一种具有高屈服强度的中等强度钢轨及其生产方法技术

本发明专利技术属于钢轨生产领域，具体涉及一种具有高屈服强度的中等强度钢轨及其生产方法。本发明专利技术所述具有高屈服强度的中等强度钢轨，其具有：屈服强度≥820MPa，抗拉强度为1200

【技术实现步骤摘要】
一种具有高屈服强度的中等强度钢轨及其生产方法


[0001]本专利技术涉及钢轨生产领域，具体是一种具有高屈服强度的中等强度钢轨及其生产方法。

技术介绍

[0002]我国铁路正处于高速发展阶段，客运专用线路、重载货运线路增加幅度较大，但为了铁路领域的全方位发展，现有的客货混运线路也在进行升级改造工作，对于货运运输量、客运安全性、整体运营稳定性的要求都有所提升。这一趋势导致钢轨的剥离掉块等表面接触疲劳伤损情况加剧，严重影响钢轨的服役性能和服役寿命，难以保障铁路运输效率和安全。
[0003]目前国内外客货混运线路和货运专用线路为提升钢轨的服役性能和服役寿命，主要采用高性能热处理珠光体钢轨，通过在线或离线热处理的方式来提高钢轨的抗拉强度和硬度，以达到提高耐磨性能和抗接触疲劳性能，但现有的中等强度珠光体热处理钢轨鲜少考虑到高屈服强度带来的钢轨耐塑性变形能力的提升及其从根本上降低表面接触疲劳伤损出现的效果，而具有高屈服强度的高强度热处理珠光体钢轨又难以兼顾其过高的抗拉强度和硬度在应用于客货混运线路时会导致的车轮磨耗增加等问题带来的安全性降低。
[0004]专利CN 106086622A《一种客货混运铁路用钢轨的热处理生产方法以及所得钢轨》中公开了一种客货混运用钢轨及其生产方法，其钢轨化学成份按重量百分比包括：C:0.71～0.82％、Si:0.13～0.60％、Mn:0.65～1.25％、Cr:0.05～0.25％、P:≤0.020％、S:≤0.015％、Al:≤0.1％，余量为Fe和不可避免的杂质。该专利采用在线热处理方法，对钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位依次进行加速冷却、缓慢冷却和空冷，所述加速冷却的开冷温度为650
‑
950℃，冷却速度为2.5～7℃/s，终冷温度为400
‑
630℃，所述缓慢冷却的冷却速度为0.1～1.5℃/s，终冷温度为180
‑
300℃，该专利所述钢轨中铝含量较高，容易导致钢轨核伤及断裂；且该钢轨的生产方法中需要对钢轨的轨底进行加速冷却，对于设备要求较高，生产方法复杂。
[0005]专利CN 104988405A《一种客货混运用钢轨及其生产方法和应用》中公开了一种客货混运用钢轨及其制备方法，其钢轨化学成份按重量百分比包括：C:0.71～0.78％、Si:0.30～0.80％、Mn:0.80～1.1％、Cr:0.1～0.3％、V:0.04～0.2％、P:≤0.020％、S:≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质，该钢轨采用在线热处理方法：将终轧后的钢轨进行快速冷却，然后对轨距角部位进行快速加热和保温；快速冷却的条件包括：开冷温度为800
‑
880℃，冷却速度为2
‑
6℃/s，终冷温度为430
‑
470℃；快速加热和保温的条件包括：以3.0
‑
4.0℃/s的升温速度将轨距角温度升高至700
‑
800℃并保温2
‑
4min。该专利所述钢轨需要添加V等高价合金元素，成本较高，同时在钢轨生产过程中对钢轨轨头采用多次加热，生产方法复杂，且二次加热对于钢轨轨头的性能稳定性有较大负面影响，严重影响钢轨线路服役安全性能。
[0006]专利CN 112301205A《一种高屈强比珠光体钢轨及其制备方法》中公开了一种高屈
强比珠光体钢轨及其制造方法，其钢轨的成分按重量百分比：C：0.70～0.85％、Si：0.2～0.8％、Mn：0.8～1.1％、Cr：0.5～0.7％、Cu：0.01～0.1％、Nb：0.01～0.05％、P：≤0.020％、S：≤0.015％、Al≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质，该钢轨采用在线热处理方法，热处理为多阶段冷却工艺，以不同的冷却速度将钢轨从850～950℃冷却至室温。该专利所述钢轨具有较高的屈服强度，但其抗拉强度超过1300MPa，在低轴重客货混运线路使用中易导致车轮快速磨耗，提高线路维护成本，同时该钢轨中含有大量Cr、Cu、Nb等合金元素，生产成本较高，难以推广生产。
[0007]目前的热处理珠光体钢轨及其生产方法的相关专利中，大部分专利所公布的钢轨虽然具有较好的强度、硬度，但对钢轨屈服强度的研究较为粗糙，屈服强度的提升主要由整体拉伸性能的提升带动，未考虑到钢轨低轴重线路应用过程中过高的抗拉强度反而导致服役安全性降低的情况出现，其得到的热处理珠光体钢轨仍无法完全满足客货混运线路升级改造后的性能需求，且化学成分体系、生产工艺均较为复杂，难以实现大规模应用。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的缺陷和不足，本专利技术的目的在于提供一种具有高屈服强度的中等强度钢轨及其生产方法，以满足标准隔音减震要求，具有施工速度更快速，附着力更强，成本更低、隔音效果更稳定等优势。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]一种具有高屈服强度的中等强度钢轨，中等强度钢轨具有：屈服强度≥820MPa，抗拉强度为1200
‑
1300MPa，延伸率≥10％。
[0011]在一个或多个实施方案中，中等强度钢轨的轨头显微组织为全珠光体。
[0012]在一个或多个实施方案中，中等强度钢轨的轨顶面的表面硬度为350
‑
390HB，轨顶面及轨距角处10mm深度断面硬度为35.5
‑
41.0HRC。
[0013]在一个或多个实施方案中，以重量百分比计，钢轨的化学成分应为：C:0.65
‑
0.85％、Si:0.15
‑
0.60％、Mn:0.50
‑
1.30％、Cr:0.05
‑
0.20％、P:≤0.020％、S:≤0.015％，余量为Fe。
[0014]本专利技术还提供一种基于具有高屈服强度的中等强度钢轨的生产方法，依次包括：转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理、连铸获得钢坯、对钢坯进行轧制、在线热处理及加工。
[0015]在一个或多个实施方案中，在线热处理包括：
[0016]a、第一阶段冷却：将待终轧后钢轨进行冷却处理，冷却处理包括对钢轨轨顶面、轨头两上圆角、轨头两侧面、轨头两下圆角进行加速冷却处理至轨顶面温度为630
‑
750℃；
[0017]b、第二阶段冷却：将经过步骤a冷却后的钢轨以3.0
‑
6.0℃/s的冷却速度对钢轨轨顶面、轨头两上圆角、轨头两侧面、轨头两下圆角进行加速冷却处理至轨顶面温度为400
‑
500℃；
[0018]c、第三阶段冷却：将经过步骤c冷却后的钢轨放置在冷床上，将钢轨空冷至室温。
[0019]在一个或多个实施方案中，在线热处理所采用的冷却介质为水雾、压缩空气、压缩空气与水雾混合物中的至少一种。
[0020]在一个或多个实施方案中，步骤a中，待终轧后钢轨轨顶面温度在800
‑
950℃之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高屈服强度的中等强度钢轨，其特征在于，所述中等强度钢轨具有：屈服强度≥820MPa，抗拉强度为1200
‑
1300MPa，延伸率≥10％。2.根据权利要求1所述的具有高屈服强度的中等强度钢轨，其特征在于，所述中等强度钢轨的轨头显微组织为全珠光体。3.根据权利要求1或2所述的具有高屈服强度的中等强度钢轨，其特征在于，所述中等强度钢轨的轨顶面的表面硬度为350
‑
390HB，轨顶面及轨距角处10mm深度断面硬度为35.5
‑
41.0HRC。4.根据权利要求3所述的具有高屈服强度的中等强度钢轨，其特征在于，以重量百分比计，钢轨的化学成分应为：C:0.65
‑
0.85％、Si:0.15
‑
0.60％、Mn:0.50
‑
1.30％、Cr:0.05
‑
0.20％、P:≤0.020％、S:≤0.015％，余量为Fe。5.一种具有高屈服强度的中等强度钢轨的生产方法，其特征在于，依次包括：转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理、连铸获得钢坯、对钢坯进行轧制、在线热处理及加工。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：李若曦，邓勇，杨大巍，袁俊，
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：