CN107747021A - 耐腐蚀高速铁路用钢轨及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀高速铁路用钢轨及其生产方法，属于轧钢生产技术领域。提供一种耐蚀性能高，环保问题少，机械性能优良的高速铁路用钢轨及其生产方法。所述钢轨为包含0.1～0.9％的C，0.1～0.8％的Si，0.15～1.2％的Mn，Cr≤0.4％，V≤0.020％，Nb≤0.40％，P≤0.025％，S≤0.025％，余量为Fe和杂质的连铸钢轨，在该连铸钢轨的外表面上熔覆有铬铁合金复合防腐层。所述的生产方法采用低S入炉铁水在高碱度精炼渣保护下精炼获得的钢水，再以该钢水为基础在全保护条件下连铸成钢坯，通过等离子熔覆在连铸坯介于800～1200℃复合一层防腐层，并进行奥氏体均匀获得所述的钢轨。

Description

耐腐蚀高速铁路用钢轨及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种钢轨，尤其是涉及一种耐腐蚀高速铁路用钢轨，属于轧钢生产技术领域。本发明还涉及一种用于所述耐腐蚀高速铁路用钢轨的生产方法。
背景技术
随着国内外高铁的发展，高铁建设及高铁线路维护对钢轨内在和表面质量提出了更高的要求。高速铁路用钢轨在隧道或是沿海环境中，钢轨腐蚀已成为一个较为突出的问题，也成为钢轨伤损下道的主要原因。由于钢轨使用的安全及经济性，无法添加过多的防腐合金元素，只能以碳素或是微合金钢轨进行生产供货，利用钢轨基体无法进行有效的防腐。目前，国内外钢轨生产厂家主要以钢轨表面喷涂隔离剂进行防腐，但钢轨耐蚀性能或是环保问题均不理想。
高速铁路用钢轨在铺设使用过程中，需对钢轨踏面进行预打磨处理，既修磨了钢轨表面，也要修磨表面脱碳层，以减少钢轨波磨现象。钢轨表层过深的脱碳层，带来的是打磨的困难及成本。为减少钢轨打磨深度，铁路总公司曾要求钢轨出厂脱碳层深度≤0.3mm，但国内钢轨生产厂家成材率较低，最终仍以钢轨出厂脱碳层深度≤0.5mm验收。因此，降低脱碳层成为另一高速铁路用钢轨难题。
由于高铁列车轴重轻，运行速度较快，因此高速铁路用钢轨要求以强度降低的U71Mn热轧态供货，钢轨强度为现有钢种最低，但要求韧塑性较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种耐蚀性能高，环保问题少，机械性能优良的耐腐蚀高速铁路用钢轨。本发明还提供一种用于制备所述耐腐蚀高速铁路用钢轨的生产方法。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种耐腐蚀高速铁路用钢轨，所述钢轨为包含有下述重量份组分的连铸钢轨，在该连铸钢轨的外表面上熔覆有铬铁合金复合防腐层，
所述的重量份组分为0.1～0.9％的C，0.1～0.8％的Si，0.15～1.2％的Mn，Cr≤0.4％，V≤0.020％，Nb≤0.40％，P≤0.025％，S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质，
其中，所述钢轨表面的含碳量为0.3～0.7％，抗拉强度为500-900MPa，延伸率≥10％，脱碳层深度≤0.3mm。
进一步的是，所述铬铁合金复合防腐层的化学成分为38％的Fe，35％的Cr，10％的Ni，10％的Al，6％的C以及1％的NB。
上述方案的优选方式是，所述铬铁合金防腐层为等离子熔覆层。
一种用于所述耐腐蚀高速铁路用钢轨的生产方法，所述的生产方法采用低S入炉铁水在高碱度精炼渣保护下精炼获得的钢水，再以该钢水为基础在全保护条件下连铸成钢坯，并在该连铸钢坯温度介于800～1200℃时，通过等离子熔覆工序对所述连铸钢坯的全断面喷涂铬铁合金复合防腐层获得耐腐蚀钢轨钢坯，最后以该耐腐蚀钢轨钢坯为基础坯料经奥氏体均匀后采用万能线轧机轧制获得最终的所述耐腐蚀高速铁路用钢轨成品。
进一步的是，所述的高碱度精炼渣为发泡剂钢坯连铸完成后等离子熔覆前还要通过增碳剂进行增碳处理，所述的增碳剂为无烟煤和低N的合金。
本发明的有益效果是：本申请通过调节现有钢轨的化合组分生成轧制钢轨坯料后，再在成品轧制钢轨坯料的表面熔覆一层铬铁合金复合防腐层构成成品高速铁路用钢轨。并在钢水的冶炼过程中采用低S入炉铁水在高碱度精炼渣保护下精炼获得的钢水，再以该钢水为基础在全保护条件下连铸成钢坯，并在该连铸钢坯温度介于800～1200℃时，通过等离子熔覆工序对所述连铸钢坯的全断面喷涂铬铁合金复合防腐层获得耐腐蚀钢轨钢坯，最后以该耐腐蚀钢轨钢坯为基础坯料经奥氏体均匀后采用万能线轧机轧制获得最终的所述耐腐蚀高速铁路用钢轨成品。这样，由于本申请提供的高速铁路用钢轨不仅调整天了钢水的组分，而且从钢水的冶炼开始进行控制，并在连铸、防腐层熔覆以及后处理处理等各道工序中均进行严格控制，以获得耐蚀性能高，机械性能优良的高速铁路用钢轨。采用本申请提供的生产方法生产的高速公路用钢轨，由于不需要表面喷涂隔离剂进行防腐，从而减小了环保问题的出现，达到了环保要求。
具体实施方式
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种耐蚀性能高，环保问题少，机械性能优良的耐腐蚀高速铁路用钢轨，本发还提供了一种用于制备所述耐腐蚀高速铁路用钢轨的生产方法。所述的钢轨为包含有下述重量份组分的连铸钢轨，在该连铸钢轨的外表面上熔覆有铬铁合金复合防腐层，
所述的重量份组分为0.1～0.9％的C，0.1～0.8％的Si，0.15～1.2％的Mn，Cr≤0.4％，V≤0.020％，Nb≤0.40％，P≤0.025％，S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质，
其中，所述钢轨表面的含碳量为0.3～0.7％，抗拉强度为500-900MPa，延伸率≥10％，脱碳层深度≤0.3mm。此时，所述铬铁合金复合防腐层的优选的化学成分为38％的Fe，35％的Cr，10％的Ni，10％的Al，6％的C以及1％的NB，而且所述铬铁合金防腐层优选为等离子熔覆层。这样，耐腐蚀高速铁路用钢轨便宜可以采用如下的工序进行生产，即所述的生产方法采用低S入炉铁水在高碱度精炼渣保护下精炼获得的钢水，再以该钢水为基础在全保护条件下连铸成钢坯，并在该连铸钢坯温度介于800～1200℃时，通过等离子熔覆工序对所述连铸钢坯的全断面喷涂铬铁合金复合防腐层获得耐腐蚀钢轨钢坯，最后以该耐腐蚀钢轨钢坯为基础坯料经奥氏体均匀后采用万能线轧机轧制获得最终的所述耐腐蚀高速铁路用钢轨成品。本申请通过调节现有钢轨的化合组分生成轧制钢轨坯料后，再在成品轧制钢轨坯料的表面熔覆一层铬铁合金复合防腐层构成成品高速铁路用钢轨。并在钢水的冶炼过程中采用低S入炉铁水在高碱度精炼渣保护下精炼获得的钢水，再以该钢水为基础在全保护条件下连铸成钢坯，并在该连铸钢坯温度介于800～1200℃时，通过等离子熔覆工序对所述连铸钢坯的全断面喷涂铬铁合金复合防腐层获得耐腐蚀钢轨钢坯，最后以该耐腐蚀钢轨钢坯为基础坯料经奥氏体均匀后采用万能线轧机轧制获得最终的所述耐腐蚀高速铁路用钢轨成品。这样，由于本申请提供的高速铁路用钢轨不仅调整天了钢水的组分，而且从钢水的冶炼开始进行控制，并在连铸、防腐层熔覆以及后处理处理等各道工序中均进行严格控制，以获得耐蚀性能高，机械性能优良的高速铁路用钢轨。采用本申请提供的生产方法生产的高速公路用钢轨，由于不需要表面喷涂隔离剂进行防腐，从而减小了环保问题的出现，达到了环保要求。
上述实施方式中，所述的高碱度精炼渣优选为发泡剂。钢坯连铸完成后等离子熔覆前还要通过增碳剂进行增碳处理，所述的增碳剂为无烟煤和低N的合金。
本申请生产的高速铁路用钢轨采用低S入炉铁水和高碱度精炼渣，并全程保护浇注；增碳剂采用无烟煤和低N的合金，LF加热过程中使用发泡剂，全程保护浇注，防止与空气接触，吸入过多的N；浇注后的铸坯钢坯温度介于800-1200℃时，采用等离子熔覆方式，对钢坯全断面喷涂复合合金成分；冷却后的钢坯经奥氏体均匀后，利用万能线轧机进行轧制。采用该方法制造的钢轨表层富含耐蚀元素及富碳，提高了钢轨表层耐蚀性能及降低了钢轨表层的脱碳层深度。钢轨钢碳含量为0.3-0.7％，抗拉强度500-900MPa，延伸率≥10％，脱碳层深度≤0.3mm，耐腐蚀性能优异。
实施例一
本发明实施例以及相应的对比例均选用以下钢轨化学成分。
表1实施例钢轨化学成分/％
本发明中的对比例采用与实施例相同的化学成分、加热、轧制及在线热处理工艺。
采用上述的方法对钢坯进行等离子熔覆处理，其中1#至5#为不同的增碳厚度，6#为对比例未进行等离子处理。随后，6支试样采用相同的加热、轧制及在线热处理工艺生产，
表2实施例及对比例钢坯增碳厚度
按照TB/T 2344-2012要求，分别对6支钢轨试样进行轨头脱碳层深度检验，检验结果如表3所示。
表3实施例及对比例钢轨脱碳层深度
分别按照GB/T 19746和TB/T 2375标准在实施例和对比例钢轨中进行周期浸润加速腐蚀试验，腐蚀剂为2％的NaCl溶液，腐蚀时间200h，试验结果见表4所示。
表4本发明实施例及对比例钢轨轨头磨损
本发明同时选取了相同化学成分的钢轨进行对比，在实施例中，所采用的五种处理方式均为本发明中的方法。表1至表4的对比结果表明，通过对钢坯进行等离子熔覆处理，钢轨脱碳层深度明显降低，耐蚀性能提高。
综上所述，本发明中耐腐蚀高速铁路用钢轨的生产方法提供了一种有用于提高钢轨耐蚀性能的同时，降低了钢轨轨头脱碳层深度的有效方法，产品适用于国内外高铁线路。
尽管已经具体描述了本发明的耐腐蚀高速铁路用钢轨的生产方法，但是本领域的技术人员应该知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种形式的改变。

Claims (6)

1.一种耐腐蚀高速铁路用钢轨，其特征在于：所述钢轨为包含有下述重量份组分的连铸钢轨，在该连铸钢轨的外表面上熔覆有铬铁合金复合防腐层，
所述的重量份组分为0.1～0.9％的C，0.1～0.8％的Si，0.15～1.2％的Mn，Cr≤0.4％，V≤0.020％，Nb≤0.40％，P≤0.025％，S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质，
其中，所述钢轨表面的含碳量为0.3～0.7％，抗拉强度为500-900MPa，延伸率≥10％，脱碳层深度≤0.3mm。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀高速铁路用钢，其特征在于：所述铬铁合金复合防腐层的化学成分为38％的Fe，35％的Cr，10％的Ni，10％的Al，6％的C以及1％的NB。
3.根据权利要求1或2所述的耐腐蚀高速铁路用钢轨，其特征在于：所述铬铁合金防腐层为等离子熔覆层。
4.一种用于权利要求3所述耐腐蚀高速铁路用钢轨的生产方法，其特征在于：所述的生产方法采用低S入炉铁水在高碱度精炼渣保护下精炼获得的钢水，再以该钢水为基础在全保护条件下连铸成钢坯，并在该连铸钢坯温度介于800～1200℃时，通过等离子熔覆工序对所述连铸钢坯的全断面喷涂铬铁合金复合防腐层获得耐腐蚀钢轨钢坯，最后以该耐腐蚀钢轨钢坯为基础坯料经奥氏体均匀后采用万能线轧机轧制获得最终的所述耐腐蚀高速铁路用钢轨成品。
5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于：所述的高碱度精炼渣为发泡剂。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于：钢坯连铸完成后等离子熔覆前还要通过增碳剂进行增碳处理，所述的增碳剂为无烟煤和低N的合金。
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