CN106636954A - 美洲铁路用钢轨及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种美洲铁路用钢轨及其生产方法。上述钢轨包括：0.78～0.84wt％的C，0.50～0.58wt％的Si，1.12～1.22wt％的Mn，0.20～0.30wt％的Cr，0.005～0.009wt％的Mo，0.030～0.045wt％的Ni，不大于0.020wt％的P和S，不大于0.010wt％的Al，不大于0.010wt％的V，余量为铁。本发明提供的钢轨硬度均在310HB以上，延伸率≥10％。满足美洲重载铁路的使用要求。

Description

美洲铁路用钢轨及其生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼领域，特别涉及一种美洲铁路用钢轨及其生产方法。
背景技术
美洲铁路主要以重载货运为主，在重载铁路曲线区段，钢轨的主要伤损形式以磨耗为主，而改善钢轨的耐磨性能可以提高钢轨的使用寿命。对于珠光体组织，材料的硬度越高，耐磨损性能越好。
2014年以前，包钢出口巴西等国家美标标准强度SS300HB钢轨，当时按旧版美标要求，轨头踏面硬度≥300HB，延伸率≥9％。2014年版新美标，成分C和Cr元素上限往高提了，其它成分不变，但性能要求却大大提升：轨头踏面硬度≥310HB，延伸率≥10％。
为了适应美洲铁路重载耐磨的要求，需要尽快研制出轨头踏面硬度在310HB以上，且延伸率不低于10％的SS310HB钢轨，满足美洲重载铁路的使用要求，已经越来越受到本领域技术人员的关注。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种美洲铁路用钢轨及其生产方法。
本发明提供一种美洲铁路用钢轨，其包括：0.78～0.84wt％的C，0.50～0.58wt％的Si，1.12～1.22wt％的Mn，0.20～0.30wt％的Cr，0.005～0.009wt％的Mo，0.030～0.045wt％的Ni，不大于0.020wt％的P和S，不大于0.010wt％的Al，不大于0.010wt％的V，余量为铁。
进一步地，所述钢轨包括：0.82wt％的C，0.53wt％的Si，1.18wt％的Mn，0.22wt％的Cr，0.006wt％的Mo，0.037wt％的Ni，不大于0.020wt％的P和S，不大于0.010wt％的Al，不大于0.010wt％的V，余量为铁。
相应的，本发明还提供一种美洲铁路用钢轨的生产方法，其包括：
步骤a、冶炼；
步骤b、VD处理；
步骤c、连铸；
步骤d、轧制，开轧温度控制在1100～1160℃，终轧温度不大于930℃；
步骤e、轧后冷却，进淬火机组冷速达到0.80～1.2℃/s。。
进一步地，所述步骤d中，钢坯加热时间大于4小时，均热时间不少于50分钟。
进一步地，钢水中氢含量≤2.0ppm，钢水或成品钢轨总氧含量≤20ppm，钢水氮含量≤60ppm。
进一步地，所述步骤e具体为：
将轧后钢轨以700～750℃的温度送入淬火机组进行风冷冷却至600～650℃，冷却速度为0.8～1.2℃/s；之后，将钢轨室温冷却。
本发明提供一种美洲铁路用钢轨，其钢轨组成中，通过钢轨成分的优化来提高钢轨淬透性，并且通过添加微量Ni、Mo合金元素，使钢种淬透性提高，细化珠光体片层，进而实现钢轨性能的强韧化。同时，添加微量Ni、Mo合金元素后，通过控制控制钢开轧和轨终轧温度，提高钢轨轧后冷却速度，可以细化相变前奥氏体晶粒、细化珠光体片层间距，从而达到提高钢轨综合性能指标的目的。实验证明，本发明提供的钢轨硬度均在310HB以上，延伸率≥10％。满足美洲重载铁路的使用要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例2制备的钢轨的显微组织照片；
图2为本发明实施例3制备的钢轨的显微组织照片。
具体实施方式
本发明公开了一种美洲铁路用钢轨及其生产方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供一种美洲铁路用钢轨，其包括：0.78～0.84wt％的C，0.50～0.58wt％的Si，1.12～1.22wt％的Mn，0.20～0.30wt％的Cr，0.005～0.009wt％的Mo，0.030～0.045wt％的Ni，不大于0.020wt％的P和S，不大于0.010wt％的Al，不大于0.010wt％的V，余量为铁。
进一步地，该钢轨其包括：0.82wt％的C，0.53wt％的Si，1.18wt％的Mn，0.22wt％的Cr，0.006wt％的Mo，0.037wt％的Ni，不大于0.020wt％的P和S，不大于0.010wt％的Al，不大于0.010wt％的V，余量为铁。
相应的，本发明还提供一种上述美洲铁路用钢轨的生产方法，包括如下步骤：
步骤a、冶炼；
步骤b、VD处理；
步骤c、连铸；
步骤d、轧制，开轧温度控制在1100～1160℃，终轧温度不大于930℃；
步骤e、轧后冷却，进淬火机组冷速达到0.80～1.2℃/s。
本发明提供一种美洲铁路用钢轨，其钢轨组成中，通过钢轨成分的优化来提高钢轨淬透性，并且通过添加微量Ni、Mo合金元素，使钢种淬透性提高，细化珠光体片层，进而实现钢轨性能的强韧化。同时，添加微量Ni、Mo合金元素后，通过控制控制钢开轧和轨终轧温度，提高钢轨轧后冷却速度，可以细化相变前奥氏体晶粒、细化珠光体片层间距，从而达到提高钢轨综合性能指标的目的。
优选地，上述步骤e具体为：
将轧后钢轨以700～750℃的温度送入淬火机组进行风冷冷却至600～650℃，冷却速度为0.8～1.2℃/s；之后，将钢轨室温冷却。
即在微调整合金元素Ni、Mo的基础上，走余热淬火线进行风冷，即提高相变前的冷速，降低相变温度，从而提高钢轨的强度和韧性。
此步骤更有选地，钢轨相变温度大概在600℃左右，让轧后100m长钢轨以720℃左右的温度入淬火机组，经过风冷后，以650℃温度机组再上冷床，相变前冷速由之前冷床上的0.5℃/s增加到0.85℃/s，提高了相变前的冷速，从而降低了相变温度，让相变时间更长一些，使组织更均匀，进而提高钢轨的强度和韧性。
优选地，所述步骤d中，钢坯加热时间大于4小时，均热时间不少于50分钟。
优选地，钢水中氢含量≤2.0ppm，钢水或成品钢轨总氧含量≤20ppm，钢水氮含量≤60ppm。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1-3
钢轨成分列于表1：
表1实施例钢轨成分(余量为铁)
生产工艺
1、冶炼，钢水中气体成分列于表2；VD处理。
表2钢水中气体成分列表(ppm)
[H] [O] [N]
实施例1 0.2 12 37
实施例2 2.0 20 48
实施例3 1.5 15 40
2、连铸，铸坯硫印检验结果：夹杂物均为1级，中心裂纹1级比率占39.2％外，其它均为0级；
3、轧制，工艺参数列于表3；
表3轧制工艺参数
加热时间 均热时间 开轧温度 终轧温度
实施例1 4h 50min 1100℃ 930℃
实施例2 6h 55min 1160℃ 960℃
实施例3 5h 60min 1130℃ 950℃
4、轧后冷却：让轧后100m长钢轨以720℃左右的温度入淬火机组，经过风冷后上冷床；淬火机组内的风冷速度依次为0.8℃/s、0.85℃/s、1.2℃/s。
实施例2和实施例3制备的钢轨的显微组织照片请参见图1和图2。
对实施例1至实施例3制备的钢轨进行力学性能测试，测试结果列于表4。
表4钢轨力学性能测试结果
由上述内容可知，本发明提供的钢轨硬度均在310HB以上，延伸率≥10％。满足AREMA-2014标准要求。
对上述实施例制备的钢轨进行全面的性能检验，内部洁净度、气体含量、低倍和显微组织等完全满足AREMA-2014标准和用户要求，特别是钢的洁净度、性能大大超过标准要求。
实施例4
采用实施例3制备的钢轨为实验材料，在Gleeble热模拟实验机上测定其连续冷却相变曲线，试样奥氏体化温度810℃，保温10min，而后分别以0.5、1、2、3、4、5、6、8、10℃/s连续冷却。实验结果：钢轨在0.5～2℃/s冷速范围内均发生珠光体转变，且随着冷速增加，珠光体开始转变温度逐渐降低，当冷速大于2℃/s后，部分淬透性较强区域不发生珠光体转变。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种美洲铁路用钢轨，其特征在于，包括：0.78～0.84wt％的C，0.50～0.58wt％的Si，1.12～1.22wt％的Mn，0.20～0.30wt％的Cr，0.005～0.009wt％的Mo，0.030～0.045wt％的Ni，不大于0.020wt％的P和S，不大于0.010wt％的Al，不大于0.010wt％的V，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的铁轨，其特征在于，其包括：0.82wt％的C，0.53wt％的Si，1.18wt％的Mn，0.22wt％的Cr，0.006wt％的Mo，0.037wt％的Ni，不大于0.020wt％的P和S，不大于0.010wt％的Al，不大于0.010wt％的V，余量为铁。
3.权利要求1或2所述的美洲铁路用钢轨的生产方法，其特征在于，包括：步骤a、冶炼；
步骤b、VD处理；
步骤c、连铸；
步骤d、轧制，开轧温度控制在1100～1160℃，终轧温度不大于930℃；
步骤e、轧后冷却，进淬火机组冷速达到0.80～1.2℃/s。
4.根据权利要求3所述的美洲铁路用钢轨的生产方法，其特征在于，所述步骤d中，钢坯加热时间大于4小时，均热时间不少于50分钟。
5.根据权利要求3所述的美洲铁路用钢轨的生产方法，其特征在于，钢水中氢含量≤2.0ppm，钢水或成品钢轨总氧含量≤20ppm，钢水氮含量≤60ppm。
6.根据权利要求3所述的美洲铁路用钢轨的生产方法，其特征在于，所述步骤e具体为：
将轧后钢轨以700～750℃的温度送入淬火机组进行风冷冷却至600～650℃，冷却速度控制范围0.8～1.2℃/s；之后，将钢轨室温冷却。
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