CN109023126A - 耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明设计高速钢轨生产方法领域，尤其是一种提高钢轨表层铬镍铝碳成分，并利用渗铬和渗碳原理，提高钢轨表层耐蚀性能和防脱碳能力的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，利用钢轨轧制的轧制余热，对钢轨施加1‑3℃/s的加速冷却操作，在该热处理操作后，再利用钢轨热处理余热，对钢轨表面喷涂热熔铝液。本发明得到的钢轨表层富含耐蚀物质铝层，提高了钢轨的综合性能和表层耐蚀性能。钢轨钢碳含量为0.3‑0.7％，抗拉强度500‑900MPa，延伸率≥10％，耐腐蚀性能优异。本发明尤其适用于耐腐蚀高速铁路用钢轨的生产之中。

Description

耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法
技术领域
本发明设计高速钢轨生产方法领域，尤其是一种耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法。
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提高钢轨表层铬镍铝碳成分，并利用渗铬和渗碳原理，提高钢轨表层耐蚀性能和防脱碳能力的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，利用钢轨轧制的轧制余热，对钢轨施加1-3℃/s的加速冷却操作，在该热处理操作后，再利用钢轨热处理余热，对钢轨表面喷涂热熔铝液。
进一步的是，对钢轨表面喷涂热熔铝液的喷涂厚度为0.1-0.5mm。
进一步的是，对钢轨表面喷涂热熔铝液的喷涂温度为400-600℃。
进一步的是，所述钢轨的基体化学成分质量百分比分别为：C含量为0.1-0.9％、Si含量为0.1-0.8％、Mn含量为0.15-1.2％、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。
进一步的是，所述钢轨在浇铸时的浇铸方式为：采取低S的入炉铁水，采取高碱度精炼渣，并且全程保护浇注。
进一步的是，所述浇铸过程中所使用的增碳剂为无烟煤和低N合金。
进一步的是，所述钢轨在浇铸时的LF加热过程中，使用发泡剂从而防止与空气接触以及防止吸入过多的N。
进一步的是，所述钢轨在浇注后得到的铸坯进入缓冷坑进行缓冷。
进一步的是，所述钢轨在浇铸经加热奥氏体均匀后，利用≥18MPa的高压水枪进行全断面高效除磷。
进一步的是，钢轨轧制方法为万能轧制法。
本发明的有益效果是：本发明得到的钢轨表层富含耐蚀物质铝层，提高了钢轨的综合性能和表层耐蚀性能。钢轨钢碳含量为0.3-0.7％，抗拉强度500-900MPa，延伸率≥10％，耐腐蚀性能优异。另外，由于本发明利用渗碳和渗铬原理，在钢轨钢坯进行复合轧制后，最终得到的钢轨表层碳含量为正偏析，脱碳层深度较浅及表层富含耐蚀性能优良的铬镍铝合金材质，以提高钢轨表层耐蚀和降低脱碳层深度。本发明尤其适用于耐腐蚀高速铁路用钢轨的生产之中。
具体实施方式
耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，利用钢轨轧制的轧制余热，对钢轨施加1-3℃/s的加速冷却操作，在该热处理操作后，再利用钢轨热处理余热，对钢轨表面喷涂热熔铝液。通过上述生产方法得到的耐腐蚀高速铁路用钢轨，表层富含耐蚀物质铝层，提高了钢轨的综合性能和表层耐蚀性能。钢轨钢碳含量为0.3-0.7％，抗拉强度500-900MPa，延伸率≥10％，耐腐蚀性能优异。
为了进一步提高操作的精度，可以选择这样的方案，即在对钢轨表面喷涂热熔铝液时，优选满足如下参数：对钢轨表面喷涂热熔铝液的喷涂厚度为0.1-0.5mm，以及对钢轨表面喷涂热熔铝液的喷涂温度为400-600℃。
钢轨作为相应处理的基础，本发明也有相应的要求，其中，优选所述钢轨的基体化学成分质量百分比分别为：C含量为0.1-0.9％、Si含量为0.1-0.8％、Mn含量为0.15-1.2％、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，从而保证最终的产品品质。
另外，为了保证最终产品品质，本发明还创造性的对钢轨的前提处理进行了改进，优选方案如下：所述钢轨在浇铸时的浇铸方式为：采取低S的入炉铁水，采取高碱度精炼渣，并且全程保护浇注，以及优选：所述浇铸过程中所使用的增碳剂为无烟煤和低N合金，以及优选所述钢轨在浇铸时的LF加热过程中，使用发泡剂从而防止与空气接触以及防止吸入过多的N，以及优选所述钢轨在浇铸后得到的铸坯进入缓冷坑进行缓冷，以及优选所述钢轨在浇铸经加热奥氏体均匀后，利用≥18MPa的高压水枪进行全断面高效除磷，以及优选钢轨轧制方法为万能轧制法。上述的优选方案均可以让钢轨更好的与本发明的技术向匹配，从而大幅度提高产品的最终品质。
实施例
实施例1
本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。
采用本发明的处理方法对钢坯进行耐蚀材料喷涂轧制处理，其中1#至5#为不同的增碳厚度，6#为对比例未进行附着处理。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。

Claims (10)

1.耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，其特征在于：利用钢轨轧制的轧制余热，对钢轨施加1-3℃/s的加速冷却操作，在该热处理操作后，再利用钢轨热处理余热，对钢轨表面喷涂热熔铝液。
2.如权利要求1所述的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，其特征在于：对钢轨表面喷涂热熔铝液的喷涂厚度为0.1-0.5mm。
3.如权利要求2所述的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，其特征在于：对钢轨表面喷涂热熔铝液的喷涂温度为400-600℃。
4.如权利要求1、2或3所述的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，其特征在于：所述钢轨的基体化学成分质量百分比分别为：C含量为0.1-0.9％、Si含量为0.1-0.8％、Mn含量为0.15-1.2％、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。
5.如权利要求1、2或3所述的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，其特征在于：所述钢轨在浇铸时的浇铸方式为：采取低S的入炉铁水，采取高碱度精炼渣，并且全程保护浇注。
6.如权利要求5所述的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，其特征在于：所述浇铸过程中所使用的增碳剂为无烟煤和低N合金。
7.如权利要求5所述的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，其特征在于：所述钢轨在浇铸时的LF加热过程中，使用发泡剂从而防止与空气接触以及防止吸入过多的N。
8.如权利要求5所述的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，其特征在于：所述钢轨在浇铸后得到的铸坯进入缓冷坑进行缓冷。
9.如权利要求5所述的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，其特征在于：所述钢轨在浇铸经加热奥氏体均匀后，利用≥18MPa的高压水枪进行全断面高效除磷。
10.如权利要求5所述的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，其特征在于：钢轨轧制方法为万能轧制法。
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