一种钢轨材料设计方法技术

本发明专利技术提出一种钢轨材料设计方法，属于钢轨生产技术领域。该钢轨材料设计方法，确定钢轨的服役工况，基于服役工况提出钢轨的一般性能要求和服役性能要求，根据一般性能要求和服役性能要求确定钢轨材料成分和生产工艺，根据钢轨材料成分和生产工艺生产钢轨。通过本发明专利技术提出的一种钢轨材料设计方法，在钢轨材料设计过程中，考虑钢轨实际服役工况的需求，通过在钢轨材料设计过程中增加服役性能评价，规范钢轨材料设计流程。从而，本发明专利技术的钢轨材料设计过程中，以力学性能评价为基础，以服役性能评价为导向，不仅保证了钢轨的基本性能，而且保证了钢轨的服役性能，为钢轨的使用安全提供了双重保障。双重保障。双重保障。

【技术实现步骤摘要】
一种钢轨材料设计方法


[0001]本专利技术属于钢轨生产
，具体涉及一种钢轨材料设计方法。

技术介绍

[0002]钢轨是轨道结构中的重要部件之一，其服役状态对于铁路运营安全意义重大。
[0003]在钢轨的生产时，主要根据TB/T 2344.1—2020中的检验项目为检验准则，以基础力学性能进行评价，其钢轨材料设计方法的主要流程是：提出一般性能要求、成分设计、生产工艺设计、试验钢试制、力学性能评价、小批量工业试制、性能评价、工业生产，在钢轨材料设计过程中通过不断调整成分、生产工艺等以满足钢轨所需的力学性能技术要求，以达到钢轨出厂标准。然而，在役钢轨虽然出厂时通过了TB/T2344.1—2020中的各项性能检验，但是仍会在服役过程中出现钢轨磨损、表面擦伤、环境腐蚀等典型的钢轨失效问题，严重影响铁路行车安全。
[0004]由此可见，仅仅通过力学性能评价已不能满足钢轨实际服役工况的需求，还需要增加其他评价方式以保证服役安全。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种钢轨材料设计方法，在钢轨材料设计方法中，考虑钢轨实际服役工况的需求，通过提出基于服役性能评价的通用钢轨材料设计方法，规范钢轨材料设计流程，在钢轨材料设计过程中，重点突出特殊性能要求，以提高钢轨的安全性和使用寿命。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提出一种钢轨材料设计方法，包括：确定钢轨的服役工况，基于服役工况提出钢轨的一般性能要求和服役性能要求，根据一般性能要求和所述的服役性能要求确定钢轨材料成分和生产工艺，根据所述钢轨材料成分和所述生产工艺生产钢轨。
[0007]本专利技术的技术效果是显著的，通过本专利技术提出的一种钢轨材料设计方法，在钢轨材料设计过程中，考虑钢轨实际服役工况的需求，通过在通用钢轨材料设计过程中增加服役性能评价，规范钢轨材料设计流程。从而，本专利技术的钢轨材料设计过程中，以力学性能评价为基础，以服役性能评价为导向，不仅保证了钢轨的基本性能，而且保证了钢轨的服役性能，为钢轨的使用安全提供了双重保障。
附图说明
[0008]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本专利技术。
[0009]图1为本专利技术提出的钢轨材料设计方法的流程示意图；
[0010]图2为本专利技术提出的钢轨材料设计方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
[0011]结合附图和本专利技术具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本专利技术的细节。但是，在此描述的本专利技术的具体实施方式，仅用于解释本专利技术的目的，而不能以任何方式理解成是对本专利技术的限制。在本专利技术的教导下，技术人员可以构想基于本专利技术的任意可能的变形，这些都应被视为属于本专利技术的范围。
[0012]如图1和图2所示，本专利技术提出了一种钢轨材料设计方法，钢轨材料设计方法包括：确定钢轨的服役工况，基于所述服役工况提出钢轨的一般性能要求和服役性能要求，根据所述的一般性能要求和所述的服役性能要求确定钢轨材料成分和生产工艺，根据所述钢轨材料成分和所述生产工艺生产钢轨。
[0013]在本专利技术一个可选的实施方式中，服役工况，是指钢轨的使用环境，包括：重载铁路线路、高速铁路线路、小半径曲线、长大坡道和潮湿环境。
[0014]在本专利技术一个可选的实施方式中，一般性能要求是指TB/T 2344.1—2020中提到的钢轨强度性能指标和硬度性能指标等一般性能指标。
[0015]在本专利技术一个可选的实施方式中，钢轨服役性能要求，是指TB/T 2344.1—2020以外的其他特殊要求，其至少包括：耐磨损性能、抗擦伤性能和耐腐蚀性能。
[0016]在该实施方式一个可选的例子中，耐磨损性能的技术指标用钢轨材料的磨损失重量来表征，抗擦伤性能的技术指标用擦伤白层组织最大厚度和硬度比(擦伤组织硬度/母材硬度)来表征，耐腐蚀性能的技术指标用相对耐蚀性来表征。
[0017]在本专利技术一个可选的实施方式中，根据一般性能要求和服役性能要求确定钢轨材料成分,包括：根据一般性能要求确定钢轨的基础材料成分，在基础材料成分的基础上，根据服役性能要求提高相应的合金元素种类及含量，形成新的合金体系。
[0018]具体的，根据TB/T 2344.1—2020中提到的一般性能指标，确定钢轨的基础材料成分，在TB/T 2344.1—2020列出的钢轨牌号化学成分的基础上，结合QCR 583—2017对于钢轨选用的技术要求，再根据服役性能要求提高相应的合金元素种类及含量，形成新的合金体系。
[0019]在本专利技术一个可选的实施方式中，生产工艺设计是指通过设计生产工艺获得所需微观组织结构，包括：连铸工艺设计、轧制工艺设计、在线热处理工艺设计和精加工工艺设计。
[0020]在本专利技术一个可选的实施方式中，钢轨材料设计方法还包括：按照TB/T2344.1—2020对小批量工业试制的钢轨进行性能评价。
[0021]在该实施方式一个可选的例子中，钢轨材料成分进行性能评价的流程，包括：根据钢轨材料成分和生产工艺试制试验钢轨，对试验钢轨进行服役性能评价和力学性能复验，根据通过服役性能评价和力学性能复验的试验钢轨进行小批量工业试制，对小批量工业试制的钢轨进行性能评价。
[0022]在一个可选的例子中，服役性能评价包括耐磨损性能测试、抗擦伤性能测试、耐腐蚀性能测试。
[0023]具体的，耐磨损性能测试的评价方法采用磨损试验的方式，在摩擦磨损试验机上
进行，将试验钢轨和现有钢轨分别与同一车轮钢试样进行对磨。耐磨损性能技术指标用钢轨材料的磨损失重量来表征，若试验钢轨的磨损失重量低于现有钢轨，则认为试验钢轨的耐磨损性能通过服役性能评价。
[0024]抗擦伤性能测试方法为通过轮轨滚滑模拟试验机对试验钢轨制备擦伤白层来评价白层的厚度和硬度。首先将试验钢轨和车轮进行双轮滚滑磨损，在此过程中，垂向载荷和大轮转速不断增大，直到目标试验参数，最终使双轮滚滑系统达到充分磨合；然后启动擦伤试验，保持垂向载荷与大轮转速不变，控制磁粉制动器抱死小轮驱动轴使其停止转动，大轮继续转动一定时间后，卸载垂向载荷，试验结束，试验钢轨获得了擦伤白层。抗擦伤性能技术指标用擦伤白层组织最大厚度和硬度比(擦伤组织硬度/母材硬度)来表征，若擦伤白层组织最大厚度小于100μm且硬度比小于2.8，则认为试验钢轨的抗擦伤性能通过服役性能评价。
[0025]耐腐蚀性能测试方法为通过周浸试验来测试试验钢轨的平均腐蚀失重率。耐腐蚀性能技术指标用相对耐蚀性来表征，若U75V热轧钢轨与试验钢轨的平均腐蚀失重率比值大于130％，则认为试验钢轨的耐腐蚀性能通过服役性能评价。
[0026]在一个可选的例子中，力学性能复验是指按照TB/T 2344.1—2020对试验钢轨进行性能测试，评价其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢轨材料设计方法，其特征在于，所述钢轨材料设计方法包括：确定钢轨的服役工况，基于所述服役工况提出钢轨的一般性能要求和服役性能要求，根据所述的一般性能要求和所述的服役性能要求确定钢轨材料成分和生产工艺，根据所述钢轨材料成分和所述生产工艺生产钢轨。2.如权利要求1所述的钢轨材料设计方法，其特征在于，所述服役工况，是指所述钢轨的使用环境，包括：重载铁路线路、高速铁路线路、小半径曲线、长大坡道和潮湿环境。3.如权利要求1所述的钢轨材料设计方法，其特征在于，所述一般性能要求至少包括钢轨的强度性能指标和硬度性能指标。4.如权利要求1所述的钢轨材料设计方法，其特征在于，所述钢轨服役性能要求，至少包括：耐磨损性能、抗擦伤性能和耐腐蚀性能。5.如权利要求1所述的钢轨材料设计方法，其特征在于，根据所述的一般性能要求和所述的服役性能要求确定钢轨材料成分,包括：根据所述一般性能要求确定钢轨的基础材料成分，在所述基础材料成分的基础上，根据所述服役性能要求提高相应的合金元素种类及含量，形成新的合金体系。6.如权利要求1所述的钢轨材料设计方法，其特征在于，所述生产工艺设计，包括：连铸工艺设计、轧制工艺设计、在线热处理工艺设计和精加工工艺设计。7.如权利要求1所述的钢轨材料设计方法，其特征在于，所述钢轨材料设计方法还包括：对所述钢轨材料进行性能评价。8.如权利要求7所述的钢轨材料设计方法，其特征在于，对所述钢轨材料进行性能评价，包括：根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：石彤，刘丰收，刘佳朋，李英奇，
申请(专利权)人：北京中铁科新材料技术有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所铁科金化科技有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：