CN104862464A - 钢轨窄范围等温热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢轨窄范围等温热处理方法，包括：钢轨从成品机架出来后，通过采用水或雾等强冷却介质快速冷却，使钢轨轨头的表面温度降低到贝氏体转变点温度的下限温度BS之上；当内钢轨部热量向外扩散，钢轨表面温度有限回升时，使用风或其他弱冷却介质控制冷却强度，使钢轨表面温度保持在珠光体安全转变的上限温度PS之下；钢轨表面温度在上限温度TH、下限温度TL之间波动，维持热量平衡，使珠光体转变由表面向内部转移，相对稳定地进行等温转变；在钢轨表面温度接近下限温度TL时，脱离淬火机组，表面回温到590±20℃进行自然空冷，直到室温。本发明控制钢轨在TL到TH较窄的温度范围内进行相对等温转变，提高了钢材性能。

Description

钢轨窄范围等温热处理方法
技术领域
本发明涉及一种钢轨余热处理的冷却技术，具体说，涉及一种钢轨窄范围等温热处理方法。
背景技术
目前，钢轨余热处理主要采用柔介质通过控制冷却欠速淬火得到细珠光体组织，由于冷却速度较低得不到非常细的组织，对淬透性差的钢种淬火后硬度得不到有效提升，不能有效利用材料。
如图1所示，是现有技术中材料的冷却温度-时间曲线图。
AC3表示加热时的上限温度；AC1表示加热时的下限温度；PS表示珠光体转变点温度；BS表示贝氏体转变点温度。
国内攀枝花钢铁公司、日本新日铁公司都采用空气进行余热淬火。连续转变余热处理中冷却强度受限制，对组织转变达不到最大限度地控制冷却，以获得细小的片层间距，发挥材料的极限性能。
发明内容
本发明所解决的问题是提供一种钢轨窄范围等温热处理方法，利用等温转变曲线提供的信息，在热处理初始阶段采用强的冷却速度使钢轨达到TL温度，然后控制钢轨在TL到TH较窄的温度范围内进行相对等温转变，获得片层间距细小的珠光体组织，提高了钢材性能。
技术方案包括：
一种钢轨窄范围等温热处理方法，包括：
钢轨从成品机架出来后，通过采用水或雾等强冷却介质快速冷却，使钢轨轨头的表面温度降低到贝氏体转变点温度的下限温度BS之上；
当内钢轨部热量向外扩散，钢轨表面温度有限回升时，使用风或其他弱冷却介质控制冷却强度，使钢轨表面温度保持在珠光体安全转变的上限温度PS之下；
钢轨表面温度在上限温度TH、下限温度TL之间波动，维持热量平衡，使珠光体转变由表面向内部转移，相对稳定地进行等温转变；
在钢轨表面温度接近下限温度TL时，脱离淬火机组，表面回温到590±20℃进行自然空冷，直到室温。
进一步：钢轨轨头的表面下限温度TL＝BS+20～50℃，即此时表面温度TL比贝氏体转变点温度BS高20～50℃。
进一步：表面上限温度TH＝PS-50～100℃，即此时钢轨表面温度TH比珠光体转变点温度PS低50～100℃。
进一步：在钢轨表面温度接近下限温度TL时，在雾化喷嘴下反复冷却-回温，反复次数为100～200次。
本发明技术效果包括：
1、本发明利用等温转变曲线提供的信息，在热处理初始阶段采用强的冷却速度使钢轨达到TL温度，然后控制钢轨在TL到TH较窄的温度范围内进行相对等温转变，获得片层间距细小的珠光体组织，提高了钢材性能。
2、本发明通过控制冷却稳定地得到晶粒细化的组织，避免了由于冷却速度的变化所造成的组织异常，提高了钢轨性能。本发明充分利用钢轨余热，利用等温转变原理控制相变进程，有效提高了钢轨强度，降低了淬火钢轨的成本，既增加效益，还可以充分提高钢材的利用率，节约社会资源。
附图说明
图1是现有技术中材料的冷却温度-时间曲线图；
图2是本发明中材料的冷却温度-时间曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，是本发明中材料的冷却温度-时间曲线图。
AC3表示加热时的上限温度；AC1表示加热时的下限温度；PS表示珠光体转变点温度；BS表示贝氏体转变点温度；TL表示控制转变的下限温度；TH表示控制转变的上限温度。
步骤1：钢轨从成品机架出来后，通过采用水或雾等强冷却介质快速冷却，使钢轨轨头的表面温度降低到贝氏体转变点温度的下限温度BS之上；
本发明中，钢轨轨头的表面下限温度TL＝BS+(20～50)℃，即此时表面温度TL比贝氏体转变温度点BS高20～50℃。
步骤2：当内钢轨部热量向外扩散，钢轨表面温度有限回升时，使用风或其他弱冷却介质控制冷却强度，使钢轨表面温度保持在珠光体安全转变的上限温度PS之下；
本发明中，钢轨表面上限温度TH＝PS-(50～100)℃，即此时钢轨表面温度TH比珠光体转变点温度PS(近似AC1)低50～100℃。
步骤3：钢轨表面温度在上限温度TH、下限温度TL之间波动，维持热量平衡，使珠光体转变由表面向内部转移，相对稳定地进行等温转变；
步骤4：在钢轨表面温度接近下限温度TL时(在雾化喷嘴下反复冷却-回温，反复次数因冷却系统设计不同而不同，可达100～200次)，脱离淬火机组，表面回温到590±20℃左右，进行自然空冷，直到室温。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种钢轨窄范围等温热处理方法，包括：
钢轨从成品机架出来后，通过采用水或雾等强冷却介质快速冷却，使钢轨轨头的表面温度降低到贝氏体转变点温度的下限温度BS之上；
当内钢轨部热量向外扩散，钢轨表面温度有限回升时，使用风或其他弱冷却介质控制冷却强度，使钢轨表面温度保持在珠光体安全转变的上限温度PS之下；
钢轨表面温度在上限温度TH、下限温度TL之间波动，维持热量平衡，使珠光体转变由表面向内部转移，相对稳定地进行等温转变；
在钢轨表面温度接近下限温度TL时，脱离淬火机组，表面回温到590±20℃进行自然空冷，直到室温。
2.如权利要求1所述钢轨窄范围等温热处理方法，其特征在于：钢轨轨头的表面下限温度TL＝BS+20～50℃，即此时表面温度TL比贝氏体转变点温度BS高20～50℃。
3.如权利要求1所述钢轨窄范围等温热处理方法，其特征在于：表面上限温度TH＝PS-50～100℃，即此时钢轨表面温度TH比珠光体转变点温度PS低50～100℃。
4.如权利要求1所述钢轨窄范围等温热处理方法，其特征在于：在钢轨表面温度接近下限温度TL时，在雾化喷嘴下反复冷却-回温，反复次数为100～200次。
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