[發(fā)明專利]高純凈度、高精度、低殘余應(yīng)力鋼軌短流程生產(chǎn)工藝

在審

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• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114749619A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董志洪
• 申請（專利權(quán)）人: 董志洪
• 主分類號: B22D11/045
• 分類號: B22D11/045;B22D11/18;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/24;C22C33/04;C21C5/52;C21C7/00;C21C7/10;C21C7/072;B21B1/085
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 魏忠暉

本發(fā)明公開了一種高純凈度高精度低殘余應(yīng)力鋼軌的短流程生產(chǎn)工藝，該工藝依次包括：采用電爐+LF+VD冶煉+真空水平連鑄+近終型連鑄異形坯工藝，替代目前長流程高爐+轉(zhuǎn)爐+LF+VD(RH)+連鑄+大方坯工藝；軋鋼采用多機(jī)架萬能軋機(jī)軋制+全萬能精軋+在線熱處理+拉伸矯直工藝。替代了目前開坯軋制+萬能粗軋+萬能中軋+半萬能精軋+輥式矯直工藝。這種工藝生產(chǎn)的鋼軌提高了鋼軌的純凈度、尺寸精度，降低了殘余應(yīng)力，提高了鋼軌的疲勞壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼軌的生產(chǎn)工藝，是一種高純凈度、高精度、低殘余應(yīng)力鋼軌的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

鋼軌是鐵路所需的重要基礎(chǔ)材料，其質(zhì)量和性能的好壞直接關(guān)系到鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?，特別是隨著高速重載鐵路的發(fā)展，對鋼軌的質(zhì)量和性能的要求進(jìn)一步提高，鋼軌的純凈度、尺寸精度一直是對鐵路行車安全關(guān)鍵問題，鋼軌因夾雜物和殘余應(yīng)力大，造成剝落、掉塊等損傷，影響鋼軌的疲勞壽命，這是一個(gè)世界性的難題。

目前世界各國鋼軌生產(chǎn)工藝是采用長流程工藝，即高爐——轉(zhuǎn)爐——精煉——真空脫氣——連鑄大方坯——開坯軋機(jī)開坯——萬能軋機(jī)中軋制——半萬能精軋——平立聯(lián)合矯直機(jī)矯直——超聲波探傷——機(jī)械加工。這種工藝存在的主要問題是：

(1)流程長，能耗高，對環(huán)境污染嚴(yán)重。

(2)冶煉澆注過程中，鋼水易受到污染和二次氧化，造成鋼中夾雜，使鋼軌疲勞壽命降低，和鋼軌傷損。

(3)如圖2所示，普通連鑄鋼坯采用矩形斷面1，但開坯軋機(jī)孔型設(shè)計(jì)是采用不對稱不均勻變形，即使后部采用萬能孔型設(shè)計(jì)，可以對從開坯軋機(jī)出來的鋼坯的不對稱進(jìn)行矯正，但仍很難保證鋼軌斷面対稱性和輪廓的完整性，影響鋼軌幾何尺寸精度。

(4)采用的平立聯(lián)合矯直工藝矯直鋼軌，由于是采用反復(fù)彎曲對鋼軌進(jìn)行矯直，這種工藝因矯直壓力大，造成鋼軌殘余應(yīng)力大，使鋼軌的抗疲勞性能降低，影響鋼軌的使用壽命。

另一種工藝是要求采用電爐+LF+VD(RH)生產(chǎn)鋼，采用真空水平連鑄生產(chǎn)異形坯，采用全萬能軋制，采用拉伸矯直。這種用真空水平連鑄近終型異形坯+全萬能軋制+拉伸矯直工藝，可以提高鋼軌的純凈度、尺寸精度，降低殘余應(yīng)力提高鋼軌抗疲勞壽命

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對高速重載鐵路用鋼軌，提供一種高純凈度、高尺寸精度、低殘余應(yīng)力耐疲勞鋼軌的生產(chǎn)新工藝。

本專利發(fā)明的短流程鋼軌生產(chǎn)工藝，是針對目前長流程工藝存在的問題，提出的全新鋼軌生產(chǎn)工藝流程，它包括冶煉、軋制和加工諸方面技術(shù)創(chuàng)新，全面提升鋼軌性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的高純凈度、高尺寸精度、低殘余應(yīng)力鋼軌的生產(chǎn)工藝，依次包括冶煉、連鑄、加熱、初軋、中軋、精軋、冷卻、矯直、在線熱處理；

其中，所述冶煉采用電爐+LF+VD(RH)生產(chǎn)，所述連鑄采用真空水平連鑄異形坯生產(chǎn)，所述軋制采用全萬能軋制，所述矯直采用拉伸矯直。

所述真空水平連鑄，是在保證在真空度1Pa的條件下，對鋼水連鑄，防止鋼水在澆鑄過程中不被二次氧化產(chǎn)生夾雜，同時(shí)還可以降低各種有害氣體含量，要求鋼軌中的A、B、C、D類夾雜控制小于1級，使鋼軌中氣體H、0、N元素含量分別達(dá)到1ppm、5ppm、12ppm以下，使鋼軌純凈度達(dá)到純凈鋼水平。真空水平連鑄是中間包和結(jié)晶器在真空條件下工作，避免了鋼水被氧化。

同時(shí)，由于是直接連鑄成近終型異形坯，減少軋制道次，提高了鋼軌尺寸精度。

本發(fā)明采用全萬能軋機(jī)軋制新工藝，包括：由萬能粗軋機(jī)組、萬能中軋機(jī)組、萬能精軋機(jī)組組成萬能孔型系統(tǒng)和軋機(jī)，特別是萬能精軋機(jī)組是采用全萬能設(shè)計(jì)；由于整個(gè)萬能孔型系統(tǒng)是采用對稱設(shè)計(jì)，使鋼坯的變形是均勻?qū)ΨQ，使鋼軌斷面對稱性改善，尺寸精度提高。