[發明專利]高強韌性珠光體鋼軌及其制造方法

有效

• 申請號: 201710934111.3
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107475616B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 韓振宇;鄒明;郭華;袁俊
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團研究院有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/28;C21D8/00;C21D9/04
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 梁鑫

本發明屬于鋼軌制造技術領域，具體涉及一種高強韌性珠光體鋼軌及其制造方法。針對現有技術制備珠光體鋼軌軌頭斷面性能不均勻，得到的珠光體鋼軌性能不佳的問題，本發明提供了一種高強韌性珠光體鋼軌的制造方法，包括以下步驟：a、將鋼坯熱軋成鋼軌，終軋溫度為900～1000℃；b、利用終軋余熱，待鋼軌頂面中心溫度空冷至800℃時，向軌頭頂面和軌頭兩側面均噴吹冷卻介質，冷卻至頂面中心溫度為750℃；c、向軌頭頂面、軌頭兩側面和軌頭兩側下顎均噴吹冷卻介質，冷卻至軌頭表層≤450℃后，空冷至室溫。本發明通過控制鋼成分、兩段加速冷卻的方式，制備得到性能更優異的鋼，本發明方法操作簡單，設備要求不高，適宜推廣使用。

技術領域

本發明涉及一種鋼軌，更具體地講，涉及一種高強韌性珠光體鋼軌及其制造方法。

背景技術

鐵路的快速發展對鋼軌服役性能提出了更高要求。隨著我國高速鐵路網的不斷完善，既有客貨混運干線線路將逐步實施重載化改造，大運量、大軸重、高密度是未來重載鐵路的發展方向。鋼軌作為鐵路的關鍵部件，其質量的優劣、性能的高低與鐵路的運輸效率與行車安全息息相關。伴隨鐵路運輸能力的提升，鋼軌服役環境愈加苛刻、復雜，各類傷損突出，部分小半徑曲線路段鋼軌同時出現過快磨耗、剝離掉塊等傷損，其使用壽命無法與正線鋼軌匹配，制約了鐵路運輸的進一步發展。

目前，為提高曲線路段鋼軌的性能，主要采用珠光體鋼軌在線或離線熱處理的方法，通過向奧氏體化鋼軌的軌頭部位噴吹壓縮空氣或水霧混合氣的方式使軌頭部位快速冷卻，以獲得軌頭表層至一定深度內細化的片狀珠光體組織，依托晶粒細化實現強韌性的同步提高，從而達到耐磨損、抗接觸疲勞性能同步改善的目的。從加速冷卻過程看，國內外鮮有冷卻噴嘴布置模式對鋼軌性能影響的研究報道。

專利CN101646795B《耐磨損性和耐疲勞損傷性優良的內部高硬度型珠光體鋼軌及其制造方法》中規定了一種內部高硬度型珠光體鋼軌的制造方法，其特征在于，將鋼材熱軋成鋼軌形狀，使終軋溫度為850～950℃，接著，以1.2～5℃/秒的冷卻速度，將鋼軌頭部的表層從珠光體相變開始溫度以上的溫度快速冷卻至400～650℃。該專利僅規定了鋼軌熱處理不同階段的冷卻起始與終止溫度及相應的冷速范圍，并未涉及具體的冷卻方式。

專利CN105483347A公布了《一種珠光體鋼軌硬化的熱處理工藝》，其特征是：將鋼軌加熱到880～920℃，保溫10～15min，根據鋼種不同，以特定的冷速范圍冷到特定的溫度區間保溫30s，再空冷，具體為：材質為U75V的珠光體鋼軌硬化工藝制度為：880～920℃保溫10～15min，以8～15℃/s冷速冷卻到570～600℃，再以0.2～0.5℃/s的冷速空冷到20～25℃；材質為U76CrRE的珠光體鋼軌硬化工藝制度為：850～900℃保溫10～15分鐘，以6～10℃/s冷速冷卻到590～610℃，再以0.2～0.5℃/s的冷速空冷到20～25℃。該專利公布的牌號為U75V、U76CrRE兩種材質的熱處理工藝同樣未涉及具體的冷卻模式。

專利CN103898303A公布了《一種道岔軌的熱處理方法和道岔軌》，其特征是：將待處理的軌頭頂面溫度為650～900℃的道岔軌進行加速冷卻以得到全珠光體組織的道岔軌，其中，道岔軌的軌頭工作側的加速冷卻速度高于道岔軌的軌頭非工作側的加速冷卻速度，其冷卻速度差為0.1～1.0℃/s。該專利中提出了軌頭兩側面冷卻速度不同對鋼軌特別是非對稱斷面鋼軌性能提高和平直度控制帶來的益處，但未明確不同階段噴嘴的布置模式與冷卻速度對鋼軌熱處理后性能的影響。

現有技術中針對鋼軌熱處理主要集中在不同溫度范圍內的不同冷卻速度控制來實現熱處理工序的控制，并未涉及不同噴嘴布置模式及噴吹方式的精細化控制，因而不能得到具有更高強韌性的珠光體鋼軌。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：現有技術多采用不同溫度范圍內不同冷卻速度的方式來對鋼軌進行熱處理，得到珠光體鋼軌強韌性不佳的問題。

本發明解決技術問題的技術方案為：提供一種高強韌性珠光體鋼軌的制造方法。該方法包括以下步驟：