试验时的挠曲量在更好的范围内。在通过由闪光对焊形成的接缝部接合多个钢轨母材时，以1.50

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢轨的制造方法和钢轨


[0001]本专利技术涉及钢轨的制造方法，详细而言涉及利用闪光对焊接合多根钢轨母材而制造连续的长条钢轨的方法。另外，本专利技术特别涉及可以抑制从由闪光对焊形成的接缝部的断裂的长寿命钢轨的制造方法和钢轨。本专利技术的钢轨及其制造方法适用于在像货车重量重且急曲线多的海外矿山铁路那样的严酷的高轴负荷条件下使用的钢轨。

技术介绍

[0002]在以运输矿石等为主的高轴重铁路中，货车的车轴所承受的负荷远远高于客车，钢轨的使用环境也严酷。近年来，为了提高铁路运输效率，货车的载重正在进一步增加。应予说明，高轴重铁路是指列车、货车的载重大的(每1辆货车的载重例如150吨左右以上)铁路。
[0003]另外，在铺设钢轨时，考虑到钢轨在夏季暴露于高温时的膨胀的量，在钢轨相互的端面之间设置间隙。在列车、货车通过该间隙时，由于受到来自车轮的冲击，所以钢轨的端部容易磨损。对此，如果使用连续的长条钢轨(所谓的长钢轨)，则减少铺设钢轨时的间隙，因此抑制钢轨的端部的磨损，结果能够提高钢轨的耐用性。
[0004]因此，正在讨论高轴重铁路也使用长钢轨。这里，长钢轨是指通过闪光对焊将多根钢轨母材的端面彼此接合而形成全长200m以上的长条的钢轨。对于这样通过焊缝部接合的钢轨，在焊缝部的特性明显劣于钢轨母材的情况下，如果对钢轨施加弯曲变形，则焊缝部断裂。即，在焊缝部的特性明显劣于钢轨母材的情况下，由于列车、货车通过而焊缝部断裂成为问题。
[0005]因此，为了提高钢轨的焊接性，进行了各种研究。例如在专利文献1中公开了一种闪光对焊方法，规定了C、Si、Mn的优化和闪光对焊时的后期II闪光工序中的后期II闪光长度。
[0006]在专利文献2中公开了一种钢轨焊接部的冷却方法，规定了焊接钢轨后的该焊接部的冷却方法。
[0007]在专利文献3中公开了一种闪光对焊方法，在将介由绝缘体与设置有水冷配管的导体接触而冷却的电极配置于钢轨钢的头顶面和底面、并且将电极配置在钢轨长边方向接近面侧的端面间距为100mm以内后进行闪光对焊，用电极将刚焊接后的钢轨头部和钢轨长边方向的电极所夹的范围冷却，规定焊缝部的热影响宽度和软化宽度。
[0008]上述的专利文献1～3所记载的方法都是单独控制成分、闪光对焊时的镦锻量或冷却方法，对提高闪光对焊焊缝本身的特性没有记载。
[0009]对于该点，在专利文献4中提出了规定了闪光对焊焊缝部的硬度、挠曲量的钢轨。即，在专利文献4中，对于闪光对焊焊缝部与钢轨母材的硬度差和弯曲试验时的挠曲量，分别给出了适当的范围。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1：日本专利第5659965号公报
[0013]专利文献2：日本特开2010－188382号公报
[0014]专利文献3：日本特开2011－251335号公报
[0015]专利文献4：日本专利第5532789号公报

技术实现思路

[0016]通过限制上述的专利文献4中公开的闪光对焊焊缝部与钢轨母材的硬度差和弯曲试验时的挠曲量，可以抑制焊缝部的断裂。对于用于得到这样的焊缝部的方法，在专利文献4中与专利文献1～3所记载的方法同样，公开了控制成分组成、闪光对焊时的镦锻量和冷却。
[0017]然而，在上述现有的方法中，难以稳定地制造具有上述硬度差和挠曲量的闪光对焊焊缝部的钢轨，而不产生性能偏差。近年来，钢轨的使用环境更加严酷，为了提高钢轨的使用寿命，问题是不仅提高例如耐磨性、耐疲劳损伤性之类的钢轨本身的机械特性，而且抑制由闪光对焊形成的焊缝部的特性的降低。因此，需要严格限制焊接条件本身。
[0018]因此，本专利技术的目的在于提出一种始终稳定地形成焊缝部的焊接条件，与专利文献4中公开的范围相比，闪光对焊焊缝部与钢轨母材的硬度差和弯曲试验时的挠曲量在更好的范围内。而且，本专利技术可以稳定地提供与以往的钢轨的闪光对焊焊缝部相比闪光对焊焊缝部的特性更优异的钢轨。
[0019]专利技术人等为了解决上述问题，改变焊接热输入，制作钢轨的闪光对焊焊缝部，深入调查了该钢轨的硬度分布以及钢轨母材的硬度与焊缝部的硬度之差。其结果，专利技术人等发现通过将焊接热输入设为1.50
×
105kA2×
秒～4.50
×
105kA2×
秒，不仅闪光对焊焊缝部的特性提高，也抑制每个焊接的特性的偏差。
[0020]应予说明，焊接热输入由以下的式(1)求出。
[0021]焊接热输入(kA2×
秒)＝初始闪光工序中的热输入(kA2×
秒)+预热工序中的热输入(kA2×
秒)+后期闪光工序中的热输入(kA2×
秒)
···
(1)
[0022]这里，
[0023]初期闪光工序中的热输入＝初期闪光工序中的平均电流(kA)
×
初期闪光工序中的平均电流(kA)
×
初期闪光工序的时间(秒)
[0024]预热工序中的热输入＝Σ(第i次的预热工序中的平均电流(kA)
×
第i次的预热工序中的平均电流(kA)
×
第i次的预热工序的时间(秒))
[0025]其中，i为任意的整数，预热工序实施多次
[0026]后期闪光工序中的热输入＝后期闪光工序中的平均电流(kA)
×
后期闪光工序中的平均电流(kA)
×
后期闪光工序的时间(秒)
[0027]本专利技术是基于上述见解而完成的，其要旨如下。
[0028]1.一种钢轨的制造方法，在通过由闪光对焊形成的接缝部接合多个钢轨母材时，
[0029]以1.50
×
105kA2×
秒～4.50
×
105kA2×
秒的焊接热输入进行上述闪光对焊，上述钢轨母材具有如下成分组成：含有C：0.60～1.20质量％、Si：0.10～1.50质量％、Mn：0.10～1.50质量％和Cr：0.10～1.50质量％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。
[0030]2.根据上述1所述的钢轨的制造方法，其中，上述焊接后的从钢轨头部的表面到
2.5mm深度的表层部的上述钢轨母材与上述接缝部的硬度差的绝对值以维氏硬度计为20以下，且上述接缝部的挠曲量为20mm以上。
[0031]3.根据上述1或2所述的钢轨的制造方法，其中，上述成分组成还含有选自：V：0.30质量％以下、Cu：1.0质量％以下、Ni：1.0质量％以下、Nb：0.2质量％以下、Mo：0.5质量％以下、Al：0.07质量％以下、W：1.0质量％以下、B：0.005质量％以下和Ti：0.05质量％以下中的1种以上。
[0032]4.一种钢轨，是多个钢轨母材通过接缝部接合而成的，上述钢轨母材具有如下成分组成：含有C：0.60～1.20质量％、Si：0.10～1.50质量％、Mn：0.10～1.50质量％和Cr：0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种钢轨的制造方法，在通过由闪光对焊形成的接缝部接合多个钢轨母材时，以1.50
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105kA2×
秒～4.50
×
105kA2×
秒的焊接热输入进行所述闪光对焊，所述钢轨母材具有如下成分组成：含有C：0.60～1.20质量％、Si：0.10～1.50质量％，Mn：0.10～1.50质量％和Cr：0.10～1.50质量％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的钢轨的制造方法，其中，所述焊接后的从钢轨头部的表面到2.5mm深度的表层部的所述钢轨母材与所述接缝部的硬度差的绝对值以维氏硬度计为20以下，且所述接缝部的挠曲量为20mm以上。3.根据权利要求1或2所述的钢轨的制造方法，其中，所述成分组成还含有选自V：0.30质量％以下、Cu：1.0质量％以下、Ni：1.0质量％以下、Nb：0.2质量％以下、Mo：0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭塚直辉，松冈谅，本庄稔，冈本成夫，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：