CN109402352A - 一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺 - Google Patents
一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109402352A CN109402352A CN201811548954.0A CN201811548954A CN109402352A CN 109402352 A CN109402352 A CN 109402352A CN 201811548954 A CN201811548954 A CN 201811548954A CN 109402352 A CN109402352 A CN 109402352A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- channel steel
- equal
- steel
- guard rail
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 240
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 240
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 146
- 238000010791 quenching Methods 0.000 title claims abstract description 87
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 title claims abstract description 87
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 110
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 46
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 25
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 21
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 12
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 241000277275 Oncorhynchus mykiss Species 0.000 abstract description 6
- 241000951498 Brachypteraciidae Species 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 3
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/08—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
- B21B1/095—U-or channel sections
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/009—Pearlite
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，属于铁路的护轨制造技术领域。本发明的一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，依次包括以下工序：钢坯进炉工序、除鳞工序、粗轧工序、精轧工序、在线淬火工序、缓冷工序、矫直工序；其中，在线淬火工序中：槽型钢进入强冷却系统的温度为710～850℃、离开温度为400～550℃，强冷却系统包括多根分流支管，分流支管连通至具有多个喷嘴的汇集管上，喷嘴沿槽型钢的运动方向分布，从喷嘴喷出的冷却气体喷射在槽型钢头部的工作边上，槽型钢头部的工作边的冷却速度为2～6℃/s。本发明的特别适用于制造规格33kg/m（UIC33）、钢种U75V的护轨用槽型钢，制造的护轨用槽型钢质量稳定，硬度均匀，淬火层深度较深，使用寿命更长。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造护轨用槽型钢的工艺，特别是一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，属于铁路的护轨制造技术领域。
背景技术
护轨是指在轨道上钢轨内侧加铺的不承受车轮竖直荷载的钢轨。按铺设地点不同有不同的作用。在道岔辙叉处的护轨，铺在辙叉有害空间相对的钢轨内侧，引导车轮通过有害空间，避免撞击叉心尖端，在桥梁上的护轨可防止已脱轨的车辆撞击桥梁或坠于桥下；在小半径曲线上在内轨里侧铺设护轨，可减少外轨侧面磨耗。
如图4所示，护轨用槽型钢的断面示意图，槽型钢8包括槽型钢头部81、槽型钢腰部82、槽型钢底部83，槽型钢头部81与槽型钢底部83通过槽型钢腰部82相连、并形成凹槽84，槽型钢头部81与车轮接触边为工作边85。
对于护轨用槽型钢，国内各生产厂及其使用客户，通常采用离线淬火来制造，离线淬火需重新将护轨加热至奥氏体相状态，淬火后再进行回火消应处理，这就增加了能源成本，并且淬火后弯曲度增大，还需重新进行矫直。并且离线淬火后槽型钢的质量不稳定，硬度不均匀，淬火层深度较浅，在使用中易出现剥离掉块的伤损，缩短使用寿命。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺。
本发明采用的技术方案如下：
一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，依次包括以下工序：钢坯进炉工序、除鳞工序、粗轧工序、精轧工序、在线淬火工序、缓冷工序、矫直工序；其中，在线淬火工序中：经精轧成型的槽型钢进入强冷却系统，槽型钢进入强冷却系统的温度为710～850℃、离开强冷却系统的温度为400～550℃，强冷却系统包括多根分流支管，分流支管连通至具有多个喷嘴的汇集管上，喷嘴沿槽型钢的运动方向分布，从喷嘴喷出的冷却气体喷射在槽型钢头部的工作边上，其中，每根分流支管内的冷却气体的气压为0.20～0.55MPa、流量为200～500m3/h、温度为20～50℃，槽型钢头部的工作边的冷却速度为2～6℃/s。
采用本发明的在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺时,经钢坯进炉工序加热钢坯后,经过一步一步的工序，能够使得钢坯在线制造为满足使用需求的护轨用槽型钢，无需对钢坯/槽型钢再进行加热；特别适用于制造规格33kg/m（UIC33）、钢种U75V的护轨用槽型钢。得益于分流支管连通至具有多个喷嘴的汇集管上，喷嘴沿槽型钢的运动方向分布，使得从喷嘴喷出的冷却气体能够均匀的喷射在槽型钢头部的工作边上，使得槽型钢头部的工作边能够均匀的冷却；再结合冷却气体的气压、流量与温度，使得槽型钢头部的工作边的冷却速度为2～6℃/s，最终得以保证淬火的质量。
进一步的，在线淬火工序中：槽型钢的运动速度为0.1～0.5m/s，槽型钢的凹槽朝上，槽型钢腰部的外侧采用主动地辊驱动输送、槽型钢腰部的内侧采用导向横辊导向，槽型钢头部的外侧与槽型钢底部的外侧分别采用导向立辊导向。在主动地辊的驱动输送作用下，实现了槽型钢的运动动作，槽型钢在运动过程中被淬火（被从汇集管的喷嘴喷出的冷却气体强制冷却），同时在主动地辊、导向横辊、导向立辊的作用下，在淬火过程中（冷却气体冷却槽型钢头部的工作边），槽型钢的四周被辊道约束，能够平衡槽型钢头部在淬火时因收缩与相变引起的槽型钢变形，使槽型钢在淬火过程中保持了平直状态，提高了槽型钢冷却均匀性、冷却效率及一次性合格率，有效控制槽型钢的组织和性能，达到最佳的热处理效果。
进一步的，在线淬火工序中：汇集管的喷嘴距槽型钢头部的工作边的距离≤50mm。作为优选，汇集管的喷嘴距槽型钢头部的工作边的距离可调整，即汇集管距槽型钢头部的可调整；能够按照需求调整喷嘴距槽型钢头部的工作边的距离，使得槽型钢全程受控处理，能够按规定的冷却曲线进行热处理，进一步保证槽型钢头部的工作边能够得到最佳的精细珠光体组织和最好的机械性能强度、硬度和韧性。
进一步的，钢坯的材质为U75V，其化学成分重量百分比为：C：0.71～0.80、Si：0.50～0.80、Mn：0.75～1.05、V：0.04～0.12、Cr≤0.15、Ni≤0.1、Cu≤0.15、P≤0.03、S≤0.025、Nb≤0.01、Mo≤0.02、Sn≤0.03、Sb≤0.02、Ti≤0.025、Al≤0.01、H≤0.0002、O≤0.003、N≤0.009、Cu+10Sn≤0.35、Cr+Mo+Ni+Cu≤0.35，余量为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，钢坯进炉工序中：热回收预热段温度≥600℃，加热段温度为900～1300℃，均热段温度为1100～1290℃，均热时间≥30min，总加热时间为0.9～1.2min/mm，出炉平均温度≥1150℃。钢坯被加热成高温状态，以便进行接下来的各个工序。
进一步的，除鳞工序中：采用除鳞机对钢坯表面除鳞，除鳞机包括上集管和下集管，上集管与下集管的喷射嘴的喷射角均为30°，扭转角均为15°，垂直喷射距离≤150mm，系统水压为20～22MPa，系统水流量为60m3/h。经钢坯进炉工序后的钢坯输送至除鳞机中进行除鳞工序形成经除鳞的钢坯。
进一步的，粗轧工序中：全采用纵轧方式，道次压下量为12～28mm，道次压下率为12～23%，总压下率≥80%，粗轧开轧温度为1050～1250℃，粗轧终轧温度≥1050℃。经除鳞工序后的钢坯输送至粗轧机中进行粗轧工序形成半成品槽型钢。
进一步的，精轧工序中：全采用纵轧方式，道次压下量为2～5mm，道次压下率为9～18%，总压下率≤30%，精轧开轧温度为950～1100℃，精轧终轧温度为850～1000℃。经粗轧工序后的半成品槽型钢输送至精轧机中进行精轧工序形成槽型钢；然后将经精轧成型的槽型钢输送至强冷却系统中进行在线淬火工序。
进一步的，缓冷工序中：槽型钢在冷床上自然回火、自由伸展。经在线淬火工序淬火后的槽型钢的输送至冷床进行缓冷工序，槽型钢在冷床上自然回火、自由伸展，以消除前道工序产生的残余应力，调整组织性能。比如可通过控制冷床的运行速度以及槽型钢的摆放间距，来进行缓冷工序。优选的，槽型钢缓冷至350℃～500℃时进行下一步的矫直工序。
进一步的，矫直工序中：采用二级辊缝对矫直机进行设定，辊缝修正为-2.0～0.5mm，倾动修正为0～2.0mm，带载压下量为0.5～1.5mm。槽型钢经缓冷工序缓冷至350℃～500℃时，进入预先调整好处于待机状态的矫直机进行矫直，矫直后的槽型钢保持向槽型钢底部边均匀弯曲总长的0.5%～1%，矫直后槽型钢的温度为330℃～480℃，随后进行堆冷，进一步消除残余应力。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、采用本发明的在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺时，经钢坯进炉工序加热钢坯后,经过一步一步的工序，能够使得钢坯在线制造为满足使用需求的护轨用槽型钢，无需对钢坯/槽型钢再进行加热；特别适用于制造规格33kg/m（UIC33）、钢种U75V的护轨用槽型钢。相对于离线淬火制造的护轨用槽型钢而言，本发明的在线淬火制造护轨用槽型钢的质量稳定，硬度均匀，淬火层深度较深，使用寿命更长。
2、在线淬火工序中，得益于分流支管连通至具有多个喷嘴的汇集管上，喷嘴沿槽型钢的运动方向分布，使得从喷嘴喷出的冷却气体能够均匀的喷射在槽型钢头部的工作边上，使得槽型钢头部的工作边能够均匀的冷却；再结合冷却气体的气压、流量与温度，使得槽型钢头部的工作边的冷却速度为2～6℃/s，保证淬火的质量。
3、在线淬火工序中，巧妙设计了导向输送辊轮（主动地辊、导向横辊、导向立辊），能够平衡槽型钢头部在淬火时因收缩与相变引起的槽型钢变形，使槽型钢在淬火过程中保持了平直状态，提高了槽型钢冷却均匀性、冷却效率及一次性合格率，有效控制槽型钢的组织和性能，达到最佳的热处理效果，简化了离线淬火的工艺流程，最终提高了企业的经济效益。
4、与传统的离线淬火制造护轨用槽型钢的相比，本发明具有工艺流程紧凑高效，占用厂房空间较小，采用的设备数量更少。
5、采用本发明的在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺时，槽型钢头部的工作边（或者说淬透层）得到的金相组织是比普通热处理还要细微的珠光体，屈服强度能达到900～990MPa，抗张强度能达到1280～1350MPa，伸长率达10%～12%，断面收缩率达32%～48%，淬透层深度≥26mm，A1点37～43HRC，A4点≥34.5HRC，工作边表面硬度341～401（HBW10/3000），硬度均匀性能优异，质量稳定，在使用中不会出现剥离掉块的伤损，槽型钢矫直堆冷后均匀弯曲小于≤10mm/全长，扭曲≤5mm/全长，达到了最佳的热处理效果，本发明相对于离线淬火制造护轨用槽型钢，简化了的工艺流程，提高了企业的经济效益。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺流程示意图；
图2是钢坯进炉工序中，加热炉各段温度曲线图，其中曲线Ⅰ表示加热炉炉温，曲线Ⅱ表示钢坯温度；
图3是在不同冷却速度下，槽型钢的组织转变示意图，其中，本发明的在线淬火工序中，按照曲线③工艺控制冷却速度；
图4是护轨用槽型钢的断面示意图；
图5是在线淬火工序中，槽型钢腰部的凹槽朝上，主动地辊、导向横辊、导向立辊与槽型钢的位置关系示意图，槽型钢头部中图案填充部位为淬透层；
图6是强冷却系统的分流支管、汇集管的结构示意图。
图中标记：1-加热炉、2-除鳞机、3-粗轧机、4-精轧机、5-强冷却系统、51-分流支管、52-汇集管、53-汇集管的喷嘴、6-冷床、7-矫直机、8-槽型钢、81-槽型钢头部、82-槽型钢腰部、83-槽型钢底部、84-凹槽、85-工作边、91-主动地辊、92-导向横辊、93-导向立辊。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1 至图6所示，本实施例的一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，依次包括以下工序：钢坯进炉工序、除鳞工序、粗轧工序、精轧工序、在线淬火工序、缓冷工序、矫直工序；其中，在线淬火工序中：经精轧成型的槽型钢8进入强冷却系统，槽型钢8进入强冷却系统5的温度为710～850℃、离开强冷却系统5的温度为400～550℃，强冷却系统5包括多根分流支管51，分流支管51连通至具有多个喷嘴53的汇集管52上，喷嘴53沿槽型钢8的运动方向分布，从喷嘴53喷出的冷却气体喷射在槽型钢头部的工作边85上，其中，每根分流支管51内的冷却气体的气压为0.20～0.55MPa、流量为200～500m3/h、温度为20～50℃，槽型钢头部的工作边85的冷却速度为2～6℃/s。
采用本发明的在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺时,经钢坯进炉工序加热钢坯后,经过一步一步的工序，能够使得钢坯在线制造为满足使用需求的护轨用槽型钢，无需对钢坯/槽型钢再进行加热；特别适用于制造规格33kg/m（UIC33）、钢种U75V的护轨用槽型钢。得益于分流支管51连通至具有多个喷嘴53的汇集管52上，喷嘴53沿槽型钢8的运动方向分布，使得从喷嘴53喷出的冷却气体能够均匀的喷射在槽型钢头部的工作边85上，使得槽型钢头部的工作边能够均匀的冷却；再结合冷却气体的气压、流量与温度，使得槽型钢头部的工作边的冷却速度为2～6℃/s，最终得以保证淬火的质量。可供选择的，分流支管51连接空压机，通过空压机向分流支管51输送冷却气体。本发明的采用了冷却介质为气体，具体的是空气；即本发明优选采用的喷气淬火方式；当然也可以采用喷雾、喷水或喷加湿空气的淬火方式，其优点是冷却速度快，冷却成本相对较低，但工作过程稳定性差，冷却不均匀，喷嘴容易发生堵塞，冷却速度难以控制，淬火后的槽型钢头部易出现异常组织如贝氏体、马氏体等，致使产品报废。因此经过对比考量，本发明优选采用的喷气淬火方式，冷却介质为气体。
进一步的，在线淬火工序中：槽型钢的运动速度为0.1～0.5m/s，槽型钢8的凹槽84朝上，槽型钢腰部82的外侧采用主动地辊91驱动输送、槽型钢腰部82的内侧采用导向横辊92导向，槽型钢头部81的外侧与槽型钢底部83的外侧分别采用导向立辊93导向，如图5所示。在主动地辊91的驱动输送作用下，实现了槽型钢8的运动动作，槽型钢8在运动过程中被淬火（被从汇集管的喷嘴喷出的冷却气体强制冷却），同时在主动地辊91、导向横辊92、导向立辊93的作用下，在淬火过程中（冷却气体冷却槽型钢头部的工作边85），槽型钢的四周被辊道约束，能够平衡槽型钢头部在淬火时因收缩与相变引起的槽型钢变形，使槽型钢在淬火过程中保持了平直状态，提高了槽型钢冷却均匀性、冷却效率及一次性合格率，有效控制槽型钢的组织和性能，达到最佳的热处理效果。可供选择的，导向横辊92也为主动辊，导向横辊92采用直流调速电机来驱动，而主动地辊91也采用直流调速电机来驱动。
进一步的，在线淬火工序中：汇集管的喷嘴53距槽型钢头部的工作边85的距离≤50mm。作为优选，汇集管的喷嘴53距槽型钢头部的工作边85的距离可调整，即汇集管距槽型钢头部的可调整；能够按照需求调整喷嘴距槽型钢头部的工作边的距离，使得槽型钢全程受控处理，能够按规定的冷却曲线进行热处理，进一步保证槽型钢头部的工作边能够得到最佳的精细珠光体组织和最好的机械性能强度、硬度和韧性。
进一步的，钢坯的材质为U75V，其化学成分重量百分比为：C：0.71～0.80、Si：0.50～0.80、Mn：0.75～1.05、V：0.04～0.12、Cr≤0.15、Ni≤0.1、Cu≤0.15、P≤0.03、S≤0.025、Nb≤0.01、Mo≤0.02、Sn≤0.03、Sb≤0.02、Ti≤0.025、Al≤0.01、H≤0.0002、O≤0.003、N≤0.009、Cu+10Sn≤0.35、Cr+Mo+Ni+Cu≤0.35，余量为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，钢坯进炉工序中：热回收预热段温度≥600℃，加热段温度为900～1300℃，均热段温度为1100～1290℃，均热时间≥30min，总加热时间为0.9～1.2min/mm，出炉平均温度≥1150℃。钢坯在加热炉1中被加热成高温状态，以便进行接下来的各个工序。
进一步的，除鳞工序中：采用除鳞机对钢坯表面除鳞，除鳞机包括上集管和下集管，上集管与下集管的喷射嘴的喷射角均为30°，扭转角均为15°，垂直喷射距离≤150mm，系统水压为20～22MPa，系统水流量为60m3/h。经钢坯进炉工序后的钢坯输送至除鳞机2中进行除鳞工序形成经除鳞的钢坯。
进一步的，粗轧工序中：全采用纵轧方式，道次压下量为12～28mm，道次压下率为12～23%，总压下率≥80%，粗轧开轧温度为1050～1250℃，粗轧终轧温度≥1050℃。经除鳞工序后的钢坯输送至粗轧机3中进行粗轧工序形成半成品槽型钢。
进一步的，精轧工序中：全采用纵轧方式，道次压下量为2～5mm，道次压下率为9～18%，总压下率≤30%，精轧开轧温度为950～1100℃，精轧终轧温度为850～1000℃。经粗轧工序后的半成品槽型钢输送至精轧机4中进行精轧工序形成槽型钢；然后将经精轧成型的槽型钢输送至强冷却系统中进行在线淬火工序。
进一步的，缓冷工序中：槽型钢在冷床上自然回火、自由伸展。经在线淬火工序淬火后的槽型钢的输送至冷床6进行缓冷工序，槽型钢在冷床6上自然回火、自由伸展，以消除前道工序产生的残余应力，调整组织性能。比如可通过控制冷床的运行速度以及各根槽型钢的摆放间距，来进行缓冷工序。优选的，槽型钢缓冷至350℃～500℃时进行下一步的矫直工序。
进一步的，矫直工序中：采用二级辊缝对矫直机进行设定，辊缝修正为-2.0～0.5mm，倾动修正为0～2.0mm，带载压下量为0.5～1.5mm。槽型钢经缓冷工序缓冷至350℃～500℃时，进入预先调整好处于待机状态的矫直机7进行矫直，矫直后的槽型钢保持向槽型钢底部边均匀弯曲总长的0.5%～1%，矫直后槽型钢的温度为330℃～480℃，随后进行堆冷，进一步消除残余应力。
基于上述技术特征的组合设计, 如图1 至图6所示，在其中一实施例中，依次：在加热炉1中进行钢坯进炉工序、在除鳞机2中进行除鳞工序、在粗轧机3中进行粗轧工序、在精轧机4中进行精轧工序、在强冷却系统5中进行在线淬火工序、进行在冷床6中进行缓冷工序、在矫直机7中进行矫直工序；各个相邻的工序之间通过主动地辊来输送钢坯/槽型钢，实现在线的制造过程，如图1所示，各种设备按照工序顺序来布置。钢坯材料为U75V，呈长方体状，高度与宽度都约为150mm、长度约为2.5m；本实施例中采用本发明的工艺制成规格33kg/m（UIC33）护轨用槽型钢1，如图4所示，该槽型钢1的长度约为13 m、高度为93mm±1，槽型钢头部11的宽度为80mm±1、槽型钢腰部12的厚度为20mm±0.75、槽型钢底部13的宽度为40mm±1。其中，钢坯进炉工序中，均热时间约为40min、总加热时间约为240min，如图2所示，加热炉各段温度曲线图，其中曲线Ⅰ表示加热炉炉温，曲线Ⅱ表示钢坯温度；粗轧工序中，轧制10～11道次形成半成品槽型钢；精轧工序中，轧制1～2道次形成槽型钢；在线淬火工序中，强冷却系统5包括11根分流支管51，分流支管51等间距连通至具有800个喷嘴53的汇集管52上，喷嘴53沿槽型钢8的运动方向上均匀分布，喷嘴53正对槽型钢头部的工作边85并喷出冷却气体，如图5和图6所示；特别的是，在线淬火工序中，不仅仅通过主动地辊91来输送槽型钢，还采用了导向横辊92、导向立辊93来导向，明显的，各种辊道按照槽型钢的运动方向来布置，使得槽型钢在淬火过程中四周被辊轮约束，如图5所示，能够平衡槽型钢头部在淬火时因收缩与相变引起的槽型钢变形。槽型钢头部的工作边85（或者说淬透层）得到的金相组织是比普通热处理还要细微的珠光体，屈服强度能达到900～990MPa，抗张强度能达到1280～1350MPa，伸长率达10%～12%，断面收缩率达32%～48%，淬透层深度≥26mm，A1点37～43HRC，A4点≥34.5HRC，工作边表面硬度341～401（HBW10/3000），硬度均匀性能优异，质量稳定，在使用中不会出现剥离掉块的伤损，槽型钢矫直堆冷后均匀弯曲小于≤10mm/全长，扭曲≤5mm/全长。
综上所述，采用本发明的一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，经钢坯进炉工序加热钢坯后,经过一步一步的工序，能够使得钢坯在线制造为满足使用需求的护轨用槽型钢，无需对钢坯/槽型钢再进行加热；特别适用于制造规格33kg/m（UIC33）、钢种U75V的护轨用槽型钢。相对于离线淬火制造的护轨用槽型钢而言，本发明的在线淬火制造护轨用槽型钢的质量稳定，硬度均匀，淬火层深度较深，使用寿命更长。
与再加热的离线淬火工艺相比，直接在线淬火工艺省略了再加热至奥氏体化过程，大大节约能源并简化了工艺流程，提高了生产效率，缩短了供货周期，稳定了产品质量。
在铁路运输线上采用经过热处理的护轨用槽型钢，其寿命是普通热轧槽型钢的2～3倍，经济、社会意义巨大。随着铁路向调速、重载方向发展，对护轨用槽型钢的性能、质量要求越来越高，护轨用槽型钢在线淬火的制造工艺必将成为今后生产护轨用槽型钢的主要制造方式。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，其特征在于,依次包括以下工序：
钢坯进炉工序、除鳞工序、粗轧工序、精轧工序、在线淬火工序、缓冷工序、矫直工序；其中，
在线淬火工序中：经精轧成型的槽型钢进入强冷却系统，槽型钢进入强冷却系统的温度为710～850℃、离开强冷却系统的温度为400～550℃；强冷却系统包括多根分流支管，分流支管连通至具有多个喷嘴的汇集管上，喷嘴沿槽型钢的运动方向分布，从喷嘴喷出的冷却气体喷射在槽型钢头部的工作边上，其中，每根分流支管内的冷却气体的气压为0.20～0.55MPa、流量为200～500m3/h、温度为20～50℃，槽型钢头部的工作边的冷却速度为2～6℃/s。
2.如权利要求1所述的一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，其特征在于：在线淬火工序中：槽型钢的运动速度为0.1～0.5m/s，槽型钢的凹槽朝上，槽型钢腰部的外侧采用主动地辊驱动输送、槽型钢腰部的内侧采用导向横辊导向，槽型钢头部的外侧与槽型钢底部的外侧分别采用导向立辊导向。
3.如权利要求1所述的一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，其特征在于：在线淬火工序中：汇集管的喷嘴距槽型钢头部的工作边的距离≤50mm。
4.如权利要求1所述的一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，其特征在于：钢坯的材质为U75V，其化学成分重量百分比为：C：0.71～0.80、Si：0.50～0.80、Mn：0.75～1.05、V：0.04～0.12、Cr≤0.15、Ni≤0.1、Cu≤0.15、P≤0.03、S≤0.025、Nb≤0.01、Mo≤0.02、Sn≤0.03、Sb≤0.02、Ti≤0.025、Al≤0.01、H≤0.0002、O≤0.003、N≤0.009、Cu+10Sn≤0.35、Cr+Mo+Ni+Cu≤0.35，余量为Fe及不可避免的杂质。
5.如权利要求1所述的一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，其特征在于：钢坯进炉工序中：热回收预热段温度≥600℃，加热段温度为900～1300℃，均热段温度为1100～1290℃，均热时间≥30min，总加热时间为0.9～1.2min/mm，出炉平均温度≥1150℃。
6.如权利要求1所述的一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，其特征在于：除鳞工序中：采用除鳞机对钢坯表面除鳞，除鳞机包括上集管和下集管，上集管与下集管的喷射嘴的喷射角均为30°，扭转角均为15°，垂直喷射距离≤150mm，系统水压为20～22MPa，系统水流量为60m3/h。
7.如权利要求1所述的一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，其特征在于：粗轧工序中：全采用纵轧方式，道次压下量为12～28mm，道次压下率为12～23%，总压下率≥80%，粗轧开轧温度为1050～1250℃，粗轧终轧温度≥1050℃。
8.如权利要求1所述的一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，其特征在于：精轧工序中：全采用纵轧方式，道次压下量为2～5mm，道次压下率为9～18%，总压下率≤30%，精轧开轧温度为950～1100℃，精轧终轧温度为850～1000℃。
9.如权利要求9所述的一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，其特征在于：缓冷工序中：槽型钢在冷床上自然回火、自由伸展。
10.如权利要求1所述的一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺，其特征在于：矫直工序中：采用二级辊缝对矫直机进行设定，辊缝修正为-2.0～0.5mm，倾动修正为0～2.0mm，带载压下量为0.5～1.5mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811548954.0A CN109402352A (zh) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | 一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811548954.0A CN109402352A (zh) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | 一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109402352A true CN109402352A (zh) | 2019-03-01 |
Family
ID=65459767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811548954.0A Pending CN109402352A (zh) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | 一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109402352A (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106498143A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-03-15 | 武汉钢铁股份有限公司 | 一种用于钢轨的在线热处理方法和在线热处理系统 |
-
2018
- 2018-12-18 CN CN201811548954.0A patent/CN109402352A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106498143A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-03-15 | 武汉钢铁股份有限公司 | 一种用于钢轨的在线热处理方法和在线热处理系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 周琳 主编: "《中国长材轧制技术与装备》", 30 June 2014, 冶金工业出版社 * |
| 李光瀛 等: "高速重载钢轨的开发与PD3钢轨的组织性能", 《2005中国钢铁年会论文集(第3卷)》 * |
| 李波 等: "在线余热淬火对U75V钢轨组织性能的影响", 《钢铁》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100482812C (zh) | 钢轨热处理方法及钢轨热处理机组 | |
| CN104525560B (zh) | 普碳钢/含Nb钢20‑30mm中厚板麻面的有效控制方法 | |
| CN100580102C (zh) | 炉卷轧机在线淬火生产高强度调质钢的工艺 | |
| US4486248A (en) | Method for the production of improved railway rails by accelerated cooling in line with the production rolling mill | |
| EP0098492A2 (en) | Method for the production of railway rails by accelerated cooling in line with the production rolling mill | |
| JP2721861B2 (ja) | 熱間圧延鋼線材の直接急冷方法 | |
| CN107419194A (zh) | 一种超级奥氏体不锈钢板卷的加工方法 | |
| CN111635986B (zh) | 百米热处理钢轨头尾温度控制方法 | |
| CN115505713B (zh) | 一种降低百米在线热处理贝氏体钢轨残余应力的热处理工艺 | |
| KR20150045996A (ko) | 레일의 열처리를 위한 방법 및 시스템 | |
| CN114011879B (zh) | 一种中碳高合金耐磨钢的控制硬度制备方法及其生产装置 | |
| CN113403462A (zh) | 一种屈服强度700～1000MPa级青皮钢的制备方法 | |
| CN113215492A (zh) | 一种高韧性的低合金高强度钢的轧制方法 | |
| CN107675080A (zh) | 抗接触疲劳珠光体钢轨及其制造方法 | |
| CN112689541B (zh) | 制造具有改善的耐磨性和接触强度的铁路轨道的方法 | |
| CN113560343A (zh) | 一种控制低碳奥氏体不锈钢特厚板晶粒度的方法 | |
| CN113145639A (zh) | 一种高碳高铬线材生产方法及其生产线 | |
| CN109402352A (zh) | 一种在线淬火制造护轨用槽型钢的工艺 | |
| US4395296A (en) | Thermal mechanical process for steel slabs and the product thereof | |
| US6170284B1 (en) | Apparatus for the controlled cooling of hot-rolled sections, particularly beams, directly from the rolling heat | |
| JP2651677B2 (ja) | レールの熱処理方法 | |
| CN111074051B (zh) | 一种煤矿用钢耐磨板btw的生产方法 | |
| CN102292172A (zh) | 用于对由不锈钢制成的带材进行退火和除鳞的方法和设备 | |
| JP3101980B2 (ja) | 熱間圧延鋼線材の直接急冷方法 | |
| CN114058820A (zh) | 一种厚重热轧h型钢轧后qst控冷系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190301 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |