一种提高热处理钢轨踏面硬度的方法技术

本发明专利技术涉及一种提高热处理钢轨踏面硬度的方法，属于钢轨轧制生产技术领域。技术方案是：冷却入口温度控制在750

【技术实现步骤摘要】
一种提高热处理钢轨踏面硬度的方法
[0001]

[0002]本专利技术涉及一种提高热处理钢轨踏面硬度的方法，属于冶金行业钢轨轧制生产


技术介绍

[0003]在线余热淬火是提升钢轨硬度性能最为经济有效的热处理方法，常见的冷却介质有水、压缩空气和气雾混合，主要生产流程为加热—轧制—热处理。通过热处理，细化珠光体片层间距，从而提升钢轨硬度性能。细化珠光体片间距需要增加钢轨冷却速度，而增加冷却强度最直接最有效的办法是加大冷却介质压力。在以水为介质的在线热处理生产过程中，当钢轨表面氧化铁皮较大较多时（氧化铁皮最大尺寸超过5mm、表面积占比超过5%），增加水压容易使钢轨在氧化铁皮处产生马氏体等不合格组织。实际生产中，当钢轨的踏面氧化铁皮最大尺寸超过5mm、表面积占比超过5%时，为了避免产生局部异常组织，往往设置较小水压，导致钢轨整体冷却强度不够，进而致使踏面硬度性能偏下限。
[0004]现有技术和公开专利中，在水为冷却介质的热处理生产中，当钢轨踏面氧化铁皮较大较多时，如何提升硬度的研究涉及较少。
[0005]如申请号为201910020036 .9的中国专利公开了“消除R350LHT钢轨热处理黑斑的方法”，该方法在热处理工序中，前三组冷却段M1
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M3冷却水压逐步增加，后六组冷却段M4
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M9水压保持与M3水压大小相同。根据水温高低，辊道速度控制在0 .55m/s
‑
0 .85m/s。该方法虽能有效消除异常组织，但是是针对钢轨表面状态正常良好的状态，并不适用于钢轨表面氧化铁皮较大较多的状态。
[0006]如申请号为201720753938.X的中国专利公开了“一种用于钢轨热处理的表面除鳞装置”，该专利公开了一种清除热处理钢轨表面氧化铁皮装置，但并未对热处理钢轨硬度提升、组织控制与氧化铁皮关系作说明，而且该专利技术清除氧化铁皮需要专门的设备，增加额外成本。
[0007]再如申请号为202011074845.7的中国专利公开了“一种重轨钢全长余热淬火的热处理方法”、申请号为201610914511 .3的中国专利公开了“一种用于钢轨的在线热处理方法和在线热处理系统”等以水或水雾为冷却介质的专利中，均未涉及钢轨表面氧化铁皮对冷却的影响，增加冷却强度时可能引起局部不合格组织生成。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种提高热处理钢轨踏面硬度的方法，能在不增加额外设备投入前提下，使得表面氧化铁皮较大较多的钢轨水冷热处理后，踏面硬度在要求下限的基础上提升10HBW以上，解决
技术介绍
中存在的问题。
[0009]本专利技术的技术方案是：
一种提高热处理钢轨踏面硬度的方法，包含轧制过程和冷却过程，所述冷却过程，冷却入口温度控制在750
‑
820℃，冷却过程分为预冷却和实质冷却，钢轨预冷却从入口温度冷却至680
‑
720℃，预冷却完毕后使钢轨的表面氧化铁皮最大尺寸控制在5mm以内、氧化铁皮表面积占比3%以下；实质冷却分为两个阶段：第一阶段，从预冷却结束后至530
‑
580℃，冷却速度2.5
‑
4.0℃/s；第二阶段从第一阶段冷却结束至480
‑
530℃，冷却速度1.5
‑
2.5℃/s；之后空冷至室温。
[0010]预冷却水嘴喷水压力设置为5.0
‑
7.0bar；实质冷却第一阶段水嘴喷水压力设置为3.0
‑
5.0bar，实质冷却第二阶段水嘴喷水压力设置为1.5
‑
3.0bar。
[0011]预冷却过程中，施加喷水冷却的喷嘴相隔间距按照钢轨行进的方向控制在1.0
‑
2.0m，相邻的喷嘴间距是0.5m，每间隔1
‑
3个喷嘴进行喷水冷却，此1
‑
3个喷嘴关闭，以此实现施加喷水冷却的喷嘴间距调整。
[0012]冷却过程中钢轨行进速度为0.6
‑
0.8m/s。
[0013]所述轧制过程，成品轧机的除鳞水水嘴喷水压力设置为12.0
‑
15.0MPa。
[0014]本专利技术的有益效果是：能在不增加额外设备投入前提下，使得表面氧化铁皮较大较多的钢轨水冷热处理后，踏面硬度在要求下限的基础上提升10HBW以上。
具体实施方式
[0015]以下通过实例对本专利技术作进一步说明。
[0016]一种提高热处理钢轨踏面硬度的方法，包含轧制过程和冷却过程，所述冷却过程，冷却入口温度控制在750
‑
820℃，冷却过程分为预冷却和实质冷却，钢轨预冷却从入口温度冷却至680
‑
720℃，预冷却完毕后使钢轨的表面氧化铁皮最大尺寸控制在5mm以内、氧化铁皮表面积占比3%以下；实质冷却分为两个阶段：第一阶段，从预冷却结束后至530
‑
580℃，冷却速度2.5
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4.0℃/s；第二阶段从第一阶段冷却结束至480
‑
530℃，冷却速度1.5
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2.5℃/s；之后空冷至室温。
[0017]预冷却水嘴喷水压力设置为5.0
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7.0bar；实质冷却第一阶段水嘴喷水压力设置为3.0
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5.0bar，实质冷却第二阶段水嘴喷水压力设置为1.5
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3.0bar。
[0018]预冷却过程中，施加喷水冷却的喷嘴相隔间距按照钢轨行进的方向控制在1.0
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2.0m，相邻的喷嘴间距是0.5m，每间隔1
‑
3个喷嘴进行喷水冷却，此1
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3个喷嘴关闭，以此实现施加喷水冷却的喷嘴间距调整。
[0019]冷却过程中钢轨行进速度为0.6
‑
0.8m/s。
[0020]所述轧制过程，成品轧机的除鳞水水嘴喷水压力设置为12.0
‑
15.0MPa。
[0021]本专利技术的原理：钢轨经过UF轧制后，表面氧化铁皮与钢轨基体间存在一定的空隙，该空隙对水具有一定的贮存滞留作用，使得水对钢轨局部冷却强度增大。氧化铁皮越大越多，对水贮存滞留的作用越强烈、局部冷却强度越大，以至生成马氏体等异常组织。实践表明，当钢轨表面氧化铁皮最大尺寸不超过5mm、表面积占比3%以下时，该处氧化铁皮对水的贮存作用弱，加之钢轨内部产生返热，避免了该处冷却强度显著增大，从而抑制钢轨局部不合格组织的产生。
[0022]现场观察统计表明，如果成品轧机除鳞水压小于12Mpa时，轧制完毕后表面氧化铁皮容易与基体粘结。因此为了使氧化铁皮疏松、粘结力小，必须使成品轧机除鳞水压不小于
12Mpa。同时考虑到除鳞设备能力和防止水压过大造成钢轨过冷，成品轧机除鳞水压设置为12
‑
15MPa。
[0023]预冷却作用是通过施加较大水压，达到清扫钢轨表面氧化铁皮的作用，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高热处理钢轨踏面硬度的方法，包含轧制过程和冷却过程，其特征在于：所述冷却过程，冷却入口温度控制在750
‑
820℃，冷却过程分为预冷却和实质冷却，钢轨预冷却从入口温度冷却至680
‑
720℃，预冷却完毕后使钢轨的表面氧化铁皮最大尺寸控制在5mm以内、氧化铁皮表面积占比3%以下；实质冷却分为两个阶段：第一阶段，从预冷却结束后至530
‑
580℃，冷却速度2.5
‑
4.0℃/s；第二阶段从第一阶段冷却结束至480
‑
530℃，冷却速度1.5
‑
2.5℃/s；之后空冷至室温。2.根据权利要求1所述的一种提高热处理钢轨踏面硬度的方法，其特征在于：预冷却水嘴喷水压力设...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志杰，邓建军，李玉谦，李钧正，顾双全，陈立珂，王旭，崔恺，
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：