一种提高钢轨耐腐蚀性的生产方法

技术领域

本发明涉及冶金材料领域，尤其涉及一种提高钢轨耐腐蚀性的生产方法。

背景技术

钢轨暴露在不同的大气环境中会发生不同的腐蚀情况，我国幅员辽阔，气候条件和工业发展程度各不一样，因此，腐蚀的情况也不同。西、南潮湿区，东部、北部沿海区均会有大气腐蚀等影响，个别隧道由于潮湿等因素影响，钢轨及扣件腐蚀速率快，一些特殊行业区例如煤炭、化工区，金属制品迅速腐蚀，使钢轨的服役寿命缩短至1年以下，严重影响生产效率和铁路运输安全。目前我国普通铁路按照2006年出版，2019年重新修订并施行的《铁路线路修理规则》进行线路钢轨维护，高速铁路采用2011年10月试行的《高速铁路无砟道线路维修规则》进行钢轨养护，对钢轨腐蚀性能有明确的规定，如表1所示。

表1国内钢轨维修规则

根据《铁路线路修理规则》的标准，高速线路钢轨经除锈后轨底厚度不足8mm或轨腰厚度不足12mm判为重伤，需要下线；重载铁路轨底厚度不足8mm或轨腰厚度不足14mm，就判为轻伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高钢轨耐腐蚀性的生产方法，钢轨抗拉强度≥980MPa、伸长率≥10％、轨顶面硬度：280～320HB，相对腐蚀率：I

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种提高钢轨耐腐蚀性的生产方法，钢轨生产工艺路线：铁水预处理—转炉冶炼—LF精炼—VD真空处理—连铸—缓冷—加热—轧制—矫直—探伤—检查—加工—入库；

采用铸机生产连铸坯，钢坯中H含量小于2.5ppm，连铸坯成品成分及气体含量满足设计要求；

在轧钢过程中，加热Ⅰ段控制加热速度，保证加Ⅰ段加热时长1小时以上，预热段温度不得高于800℃，钢坯加热温度要均匀，严禁钢坯过热、过烧；

钢坯表面经高压水除鳞，开轧温度1103±20℃，终轧温度950±20℃，钢轨矫直温度不超过60℃，经矫直后的钢轨平直，无波浪弯，硬弯和明显的扭曲；

所述钢轨钢化学成分：C：0.5～0.9％，Si：0.2～0.8％，Mn 0.25～1.2％，Cr≤0.4％，Cu:0.2-0.7％，V≤0.020％，Nb≤0.40％，P≤0.025％，S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，连铸坯，断面为280mm×380mm。

进一步的，开轧温度1103℃，终轧温度950℃。

进一步的，均热段保证钢坯在炉内加热时长大于45分钟。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明生产的耐腐蚀性钢轨由实验结果可知其耐腐蚀钢轨的失重率更低，耐腐蚀效果优于U75V钢轨。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为钢轨金相组织及脱碳层照片；

图2为钢轨低倍检验照片；

图3为腐蚀率结果。

具体实施方式

一种提高钢轨耐腐蚀性的生产方法，钢轨抗拉强度≥980MPa、伸长率≥10％、轨顶面硬度：280～320HB，相对腐蚀率：I

具体技术方案如下：

耐腐蚀钢轨需要具备的条件：电化学电位高，腐蚀速度小；氧化层稳定均匀，Fe

钢轨生产工艺路线：铁水预处理—转炉冶炼—LF精炼—VD真空处理—连铸—缓冷—加热—轧制—矫直—探伤—检查—加工—入库。

采用铸机生产试制1炉连铸坯，断面为280mm×380mm，连铸工艺控制稳定。从检验结果看，钢坯中H含量小于2.5ppm，连铸坯成品成分及气体含量满足设计要求。

连铸坯硫印检验结果见表2。中心裂纹为1级，夹杂物为1级，中间裂纹、皮下裂纹、角部裂纹均为0级。连铸坯硫印检验合格。

表2连铸坯硫印检验结果

连铸坯热酸检验结果见表3。中心疏松和中心裂纹最大级别为1.0级，未发现缩孔、中间裂纹、皮下裂纹、角部裂纹、皮下气泡等缺陷。

表3连铸坯热酸检验结果

在轧钢过程中，加热Ⅰ段控制加热速度，保证加Ⅰ段加热时长1小时以上。预热段温度不得高于800℃。钢坯加热温度要均匀，严禁钢坯过热、过烧。

与U75V钢坯相比，U66CuNi RE材质的钢坯由于合金含量相对较高，并且含有一定量的Cu元素，加热时注意以下几点：

1)控制加热Ⅰ段加热速度，不可快速加热升温，保证加Ⅰ段加热时长1小时以上；2)均热段保证钢坯在炉内加热时长大于45分钟；

2)加热时，应时刻观察炉内钢坯表面颜色和炉内加热气氛，防止钢坯出现过热、过烧等加热问题，同时做好加热生产记录；

3)应保证每支钢坯在炉内各段加热温度和加热时长。

钢坯表面经高压水除鳞，开轧温度(BD1第二道次)1103℃，终轧温度950℃。钢轨矫直温度不超过60℃，经矫直后的钢轨平直，无波浪弯，硬弯和明显的扭曲。

拉伸性能：

取百米钢轨A、B、C、D段试样进行踏面硬度检验钢轨拉伸性能检验结果满足质量计划要求，见表4。

表4拉伸性能检验结果

踏面硬度：取百米钢轨A、B、C、D段试样进行踏面硬度检验，结果见表5。

表5踏面硬度检验结果

非金属夹杂物：钢轨非金属夹杂物检验结果满足TB/T2344-2012标准要求，见表6。

表6非金属夹杂物检验结果

金相组织及脱碳层：钢轨轨头、轨腰、轨底显微组织均为珠光体加微量铁素体，未见异常组织。钢轨踏面脱碳层深度为0.32mm。钢轨金相显微组织、脱碳层检验结果满足TB/T2344-2012标准要求，见图1。

由图2可见，未发现超标的中心轨腰条纹，也未发现白点及超限的缩孔残余、内裂、异金属夹杂物、翻皮、分层、肉眼可见夹杂等缺陷。钢轨低倍检验满足TB/T2344-2012标准要求。

耐腐蚀性能：

本实验依据我国的大气环境，按照国标GB/T18175-2000旋转挂片法进行加速腐蚀实验，实验选用3.5％NaC l溶液。实验时间：72、120、168小时；实验温度：40+1℃；转速：120转/min。将失重试样用塑料绝缘材料悬挂于周期浸润腐蚀箱内，试样悬挂高度保持一致，并记录试样位置，实验为三个周期共168h，分别于72h、120h、168h、取出失重试样进行相应的腐蚀分析。腐蚀率结果见表7，图3。由实验结果表明耐腐蚀钢轨的失重率更低，耐腐蚀效果优于U75V钢轨。

表7实验钢腐蚀率

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。