一种重载铁路大半径曲线热处理钢轨生产方法

技术领域

本发明涉及冶金材料技术领域，尤其涉及一种重载铁路大半径曲线热处理钢轨生产方法。

背景技术

目前随着铁路重载铁路的货运量繁忙，尤其是在年通过总重大于500Mt的大秦线等铁路上，目前铺设的U75V热处理钢轨抗拉强度为1180MPa，轨顶面硬度(HB)为340，轨头横断面硬度(HRC)第一点为36，最后一点为34，在R≥1500m的大半径曲线上的磨耗非常严重，对钢轨磨耗方面提出更高的要求。钢轨耐磨性主要取决于钢轨抗拉强度，硬度等指标，因此，对优化U75V钢轨拉强度、硬度耐以提高磨性钢轨的生产工艺方法存在迫切需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种重载铁路大半径曲线热处理钢轨生产方法，以解决现有技术中的U75V热处理钢轨由于磨耗过快等原因，服役重量不足15Mt，使用寿命不足3年，造成铁路生产效率低，成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种重载铁路大半径曲线热处理钢轨生产方法，包括：

(1)原料条件；(2)转炉冶炼；(3)LF钢包精炼；(4)VD真空脱气；(5)连铸；(6)钢坯加热；(7)钢轨轧制；(8)热打印；(9)钢轨热处理；(10)矫直；(11)超声波探伤；(12)成分性能检验；

所述(1)中的原料条件为：对铁水经脱硫预处理，采用麦窑白灰，使用重轨专用废钢，其它原材料及合金要符合各自标准要求，铁水预处理后的铁水的硫含量为≤0.02％；

所述(2)中的转炉冶炼为：复吹转炉冶炼，采用单渣或双渣操作，终渣碱度按3.0控制。冶炼时，出钢温度：1630℃；终点控制目标成分C≥0.10％，P/％≤0.010％，≥1550，罐内温度≥1550℃；

所述(3)中的LF钢包精炼为：全程按精炼规程进行吹Ar操作，根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作；

所述(4)中的VD真空脱气为：真空度≤0.10KPa，深真空时间≥15mi n，保证软吹时间大于15mi n，静置10mi n以上，软吹期间钢水不得裸露；

所述(5)中的连铸为：采用保护浇铸，连浇时中间包钢水量必须大于15吨；浇铸过程做到液位自动控制；连铸坯规格为380mm×280mm，定尺长度执行生产计划；连铸坯硫印，检验缺陷级别≤1.0级，全程恒拉速操作；

所述(6)中的钢坯加热为：钢坯加热时，铸坯加热总时间≥3小时；预热段温度为共800℃，钢坯加热温度要均匀，严禁钢坯过热

所述(7)中的轧制钢轨，钢坯表面必须经高压水除鳞；开轧温度控制在1080℃～1150℃；

所述(9)中的钢轨热处理，工艺控制参数如下：入口温度770～820℃，出口温度430～460℃，风压值14～18KPa，辊道速度1.0～1.3m/s；

所述(10)中的矫直为：钢轨矫直温度≤60℃，经矫直后的钢轨应平直，不得有波浪弯，硬弯和明显的扭曲，且只允许辊矫一次。

进一步的，所述(6)中的钢坯加热工艺为：

各段炉温控制：均热段1160～1280℃，加热Ⅲ段1180～1300℃，加热Ⅱ段≤1200℃，预热段也即加热Ⅰ段≤800℃；

各段加热时间：均热段≥55分钟，加热Ⅲ段≥40分钟，加热Ⅲ段≥40分钟，预热段也即加热Ⅰ段≥45分钟，总计≥3小时。

进一步的，所述(8)中的热打印，轧辊刻上相应商标，钢轨在热状态下打清楚年号、熔炼号、流坯号、钢轨顺序号标记。

进一步的，所述(11)中的超声波探伤必须按TB/T 2344.1-2020标准要求逐支进行超声波探伤检验。

进一步的，所述(12)成分性能检验，钢轨化学成分以质量百分比计算为：C：0.78～0.80％；S i：0.65～0.75％；Mn0.95～1.05％；V：0.06～0.12％，其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，钢轨抗拉强度Rm≥1250MPa，断后伸长率A≥10％，踏面硬度365～400HB，轨头横断面硬度(HRC)A

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明所述钢轨的抗拉强度Rm≥1250MPa，断后伸长率A≥10％，踏面硬度350～400HB，轨头横断面硬度(HRC)A

具体实施方式

一种在线热处理钢轨及生产方法，包括冶炼-连铸—钢坯加热—轧制—热处理等，炼钢采取铁水预处理-转炉-LF精炼-VD-方坯连铸工艺生产路线，炼钢厂按化学成分要求控制化学成分，坯型为280*380mm2方坯。

轨梁厂将钢坯加热并保温，经过BD1、BD2、CCS轧制的钢轨空冷至780～810℃后，在线快速冷却至420～460℃，所述在线热处理的时间为100～140s；钢轨返温并温度维持至520～580℃进行等温转变，后自然降温得到百米定尺在线热处理钢轨；其定尺尺寸为100m；轨型为75kg/m。

本发明所述的在线热处理钢轨的具体方法包括：

(1)原料条件

(2)转炉冶炼；

(3)LF钢包精炼；

(4)VD真空脱气；

(5)连铸；

(6)钢坯加热；

(7)钢轨轧制；

(8)热打印；

(9)钢轨热处理；

(10)矫直；

(11)超声波探伤；

(12)成分性能检验。

所述(1)中的原料条件，对铁水经脱硫预处理，采用麦窑白灰，使用重轨专用废钢，其它原材料及合金要符合各自标准要求，铁水预处理后的铁水的硫含量为≤0.02％；

所述(2)中的转炉冶炼，复吹转炉冶炼，采用单渣或双渣操作，终渣碱度按3.0控制。冶炼时，出钢温度：1630℃；终点控制目标成分C≥0.10％，P/％≤0.010％，≥1550，罐内温度≥1550℃。

所述(3)中的LF钢包精炼，全程按精炼规程进行吹Ar操作，根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作。

所述(4)中的VD真空脱气，真空度≤0.10KPa，深真空时间≥15mi n，保证软吹时间大于15mi n，静置10mi n以上，软吹期间钢水不得裸露。

所述(5)中的连铸，采用保护浇铸，连浇时中间包钢水量必须大于15吨；浇铸过程做到液位自动控制；连铸坯规格为380mm×280mm，定尺长度执行生产计划；连铸坯硫印，检验缺陷级别≤1.0级，全程恒拉速操作；供连铸机钢水成分C：0.78～0.80％；S i：0.65～0.75％；Mn0.95～1.05％；V：0.06～0.12％；P：0.020％；S：0.015％。

所述(6)中的钢坯加热，钢坯加热时，铸坯加热总时间≥3小时；预热段温度为共800℃，钢坯加热温度要均匀，严禁钢坯过热。因故待轧时，按规定的待轧降温制度控制炉温。

表1U75VH热处理钢轨钢坯加热工艺

所述(7)中的轧制钢轨，钢坯表面必须经高压水除鳞；开轧温度控制在1080℃～1150℃；

所述(8)中的热打印，轧辊刻上相应商标，钢轨在热状态下打清楚年号、熔炼号、流坯号、钢轨顺序号等标记。

所述(9)中的钢轨热处理，生产热处理钢轨淬火工艺控制参数见表5。

表2热处理钢轨淬火工艺

所述(10)中的矫直，钢轨矫直温度≤60℃，经矫直后的钢轨应平直，不得有波浪弯，硬弯和明显的扭曲，且只允许辊矫一次。针对此钢轨制定合理的矫直工艺。

所述(11)中的超声波探伤，钢轨必须按TB/T 2344.1-2020标准要求逐支进行超声波探伤检验。

所述(12)成分性能检验，钢轨化学成分符合下表要求：

表3钢轨化学成分％

表4U71 Mn残留元素(质量分数)％

表5U71 Mn气体含量(体积分数)×10

钢轨抗拉强度Rm≥1250MPa，断后伸长率A≥10％，踏面硬度365～400HB，轨头横断面硬度(HRC)A

实施例1：

所选择的生产工艺包括经过BD1、BD2、CCS轧制的钢轨空冷至800℃，在线快速冷却至460℃，所述在线热处理的时间为110s；钢轨返温并进行等温转变，后自然降温得到百米定尺在线热处理钢轨，成品钢轨化学成分见下表：

表6钢轨化学成分％

表7U71 Mn气体含量(体积分数)×10

钢轨抗拉强度Rm：1265MPa，断后伸长率A：10.5％，踏面硬度：369HB，轨头横断面硬度(HRC)A

实施例2：

与实施例不同之处在于成品钢化学成分见下表：

表8钢轨化学成分％

表9U71 Mn气体含量(体积分数)×10

钢轨抗拉强度Rm：1285MPa，断后伸长率A：10％，踏面硬度：372HB，轨头横断面硬度(HRC)A

本发明以热处理状态交货的钢轨抗拉强度Rm≥1250MPa，断后伸长率A≥10％，踏面硬度(HB)365～400，轨头横断面硬度(HRC)A

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。