CN107385308A - 铁路用高强耐磨贝‑马复相组织钢轨的控轧控冷工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路用高强耐磨贝‑马复相组织钢轨的控轧控冷工艺。该控轧控冷工艺包括：冶炼和连铸；坯料加热：设置加热温度为1180℃，保温时间大于40分钟；高温轧制：设置开轧温度为1120℃‑1150℃；保证总变形量＞90％，且单道次变形量不低于10％，终轧温度控制在890℃‑950℃；冷却：冷床周边密封保温，钢轨缓慢冷却，发生相变，冷却过程温度设置为830℃‑250℃，冷却速度不超过0.1℃/s，随即空冷到室温。采用该方法制备的钢轨合金含量低，成本低，贝‑马复相显微组织更加均匀细化，马氏体比率可控，钢轨的力学性能优异，特别适合对接触疲劳及耐磨性要求较高的重载线路。

Description

铁路用高强耐磨贝-马复相组织钢轨的控轧控冷工艺

技术领域

本发明涉及冶金技术及材料成型工艺技术领域，特别是涉及一种铁路用高强耐磨贝-马复相组织钢轨的控轧控冷工艺。

背景技术

铁路朝着重载化、高效化技术的飞速发展对钢轨的使用性能和寿命提出越来越高的要求，目前我国现役钢轨多以珠光体组织类型为主。随着我国铁路货运载重增加和速度加快，在铁路线曲线区段和道岔等条件恶劣部位使用的现有珠光体钢轨磨损、剥落等失效大幅增加，现有的珠光体钢轨性能已经远远不能满足铁路高速、重载运输发展需求，迫切需要提高钢轨的综合性能。研究表明，贝氏体组织比珠光体组织具有更好综合性能，同等高强度下，贝氏体钢轨比珠光体钢轨有更好耐磨性和抗接触疲劳性能等。

尽管我国在贝氏体钢轨以及贝氏体钢道岔部件上的研发及应用已取得了可喜的阶段成果，但是还存在一些问题，如产品性能质量稳定性、产品合格率低等，因此通过轧制工艺的优化，在化学成分不变或微调的前提下实现产品的升级进而扩大产品的效益空间就显得更为重要，另外还可以节省钢材使用量，提高材料的利用率。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种铁路用高强耐磨贝-马复相组织钢轨的控轧控冷工艺。

本发明提供一种铁路用高强耐磨贝-马复相组织钢轨的控轧控冷工艺，其包括如下步骤：

冶炼和连铸：将原料冶炼并连铸成280mm×380mm的方坯料，其化学成分按重量百分比计包括：C 0.16-0.25％，Si 0.70-1.20％，Mn 1.60-2.45％，P≤0.022％，S≤0.015％，Cr 0.60-1.20％，Ni 0.40-0.70％，Mo 0.15-0.60％；其余为铁及不可避免的杂质；

坯料加热：设置加热温度为1180℃，保温时间大于40分钟；

高温轧制：设置开轧温度为1120℃-1150℃；保证总变形量＞90％，且单道次变形量不低于10％，终轧温度控制在890℃-950℃；

冷却：冷床周边密封保温，钢轨缓慢冷却，发生相变，冷却过程温度设置为830℃-250℃，冷却速度不超过0.1℃/s，随即空冷到室温。

本发明提供了一种高强耐磨铁路用贝-马复相组织钢轨的控轧控冷工艺，合金含量低，成本低，贝-马复相显微组织更加均匀细化，马氏体比率可控，钢轨的力学性能优异，特别适合对接触疲劳及耐磨性要求较高的重载线路。

附图说明

图1为本发明实施例1中钢轨的显微组织照片；

图2为本发明实施例2中钢轨的显微组织照片；

图3为本发明实施例3中钢轨的显微组织照片。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明的目的是提供一种高强耐磨铁路用贝-马复相组织钢轨的控轧控冷工艺，不仅降低轧制能耗，缩短轧制周期，通过调整优化贝氏体钢轨的控轧控冷工艺，实现产品性能的稳定。

据此，本发明提供了一种铁路用高强耐磨贝-马复相组织钢轨的控轧控冷工艺，其包括如下步骤：

冶炼和连铸：将原料冶炼并连铸成280mm×380mm的方坯料，其化学成分按重量百分比计包括：C 0.16-0.25％，Si 0.70-1.20％，Mn 1.60-2.45％，P≤0.022％，S≤0.015％，Cr 0.60-1.20％，Ni 0.40-0.70％，Mo 0.15-0.60％；其余为铁及不可避免的杂质；

坯料加热：设置加热温度为1180℃，保温时间大于40分钟；

高温轧制：设置开轧温度为1120℃-1150℃；保证总变形量＞90％，且单道次变形量不低于10％，终轧温度控制在890℃-950℃；

冷却：冷床周边密封保温，钢轨缓慢冷却，发生相变，冷却过程温度设置为830℃-250℃，冷却速度不超过0.1℃/s，随即空冷到室温。

本发明提供的高强耐磨铁路用贝-马复相组织钢轨的控轧控冷工艺的优点在于：

本发明提供了一种高强耐磨铁路用贝-马复相组织钢轨的控轧控冷工艺，合金含量低，成本低，贝-马复相显微组织更加均匀细化，马氏体比率可控，钢轨的力学性能优异，特别适合对接触疲劳及耐磨性要求较高的重载线路。

下面结合实施例具体阐述本发明。

实施例1

该钢由以下组分组成(wt％)：C 0.18％，Si 0.90％，Mn 2.20％，P0.008％，S0.002％，(Cr+Ni+Mo)2.00％，其余为铁及不可避免的杂质。

(1)按照上述化学成分重量百分比冶炼并连铸280mm×380mm的方坯料；

(2)坯料加热：加热温度为1180℃，保温50分钟后出炉后去除氧化铁皮；

(3)高温轧制：开轧温度1120℃；压下规程分配如下，总变形量为90％，且单道次变形量大于10％，终轧温度905℃；

(4)冷床周边密封保温，冷床上密排热钢，钢轨缓慢冷却，发生相变，冷却过程温度由793℃变到253℃，冷却速度控制0.09℃/s，随即空冷到室温。所得钢轨的显微组织如图1所示，马氏体比率控制在40％左右，其余组织主要为贝氏体，相关力学性能如下表所示。

实施例2

该钢由以下组分组成(wt％)：C 0.19％，Si 0.92％，Mn 2.25％，P0.006％，S0.003％，(Cr+Ni+Mo)2.05％，其余为铁及不可避免的杂质。

(1)按照上述化学成分重量百分比冶炼并连铸280mm×380mm的方坯料；

(2)坯料加热：加热温度为1180℃，保温50分钟后出炉后去除氧化铁皮；

(3)高温轧制：开轧温度1130℃；压下规程分配如下，总变形量为90％，且单道次变形量大于10％，终轧温度930℃；

(4)冷床周边密封保温，冷床上密排热钢，钢轨缓慢冷却，发生相变，冷却过程温度由798℃变到247℃，冷却速度为0.08℃/s，随即空冷到室温。所得钢轨的显微组织如图2所示，马氏体比率控制在30％左右，其余组织主要为贝氏体，相关力学性能如下表所示。

实施例3

该钢由以下组分组成(wt％)：C 0.20％，Si 0.89％，Mn 2.21％，P0.005％，S0.002％，(Cr+Ni+Mo)1.96％，其余为铁及不可避免的杂质。

(1)按照上述化学成分重量百分比冶炼并连铸280mm×380mm的方坯料；

(2)坯料加热：加热温度为1180℃，保温60分钟后出炉后去除氧化铁皮；

(3)高温轧制：开轧温度1140℃；压下规程分配如下，总变形量为90％，且单道次变形量大于10％，终轧温度950℃；

(4)冷床周边密封保温，冷床上密排热钢，钢轨缓慢冷却，发生相变，冷却过程温度由798℃变到253℃，冷却速度为0.075℃/s，随即空冷到室温。所得钢轨的显微组织如图3所示，马氏体比率控制在20％左右，其余组织主要为贝氏体，相关力学性能如下表所示。

表1为本发明的实施例1～3所轧制钢轨的力学性能。

表1实施例1-3所得钢轨的力学性能

由图1至图3可知，采用本发明的控轧控冷工艺制得的钢轨轨头纵向面的显微组织，组织为贝氏体+马氏体复相组织，比例均匀，晶粒细小。

图2是实施例2所得钢轨轨头纵向面的显微组织，组织为贝氏体+马氏体复相组织，比例均匀，晶粒细小。

图3是实施例3所得钢轨轨头纵向面的显微组织，组织为贝氏体+马氏体复相组织，比例均匀，晶粒细小。

本发明通过高温快速轧制以及缓慢冷却工艺轧制贝氏体钢轨，不仅实现产品性能的稳定，在其它合金钢种轧制生产的推广应用中，还可以最大程度实现相关产品的低成本减量化轧制。

以上对本发明所提供的铁路用高强耐磨贝-马复相组织钢轨的控轧控冷工艺进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种铁路用高强耐磨贝-马复相组织钢轨的控轧控冷工艺，其特征在于，包括如下步骤：

冶炼和连铸：将原料冶炼并连铸成280mm×380mm的方坯料，其化学成分按重量百分比计包括：C 0.16-0.25％，Si 0.70-1.20％，Mn 1.60-2.45％，P≤0.022％，S≤0.015％，Cr0.60-1.20％，Ni 0.40-0.70％，Mo 0.15-0.60％；其余为铁及不可避免的杂质；

坯料加热：设置加热温度为1180℃，保温时间大于40分钟；

高温轧制：设置开轧温度为1120℃-1150℃；保证总变形量＞90％，且单道次变形量不低于10％，终轧温度控制在890℃-950℃；

冷却：冷床周边密封保温，钢轨缓慢冷却，发生相变，冷却过程温度设置为830℃-250℃，冷却速度不超过0.1℃/s，随即空冷到室温。