[發明專利]一種低溫條件下在線熱處理百米鋼軌的制造方法

在審

• 申請號: 202210584018.5
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN115044764A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 賈宏斌;金紀勇;劉祥;廖德勇;劉鶴;丁寧;馬東;李響
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C21D9/04
• 分類號: C21D9/04;C21D11/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 王艷榮

本發明公開一種低溫條件下在線熱處理百米鋼軌的制造方法。在0℃以下環境溫度中，方坯加熱溫度控制在1270～1340℃；軋制時關閉二次高壓水除磷裝置，保證進入淬火機組時百米鋼軌末端的溫度≥640℃；控制熱處理機組的噴風補償溫度為10～40℃，冷卻速度均值為5～11℃/s。發明主要解決在環境溫度0℃以下無法生產在線熱處理鋼軌的問題。低溫條件下生產的在線熱處理百米鋼軌，抗拉強度≥1200MPa；延伸率≥10％；鋼軌踏面硬度≥370HB；顯微組織為珠光體組織，無馬氏體和貝氏體等異常組織。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，主要涉及一種在低溫條件下在線熱處理百米鋼軌制造方法。

背景技術

全國鐵路營業里程持續增長，由12.1萬公里增加到14.63萬公里，增長20.9％；高速鐵路由1.98萬公里增加到3.79 萬公里，接近翻倍，“四縱四橫”高鐵網提前建成，“八縱八橫”高鐵網加密成型。

鋼軌直接承受車輪傳遞的列車及其載荷質量，并引導列車的行進方向。與普通線路相比，客運專線、高速列車及重載列車對鋼軌的安全性要求極為苛刻。鋼軌不僅要承受機車、車輛的壓力，還要承受列車高速運行所帶來的沖擊載荷，因此鋼軌需要足夠的強度、硬度、韌性以及良好的焊接性能。要適應鐵路重載、高速的需求，除增加鋼軌單重外，還要提高綜合性能，要求更高的強韌性、耐磨性、抗壓潰性和抗脆斷性。

在線熱處理鋼軌相比熱軋鋼軌可以提高鋼軌的強韌性、耐磨性和使用壽命，目前國內外生產廠家普遍采用鋼軌軋后直接冷卻的在線熱處理工藝。由于國內北方地區冬季氣溫較低，無法滿足生產在線熱處理鋼軌對環境溫度的工藝要求。在冬季較低的氣溫下，廠房內溫度也較低，當氣溫低于-10℃時，進入淬火機組的百米鋼軌末端溫度要降低約80℃，不能保證進入淬火機組的百米鋼軌末端溫度≥700℃，而且淬火機組的噴風溫度也隨之降低。由此導致不能滿足生產在線熱處理鋼軌工藝技術要求，鋼軌表面出現快冷轉變的組織異常，在此期間無法組織生產在線熱處理鋼軌，影響在線熱處理鋼軌產能。

申請號為CN201910821770.5的中國專利公開了一種高速鐵路用在線熱處理鋼軌及其制造方法，該鋼軌的成分按重量百分比計如下： C：0.68％～0.78％，Si：0.30％～0.58％，Mn：0.50％～0.80％，P≤0.025％， S≤0.015％，Cr：0.10％～0.40％，V：0.02％～0.05％，余量為Fe和不可避免的雜質。生產方法包括冶煉—連鑄—再加熱—鋼軌軋制—在線熱處理—矯直；在線熱處理工藝為：空冷至鋼軌軌頭表面溫度700～ 750℃，之后分兩個階段進行冷卻。采用該發明技術方案生產的鋼軌抗拉強度≥1080MPa，延伸率≥11％，硬度≥330HB。該專利的實現需要熱處理之前鋼軌軌頭表面溫度空冷至700～750℃。在0℃以下環境溫度中，不能保證進入在線熱處理機組時鋼軌軌頭表面溫度在 700℃以上，而且熱處理噴風溫度也較低，無法滿足生產在線熱處理鋼軌對環境溫度的工藝要求。

申請號為CN202010478646.6的中國專利公開了一種鋼軌高效熱處理生產方法及由該方法制得的鋼軌，該生產方法包括對熱軋后的鋼軌進行在線加速冷卻處理，鋼軌通過熱處理冷卻機組的運行速度控制在1.5～2.0m/s，起始冷卻溫度為720～800℃，且對鋼軌采用階段式冷卻，第一階段，軌頭加速冷卻速度為9～11℃/s，冷卻時間為10～ 14s；第二階段，軌頭加速冷卻速度為2～5℃/s，冷卻時間為40～50s；第三階段，軌頭不加速冷卻，軌底加速冷卻速度為1～2℃/s，冷卻時間為20～26s，隨后停止加速冷卻，自然冷卻至室溫。該方法通過提高鋼軌熱處理機組運行速度，合理控制鋼軌冷卻強度和冷卻時間，使得熱處理鋼軌生產節奏與軋制節奏匹配，有效提高生產效率，同時提高鋼軌頭尾部性能的穩定性。該專利的實現需要起始冷卻溫度為 720～800℃。在0℃以下環境溫度中，不能保證進入在線熱處理機組時鋼軌軌頭表面溫度在720℃以上，而且熱處理噴風溫度也較低，無法滿足生產在線熱處理鋼軌對環境溫度的工藝要求。