ES2550793T3 - Perlite rail that has superior abrasion resistance and excellent toughness - Google Patents

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Kazunori Seki
Takuya Satou
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Abstract

Un raíl de perlita que tiene una composición de acero que comprende. en términos de porcentaje en masa: C: de 0,65 a 1,20%; Si: de 0,05 a 2,00%; Mn: de 0,05 a 2,00%; P <= 0,0150%; S <= 0,0100%; Ca: 0,0005% a 0,0200%; uno cualquiera o ambos de Mg: de 0,0005 a 0,0200% y Zr: de 0,0005 a 0,0100% y opcionalmente uno o más seleccionados de Co: de 0,01% 1,00%, Cr: de 0,01 a 2,00%, Mo: de 0,01 a 0,050%, V: de 0,005 a 0,50%, Nb: de 0,002 a 0,050%, B: de 0,0001 a 0,0050%, Cu: de 0,01 a 1,00%, Ni: de 0,01 a 1,00%, Ti: de 0,0050 a 0,0500%, Al: mayor de 0,0100 a 1,00%, y N: de 0,0060 a 0,0200%, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, en el que una relación de S/Ca está en un intervalo de 0,45 a 3,00 entre una parte de cabeza del raíl, en una parte de la superficie de la cabeza que varía desde las superficies de las porciones de esquina de la cabeza y una parte superior de la cabeza hasta una profundidad de 10 mm o en una parte que varía desde las superficies de las porciones de esquina de la cabeza y la parte superior de la cabeza hasta una profundidad de 20 mm, un 95% o mayor de una estructura metalográfica es una estructura de perlita, una dureza Hv de la estructura de perlita está en un intervalo de 320 a 500, las inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen longitudes principales en un intervalo de 10 a 100 μm están presentes en una cantidad por área unitaria en un intervalo de 10 a 200/mm2 en una sección transversal tomada a partir de una parte que varía desde la superficie de la parte de cabeza del raíl hasta una profundidad de 3 mm a 10 mm a lo largo de una dirección longitudinal en la estructura de perlita, los óxidos de Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen diámetros de grano en un intervalo de 5 nm a 100 nm están presentes en una cantidad por área unitaria en un intervalo de 500 a 50.000/mm2 en una sección transversal tomada desde una parte que varía desde la superficie de la parte de la superficie de la cabeza del raíl hasta una profundidad de 3 mm a 10 mm en la estructura de perlita.A perlite rail having a steel composition comprising. in terms of mass percentage: C: from 0.65 to 1.20%; Yes: from 0.05 to 2.00%; Mn: from 0.05 to 2.00%; P <= 0.0150%; S <= 0.0100%; Ca: 0.0005% to 0.0200%; one or both of Mg: from 0.0005 to 0.0200% and Zr: from 0.0005 to 0.0100% and optionally one or more selected from Co: from 0.01% 1.00%, Cr: from 0.01 to 2.00%, Mo: 0.01 to 0.050%, V: 0.005 to 0.50%, Nb: 0.002 to 0.050%, B: 0.0001 to 0.0050%, Cu : 0.01 to 1.00%, Ni: 0.01 to 1.00%, Ti: 0.0050 to 0.0500%, Al: greater than 0.0100 to 1.00%, and N : from 0.0060 to 0.0200%, the rest being Fe and unavoidable impurities, in which an S / Ca ratio is in a range of 0.45 to 3.00 between a part of the rail head, in a part of the surface of the head that varies from the surfaces of the corner portions of the head and an upper part of the head to a depth of 10 mm or in a part that varies from the surfaces of the corner portions of the head and the upper part of the head to a depth of 20 mm, 95% or greater of a metallographic structure is a perlite structure, a hardness Hv of the perlite structure is in a range from 320 to 500, Mn sulfide-based inclusions having major lengths in a range of 10 to 100 µm are present in an amount per unit area in a range of 10 to 200 / mm2 in a cross-section taken from a part that varies from the surface of the head part of the rail to a depth of 3 mm to 10 mm along a longitudinal direction in the perlite structure, Mg oxides, Zr oxides and inclusions based on Mn sulfide having grain diameters in a range of 5 nm to 100 nm are present in an amount per unit area in a range of 500 to 50,000 / mm2 in a cross section taken from a part that varies from the surface of the surface part from the head of the rail to a depth of 3 mm to 10 mm in the perlite structure.

Description

Raíl de perlita que tiene resistencia a la abrasión superior y excelente tenacidad Perlite rail that has superior abrasion resistance and excellent toughness

CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un raíl de perlita usado para ferrocarriles de carga en el extranjero en el que tanto la resistencia a la abrasión (resistencia al desgaste) como la tenacidad están mejoradas en la parte de cabeza. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a perlite rail used for overseas freight railways in which both abrasion resistance (wear resistance) and toughness are improved in the head part.

TÉCNICA ANTERIOR Junto con el desarrollo económico, está progresando un nuevo desarrollo de recursos naturales, tales como carbón PREVIOUS TECHNIQUE Along with economic development, a new development of natural resources, such as coal, is progressing

o similares. Específicamente, se ha puesto en marcha la minería en regiones con un entorno natural severo que hasta ahora no se había desarrollado. Por consiguiente, el entorno de las vías se está haciendo notablemente severo en ferrocarriles de carga en el extranjero usados para transportar recursos naturales. Hay una demanda de raíles que tengan tenacidad o similar en regiones con climatología fría además de una resistencia al desgaste más grande que nunca. En tales circunstancias, hay una demanda de desarrollar raíles que tengan una mayor resistencia al desgaste y mayor tenacidad que las de los raíles de alta resistencia usados actualmente. or similar. Specifically, mining has been launched in regions with a severe natural environment that until now had not been developed. Consequently, the environment of the tracks is becoming remarkably severe on freight railroads abroad used to transport natural resources. There is a demand for rails that have toughness or similar in regions with cold weather as well as greater wear resistance than ever. In such circumstances, there is a demand to develop rails that have greater wear resistance and greater toughness than those of the currently used high strength rails.

En general, se sabe que el refinado de una estructura de perlita, específicamente, el refinado de grano en una estructura de austenita que aún se tiene que transformar en perlita, o el refinado de bloques de perlita es eficaz para mejorar la tenacidad de un acero perlítico. Para conseguir el refinado del grano en una estructura de austenita, durante un laminado en caliente, la temperatura de laminado se disminuye y la de velocidad de reducción de laminado aumenta y adicionalmente, se implementa un tratamiento térmico por recalentamiento a baja temperatura después del laminado en caliente de los raíles. Además, para conseguir el refinado de una estructura de perlita, la transformación de perlita que se inicia en el interior de los granos de austenita se acelera utilizando núcleos de transformación o similares. In general, it is known that the refining of a perlite structure, specifically, the refining of grain into an austenite structure that has yet to be transformed into perlite, or the refining of perlite blocks is effective in improving the toughness of a steel perlithic In order to achieve the refining of the grain in an austenite structure, during a hot rolling, the rolling temperature is decreased and the rolling reduction speed increases and additionally, a thermal treatment is implemented by reheating at low temperature after rolling in hot from the rails. In addition, to achieve the refining of a perlite structure, the transformation of perlite that starts inside the austenite grains is accelerated using transformation cores or the like.

Sin embargo, en la fabricación de raíles, desde el punto de vista de asegurar la formabilidad durante el laminado en caliente, hay limitaciones sobre una disminución en la temperatura de laminado y un aumento en la velocidad de reducción de laminado; y de esta manera, no podía conseguirse un refinado suficiente de los granos de austenita. Además, con respecto a la transformación de perlita desde el interior de los granos de austenita utilizando núcleos de transformación, hay problemas en tanto que la cantidad de núcleos de transformación es difícil de controlar, y la transformación de perlita desde el interior de los granos no es estable; y de esta manera no puede conseguirse un refinado suficiente de la estructura de perlita. However, in the manufacture of rails, from the point of view of assuring formability during hot rolling, there are limitations on a decrease in the rolling temperature and an increase in the speed of reducing rolling; and in this way, sufficient refining of the austenite grains could not be achieved. In addition, with respect to the transformation of perlite from within the austenite grains using transformation cores, there are problems while the amount of transformation cores is difficult to control, and the transformation of perlite from inside the grains is not is stable; and in this way a sufficient refining of the perlite structure cannot be achieved.

Debido a estos problemas, se ha aplicado un método para mejorar fundamentalmente la tenacidad de los raíles que tienen una estructura de perlita en los que se realiza recalentamiento a baja temperatura después de laminar en caliente un raíl, y después se realiza la transformación de perlita mediante enfriamiento acelerado tal como para refinar una estructura de perlita. Sin embargo, recientemente, se han preparado raíles que incluyen un alto contenido de carbono para mejorar la resistencia al desgaste; y por lo tanto, hay un problema en tanto que los carburos gruesos permanecen dentro de los granos de austenita durante el tratamiento de precalentamiento a baja temperatura descrito anteriormente, lo que reduce la ductilidad y tenacidad de una estructura de perlita después del enfriamiento acelerado. Además, puesto que este método incluye recalentamiento, hay otro problema respecto a la eficiencia económica, tal como un alto coste de fabricación, una baja productividad o similares. Due to these problems, a method has been applied to fundamentally improve the toughness of the rails that have a perlite structure in which reheating is performed at low temperature after hot rolling a rail, and then the transformation of perlite is performed by accelerated cooling such as to refine a perlite structure. However, recently, rails have been prepared that include a high carbon content to improve wear resistance; and therefore, there is a problem in that the thick carbides remain within the austenite grains during the low temperature preheating treatment described above, which reduces the ductility and toughness of a perlite structure after accelerated cooling. In addition, since this method includes overheating, there is another problem regarding economic efficiency, such as high manufacturing cost, low productivity or the like.

En consecuencia, hay una demanda de desarrollar un método para fabricar un raíl de acero de alto carbono que asegure la formabilidad durante el laminado y refinar la estructura de perlita después del laminado en caliente. Para resolver este problema, se han desarrollado métodos para fabricar un raíl de acero de alto carbono mostrado a continuación. Las principales características de estos métodos para fabricar un raíl son que el hecho de que los granos de austenita en un acero de alto carbono se recristalizan fácilmente a una temperatura relativamente baja e incluso cuando se utiliza una baja velocidad de reducción de laminado para refinar la estructura de perlita. Como resultado, se obtienen granos finos con diámetros de grano similares mediante el laminado continuo a una pequeña velocidad de reducción de laminado; y de esta manera, se mejora la ductilidad y tenacidad de un acero perlítico (por ejemplo Documentos de Patente 1, 2 y 3). Accordingly, there is a demand to develop a method for manufacturing a high carbon steel rail that ensures formability during rolling and refining the perlite structure after hot rolling. To solve this problem, methods have been developed to manufacture a high carbon steel rail shown below. The main features of these methods for making a rail are that the fact that austenite grains in a high carbon steel are easily recrystallized at a relatively low temperature and even when a low speed of rolling reduction is used to refine the structure perlite As a result, fine grains with similar grain diameters are obtained by continuous rolling at a small rolling reduction rate; and in this way, the ductility and toughness of a perlitic steel is improved (for example, Patent Documents 1, 2 and 3).

El Documento de Patente 1 describe que puede proporcionarse un raíl que tiene alta ductilidad realizando 3 o más pasadas continuas de laminado con un intervalo de tiempo predeterminado en el laminado de acabado de un raíl de acero de alto carbono. Patent Document 1 describes that a rail having high ductility can be provided by making 3 or more continuous rolling passes with a predetermined time interval in the finishing laminate of a high carbon steel rail.

El Documento de Patente 2 describe que puede proporcionarse un raíl que tiene una resistencia al desgaste superior y alta tenacidad realizando dos o más pasadas continuas de laminado con un intervalo de tiempo predeterminado en el laminado de acabado de un raíl de acero de alto carbono, y adicionalmente realizando un enfriamiento acelerado después del laminado continuo. Patent Document 2 describes that a rail having superior wear resistance and high toughness can be provided by performing two or more continuous rolling passes with a predetermined time interval in the finishing laminate of a high carbon steel rail, and additionally performing accelerated cooling after continuous rolling.

El Documento de Patente 3 describe que puede proporcionarse un raíl que tiene una resistencia al desgaste superior y alta tenacidad realizando enfriamiento entre las pasadas de laminado en el laminado de acabado de un raíl de acero de alto carbono y realizando un enfriamiento acelerado después del laminado continuo. Patent Document 3 describes that a rail having superior wear resistance and high toughness can be provided by cooling between the rolling passes in the finishing laminate of a high carbon steel rail and performing accelerated cooling after continuous rolling .

Las tecnologías descritas por los Documentos de Patente 1 a 3 pueden conseguir el refinado de la estructura de austenita a un cierto nivel y presentar una ligera mejora en la tenacidad por la combinación de temperatura, el número de pasadas de laminado y el intervalo de tiempo entre las pasadas durante el laminado en caliente continuo. Sin embargo, hay un problema en que estas tecnologías no presentan ningún efecto respecto al inicio de la fractura a partir de las inclusiones presentes dentro del acero; de esta manera la tenacidad no mejora fundamentalmente. The technologies described by Patent Documents 1 to 3 can achieve the refining of the austenite structure at a certain level and present a slight improvement in the toughness due to the combination of temperature, the number of rolling passes and the time interval between the passes during continuous hot rolling. However, there is a problem in which these technologies have no effect with respect to the beginning of the fracture from the inclusions present within the steel; in this way the tenacity does not improve fundamentally.

Adicionalmente, la velocidad de crecimiento de grano de una estructura de austenita es rápida en un acero de alto carbono. Como resultado, los granos de una estructura de austenita que se han refinado por laminado crecen después del laminado; y por lo tanto hay un problema en que la tenacidad de un raíl tratado térmicamente no mejora ni siquiera en el caso de que se realice un enfriamiento acelerado. Additionally, the grain growth rate of an austenite structure is fast in a high carbon steel. As a result, the grains of an austenite structure that have been refined by rolling grow after rolling; and therefore there is a problem in that the toughness of a heat treated rail does not improve even in the case of accelerated cooling.

Considerando estas circunstancias, se han estudiado la adición de Ca, la reducción del contenido de oxígeno y la reducción del contenido de Al para suprimir la aceleración de inclusiones típicas en raíles, es decir: MnS o Al2O3. Las características de estos métodos de fabricación son que el MnS se cambia por CaS añadiendo Ca en el tratamiento preliminar del metal caliente de tal manera que se haga inocuo y, adicionalmente, el contenido de oxígeno se reduce tanto como sea posible añadiendo elementos de desoxidación o aplicando un tratamiento de vacío tal como para reducir la cantidad de inclusiones en el acero fundido, y las tecnologías del cual se han estudiado (por ejemplo Documentos de Patente 4, 5 y 6). Considering these circumstances, the addition of Ca, the reduction of oxygen content and the reduction of Al content have been studied to suppress the acceleration of typical rail inclusions, that is: MnS or Al2O3. The characteristics of these manufacturing methods are that the MnS is changed to CaS by adding Ca in the preliminary treatment of the hot metal in such a way that it becomes harmless and, additionally, the oxygen content is reduced as much as possible by adding deoxidation elements or applying a vacuum treatment such as to reduce the amount of inclusions in the molten steel, and the technologies of which they have been studied (for example, Patent Documents 4, 5 and 6).

La tecnología en el Documento de Patente 4 describe un método para fabricar un acero fundido muy limpio, apagado con silicio y de alto carbono, en el que la cantidad añadida de Ca se optimiza para fijar el S como CaS; y de esta manera se reduce la cantidad de inclusiones basadas en MnS alargadas. En esta tecnología, el S que se segrega y concentra en un proceso de solidificación reacciona con el Ca que segrega y concentra similarmente o se genera silicato de calcio en el acero fundido; y de esta manera, el S se fija secuencialmente como CaS. Como resultado, se suprime la generación de inclusiones de MnS alargadas. The technology in Patent Document 4 describes a method for manufacturing a very clean, silicon and high carbon molten steel, in which the added amount of Ca is optimized to set the S as CaS; and in this way the amount of inclusions based on elongated MnS is reduced. In this technology, the S that is secreted and concentrated in a solidification process reacts with the Ca that it secretes and similarly concentrates or calcium silicate is generated in the molten steel; and in this way, the S is sequentially set as CaS. As a result, the generation of elongated MnS inclusions is suppressed.

La tecnología en el Documento de Patente 5 describe un método para fabricar un acero fundido muy limpio y alto carbono en el que la cantidad de inclusiones de MnO es reducida; y de esta manera se reduce la cantidad de inclusiones de MnS alargadas precipitadas a partir de MnO. En esta tecnología, un acero se protege en un estado no desoxidado o débilmente desoxidado después de fundirlo en un horno con atmósfera de refinado y después se realiza un tratamiento de vacío a un grado de vacío de 1 Torr o menor para hacer que el contenido de oxígeno disuelto esté en un intervalo de 30 ppm o menor. A continuación, se añaden Al y Si y después se añade Mn. De esta manera, se reduce el número de productos de desoxidación secundarios, que se convertirán en núcleos de cristalización de MnS que cristalizan en las porciones solidificadas finalmente, y la concentración de MnO en los óxidos se reduce. De esta manera, se suprime la cristalización de MnS. The technology in Patent Document 5 describes a method for manufacturing a very clean and high carbon molten steel in which the amount of MnO inclusions is reduced; and in this way the amount of elongated MnS inclusions precipitated from MnO is reduced. In this technology, a steel is protected in a non-deoxidized or weakly deoxidized state after melting it in a furnace with refining atmosphere and then a vacuum treatment is performed at a vacuum degree of 1 Torr or less to make the content of Dissolved oxygen is in a range of 30 ppm or less. Next, Al and Si are added and then Mn is added. In this way, the number of secondary deoxidation products is reduced, which will become MnS crystallization nuclei that crystallize in the finally solidified portions, and the concentration of MnO in the oxides is reduced. In this way, the crystallization of MnS is suppressed.

La tecnología en el Documento de Patente 6 describe un método para fabricar un acero fundido muy limpio y de alto carbono con cantidades reducidas de oxígeno y Al en el acero fundido. En esta tecnología, puede fabricarse un raíl que tiene una resistencia al daño superior limitando la cantidad total de oxígeno basándose en la relación entre el valor de oxígeno total en las inclusiones basadas en óxido y la propiedad del daño. Adicionalmente, la resistencia al daño de los raíles puede mejorarse adicionalmente limitando la cantidad de Al solubilizado en el sólido o la composición de las inclusiones en un intervalo preferible. The technology in Patent Document 6 describes a method for manufacturing a very clean and high carbon molten steel with reduced amounts of oxygen and Al in molten steel. In this technology, a rail having superior resistance to damage can be manufactured by limiting the total amount of oxygen based on the ratio between the total oxygen value in the oxide-based inclusions and the property of the damage. Additionally, the damage resistance of the rails can be further improved by limiting the amount of Al solubilized in the solid or the composition of the inclusions in a preferable range.

Las tecnologías descritas anteriormente descritas en los Documentos de Patente 4 a 6 controlan las configuraciones y cantidades de inclusiones basadas en MnS y Al generadas en una fase de eflorescencia. Sin embargo, la configuración de inclusiones se altera durante el laminado en caliente en el laminado de raíles. En particular, las inclusiones basadas en sulfuro de Mn alargadas en la dirección longitudinal por laminado actúan como puntos de inicio de fractura en los raíles; y por lo tanto, hay un problema en que la resistencia al daño o tenacidad de los raíles no puede mejorarse de forma estable en el caso en el que solo se controlen las inclusiones en la fase de eflorescencia. The technologies described above described in Patent Documents 4 to 6 control the configurations and amounts of inclusions based on MnS and Al generated in an efflorescence phase. However, the configuration of inclusions is altered during hot rolling in the rail rolling. In particular, the sulphide-based inclusions of Mn elongated in the longitudinal direction by rolling act as starting points of fracture in the rails; and therefore, there is a problem in which the resistance to damage or toughness of the rails cannot be stably improved in the case where only inclusions in the efflorescence phase are controlled.

Además, se ha estudiado la aplicación de precipitados para suprimir el crecimiento de grano de una estructura de austenita después del laminado en caliente. Las características de este método de fabricación son que se añaden elementos de aleación y los carbonitruros precipitan punteando una estructura de austenita; y de esta manera se suprime el crecimiento de grano. En consecuencia, se refina una estructura tratada térmicamente, y la tenacidad se mejora (por ejemplo, Documento de Patente 7). In addition, the application of precipitates to suppress grain growth of an austenite structure after hot rolling has been studied. The characteristics of this manufacturing method are that alloy elements are added and the carbonitrides precipitate by dotting an austenite structure; and in this way the growth of grain is suppressed. Consequently, a heat treated structure is refined, and the toughness is improved (eg, Patent Document 7).

En la tecnología del Documento de Patente 7, se añaden V y Nb, y precipitan carbonitruros de V y Nb. Adicionalmente, se realiza un enfriamiento acelerado, dependiendo de las cantidades añadidas de V y Nb, y se controla el crecimiento de grano de la estructura de austenita después del laminado en caliente; y de esta manera se refina una estructura de perlita y se mejora la tenacidad de un raíl. In the technology of Patent Document 7, V and Nb are added, and carbonitrides of V and Nb precipitate. Additionally, accelerated cooling is performed, depending on the added amounts of V and Nb, and the grain growth of the austenite structure after hot rolling is controlled; and in this way a perlite structure is refined and the tenacity of a rail is improved.

En la tecnología descrita en el Documento de Patente 7, se añaden elementos de aleación y precipitan carbonitruros punteando una estructura de austenita; y de esta manera se suprime el crecimiento de grano. Sin embargo, la cantidad de carbonitruros generados de los elementos de aleación varía en gran medida dependiendo de la In the technology described in Patent Document 7, alloy elements are added and carbonitrides precipitate by dotting an austenite structure; and in this way the growth of grain is suppressed. However, the amount of carbonitrides generated from the alloy elements varies greatly depending on the

temperatura de laminado y de la velocidad de reducción de laminado. Como resultado, ocurre una gran variación en los efectos de suprimir el crecimiento de grano y el engrosamiento de los granos de cristal ocurre parcialmente. Por lo tanto, hay un problema en tanto que la resistencia al daño y la tenacidad de los raíles no puede mejorarse de forma estable por los carbonitruros de los elementos de aleación en solitario. Laminating temperature and lamination reduction speed. As a result, a great variation occurs in the effects of suppressing the growth of grain and the thickening of the crystal grains occurs partially. Therefore, there is a problem in that the resistance to damage and the toughness of the rails cannot be stably improved by the carbonitrides of the alloy elements alone.

Además, la tecnología descrita en el Documento de Patente 7 solo consigue el refinado de una estructura de austenita. Esta tecnología no tiene efecto sobre los daños debidos a las inclusiones basadas en sulfuro de Mn alargadas en la dirección longitudinal por laminado; y por lo tanto hay un problema en tanto que la resistencia al daño y la tenacidad de los raíles no puede mejorarse de forma estable. In addition, the technology described in Patent Document 7 only achieves the refining of an austenite structure. This technology has no effect on the damages due to inclusions based on elongated Mn sulfide in the longitudinal direction by rolling; and therefore there is a problem in that the resistance to damage and the toughness of the rails cannot be improved in a stable way.

Adicionalmente, en las tecnologías descritas en los Documentos de Patente 4 a 7, ocurre fragilización en una estructura debido a la alteración en los componentes de un acero, particularmente la alteración de los componentes mezclados en su interior como impurezas. Por lo tanto, hay un problema en tanto que la resistencia al daño y la tenacidad de los raíles no puede mejorarse de forma estable controlando las inclusiones debidas a la adicción de elementos de aleación y la reducción del contenido de oxígeno, y refinando una estructura de austenita debido a la aplicación de precipitados. Additionally, in the technologies described in Patent Documents 4 to 7, embrittlement occurs in a structure due to the alteration in the components of a steel, particularly the alteration of the components mixed therein as impurities. Therefore, there is a problem in that the resistance to damage and the toughness of the rails cannot be stably improved by controlling the inclusions due to the addition of alloy elements and the reduction of the oxygen content, and refining a structure of austenite due to the application of precipitates.

El documento WO 2007 111 285 describe un raíl de perlita con una resistencia a la fractura retrasada excelente. WO 2007 111 285 describes a perlite rail with excellent delayed fracture resistance.

A partir de estas circunstancias, ha sido deseable proporcionar un raíl de perlita que tenga una resistencia al desgaste y tenacidad superiores en el que se mejoren tanto la resistencia al desgaste como la resistencia al daño de una estructura de perlita. From these circumstances, it has been desirable to provide a perlite rail having superior wear resistance and toughness in which both wear resistance and damage resistance of a perlite structure are improved.

DOCUMENTOS DE LA TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTS OF THE PREVIOUS TECHNIQUE

Documentos de Patente Patent Documents

Documento de Patente 1: Publicación de Patente No Examinada Japonesa nº H07-173530 Patent Document 1: Japanese Unexamined Patent Publication No. H07-173530

Documento de Patente 2: Publicación de Patente No Examinada Japonesa nº 2001-234238 Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-234238

Documento de Patente 3: Publicación de Patente No Examinada Japonesa nº 2002-226915 Patent Document 3: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-226915

Documento de Patente 4: Publicación de Patente No Examinada Japonesa nº H05-171247 Patent Document 4: Japanese Unexamined Patent Publication No. H05-171247

Documento de Patente 5: Publicación de Patente No Examinada Japonesa nº H05-263121 Patent Document 5: Japanese Unexamined Patent Publication No. H05-263121

Documento de Patente 6: Publicación de Patente No Examinada Japonesa nº. 2001-220651 Patent Document 6: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-220651

Documento de Patente 7: Publicación de Patente No Examinada Japonesa nº. 2007-291413 Patent Document 7: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-291413

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN EXHIBITION OF THE INVENTION

Problemas que debe resolver por la Invención La presente invención se ha realizado en consideración de los problemas anteriores, y el objeto de la presente invención es proporcionar un raíl de perlita en el que se mejoren tanto la resistencia al desgaste como la tenacidad en la parte de cabeza, que se está demandando particularmente como un raíl para ferrocarriles de carga en el extranjero. Problems to be solved by the Invention The present invention has been realized in consideration of the above problems, and the object of the present invention is to provide a perlite rail in which both wear resistance and toughness are improved in the head part, which is being particularly demanded as a rail for freight railroads in the Foreign.

Medios para resolver los problemas La presente invención, que se da en la reivindicación, tiene las siguientes características. Means to solve the problems The present invention, which is given in the claim, has the following characteristics.

Un raíl de perlita de acuerdo con la presente invención consiste en un acero que comprende, en términos de porcentaje en masa, C: de 0,65% a 1,20%, Si: de 0,05% a 2,00%, Mn: de 0,0 5% a 2,00%, P ≤ 0,0150%, S ≤ 0,0100%, Ca: de 0,0005% a 0,0200%, y Fe e impurezas inevitables como el resto. En una parte de cabeza del raíl, la parte de la superficie de la cabeza que varía desde las superficies de las porciones de esquina de la cabeza y la parte superior de cabeza hasta una profundidad de 10 mm tiene una estructura de perlita, y una dureza Hv de la estructura de perlita está en un intervalo de 320 a 500. Las inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen longitudes principales en un intervalo de 10 a 100 m están presentes en una cantidad por área unitaria en un intervalo de 10 a 200/mm2 en una sección transversal (una sección transversal paralela a la dirección longitudinal del raíl) tomada a lo largo de una dirección longitudinal en la estructura de perlita. A perlite rail according to the present invention consists of a steel comprising, in terms of mass percentage, C: from 0.65% to 1.20%, Si: from 0.05% to 2.00%, Mn: from 0.05% to 2.00%, P ≤ 0.0150%, S ≤ 0.0100%, Ca: from 0.0005% to 0.0200%, and Fe and inevitable impurities like the rest. In a part of the head of the rail, the part of the surface of the head that varies from the surfaces of the corner portions of the head and the top of the head to a depth of 10 mm has a perlite structure, and a hardness Hv of the perlite structure is in a range of 320 to 500. Mn sulfide-based inclusions having major lengths in a range of 10 to 100 µm are present in an amount per unit area in a range of 10 to 200 / mm2 in a cross section (a cross section parallel to the longitudinal direction of the rail) taken along a longitudinal direction in the perlite structure.

En este caso, Hv se refiere a la dureza Vickers definida por JIS B7774. In this case, Hv refers to the Vickers hardness defined by JIS B7774.

En el raíl de perlita de acuerdo con la presente invención, el acero incluye adicionalmente, en términos de porcentaje en masa, uno cualquiera o ambos de Mg: de 0,0005 a 0,0200% y Zr: de 0,0005 a 0,010 0%, y pueden estar presentes óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen diámetros de grano en un intervalo de 5 nm a 100 nm en una cantidad por área unitaria en un intervalo de 500 a 50.000 mm2 en una sección transversal (una sección transversal paralela a la dirección de la anchura del raíl) en la estructura de perlita. In the perlite rail according to the present invention, the steel additionally includes, in terms of mass percentage, any one or both of Mg: from 0.0005 to 0.0200% and Zr: from 0.0005 to 0.010 0 %, and Mg-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions having grain diameters in a range of 5 nm to 100 nm in an amount per unit area in a range of 500 to 50,000 mm 2 may be present in a cross section (a cross section parallel to the rail width direction) in the perlite structure.

El acero puede incluir además, en términos de porcentaje en masa, uno o más de los componentes del acero descritos en los siguientes puntos (1) a (9). Steel may also include, in terms of mass percentage, one or more of the steel components described in the following points (1) to (9).

(1)(one)
Co: de 0,01% a 1,00%  Co: from 0.01% to 1.00%

(2)(2)
uno cualquiera o ambos de Cr: de 0,01% a 2,00% y Mo: de 0,01% a 0,50%  one or both of Cr: from 0.01% to 2.00% and Mo: from 0.01% to 0.50%

(3)(3)
uno cualquiera o ambos de V: de 0,005% a 0,50% y Nb: de 0,002% a 0,050%  one or both of V: from 0.005% to 0.50% and Nb: from 0.002% to 0.050%

(4)(4)
B: de 0,0001% a 0,0050%  B: from 0.0001% to 0.0050%

(5)(5)
Cu: de 0,01% a 1,00%  Cu: from 0.01% to 1.00%

(6)(6)
Ni: de 0,01% a 1,00%  Ni: from 0.01% to 1.00%

(7)(7)
Ti: de 0,0050% a 0,0500%  Ti: from 0.0050% to 0.0500%

(8)(8)
M: más de 0,0100% a 1,00%  M: more than 0.0100% to 1.00%

(9)(9)
N: de 0,0060% a 0,0200%  N: from 0.0060% to 0.0200%

Efectos de la Invención De acuerdo con la presente invención, los componentes, estructura y dureza de un acero para raíl están controlados y, además, se reducen los contenidos de P y S, se añade Ca y se controla el número de inclusiones basadas en sulfuro de Mn. De esta manera, se mejora la resistencia al desgaste y la tenacidad de una estructura de perlita; y, como resultado, es posible mejorar el periodo utilizable de un raíl, particularmente para ferrocarriles de carga en el extranjero (ferrocarriles de carga en el extranjero). Adicionalmente es posible mejorar adicionalmente la tenacidad de la estructura de perlita añadiendo Mg y Zr y controlando el número de inclusiones basadas en sulfuro de Mn finas y óxidos basados en Mg y Zr; y, como resultado, es posible mejorar adicionalmente el periodo utilizable. Effects of the Invention In accordance with the present invention, the components, structure and hardness of a rail steel are controlled and, in addition, the contents of P and S are reduced, Ca is added and the number of sulfide-based inclusions is controlled. of Mn. In this way, the wear resistance and toughness of a perlite structure is improved; and, as a result, it is possible to improve the usable period of a rail, particularly for freight railroads abroad (freight railroads abroad). Additionally it is possible to further improve the toughness of the perlite structure by adding Mg and Zr and controlling the number of inclusions based on fine Mn sulphide and oxides based on Mg and Zr; and, as a result, it is possible to further improve the usable period.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista que muestra las designaciones nominales de las porciones en una sección transversal (una sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal) del acero para raíl de acuerdo con la presente invención. La Figura 2 es una vista que muestra los efectos de la adición de Ca y la adición de Mg y Zr sobre la relación entre la cantidad de S y el valor de impacto que son resultados obtenidos fundiendo aceros en los que se altera la cantidad de S, la cantidad de P está en un intervalo de 0,0150% o menor, la cantidad de carbono es 1,00% y se añaden Ca, Mg y Zr realizando un ensayo de fusión y laminado en laboratorio que simula condiciones de laminado equivalentes para raíles, y realizando un ensayo de impacto. La Figura 3 es una vista que muestra la zona de observación de inclusiones basadas en sulfuro de Mn en el acero para raíl de acuerdo con la presente realización. La Figura 4 es una vista que muestra la zona de observación de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn, óxidos basados en Mg y óxidos de Zr en el acero para raíl de acuerdo con la presente realización. La Figura 5 es una vista que muestra la zona donde se toman las muestras para el ensayo de desgaste. La Figura 6 es una vista que muestra el perfil del ensayo de desgaste. La Figura 7 es una vista que muestra la zona donde se toman las muestras para el ensayo de impacto. La Figura 8 es una vista que muestra la relación entre la cantidad de carbono y la cantidad de desgaste en los resultados del ensayo de desgaste de los aceros para raíl de acuerdo con la presente invención y los aceros para raíl comparativos (aceros nº 48, 50, 51, 52, 53, 64, 66 y 67). La Figura 9 es una vista que muestra la relación entre la cantidad de carbono y el valor de impacto en los resultados del ensayo de impacto de los aceros para raíl de acuerdo con la presente invención y los aceros para raíl comparativos (aceros nº 49, 51, 53, 65, 66 y 68). La Figura 10 es una vista que muestra la relación entre la cantidad de carbono y el valor de impacto en los resultados del ensayo de impacto de los aceros para raíl de acuerdo con la presente invención y los aceros para raíl comparativos (aceros nº 54 a 63 y los raíles con las cantidades añadidas de P, S y Ca fuera de los intervalos de la presente invención) La Figura 11 es una vista que muestra la relación entre la cantidad de carbono y el valor de impacto en los resultados del ensayo de impacto de los aceros para raíl de acuerdo con la presente invención (aceros nº 11 a 13, 18 a 20, 24 a 26, 29 a 31, 33 a 35, 36 a 38 y 45 a 47). BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a view showing the nominal designations of the portions in a cross section (a cross section perpendicular to the longitudinal direction) of the rail steel according to the present invention. Figure 2 is a view showing the effects of the addition of Ca and the addition of Mg and Zr on the relationship between the amount of S and the impact value that are results obtained by melting steels in which the amount of S is altered , the amount of P is in a range of 0.0150% or less, the amount of carbon is 1.00% and Ca, Mg and Zr are added by performing a laboratory melting and rolling test that simulates equivalent rolling conditions for rails, and performing an impact test. Figure 3 is a view showing the observation zone of Mn sulfide-based inclusions in the rail steel according to the present embodiment. Figure 4 is a view showing the observation zone of Mn sulfide-based inclusions, Mg-based oxides and Zr oxides in the rail steel according to the present embodiment. Figure 5 is a view showing the area where samples are taken for the wear test. Figure 6 is a view showing the profile of the wear test. Figure 7 is a view showing the area where the samples are taken for the impact test. Figure 8 is a view showing the relationship between the amount of carbon and the amount of wear in the results of the wear test of the rail steels according to the present invention and the comparative rail steels (steels no. 48, 50 , 51, 52, 53, 64, 66 and 67). Figure 9 is a view showing the relationship between the amount of carbon and the impact value on the results of the impact test of the rail steels according to the present invention and the comparative rail steels (steels no. 49, 51 , 53, 65, 66 and 68). Figure 10 is a view showing the relationship between the amount of carbon and the impact value on the results of the impact test of the rail steels according to the present invention and the comparative rail steels (steels No. 54 to 63 and the rails with the added amounts of P, S and Ca outside the ranges of the present invention) Figure 11 is a view showing the relationship between the amount of carbon and the impact value on the results of the impact test of rail steels according to the present invention (steels no. 11 to 13, 18 to 20, 24 to 26, 29 to 31, 33 to 35, 36 to 38 and 45 to 47).

MEJOR MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN En lo sucesivo en la presente memoria, como realizaciones para llevar a cabo la presente invención, se describirán en detalle raíles de perlita con resistencia al desgaste y tenacidad superiores. En este caso, las unidades de los contenidos de elementos de aleación son% masa y, en lo sucesivo en la presente memoria, se expresará simplemente como%. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, as embodiments for carrying out the present invention, perlite rails with superior wear resistance and toughness will be described in detail. In this case, the units of the alloy element contents are% mass and, hereinafter, will be expressed simply as%.

La Figura 1 muestra una sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal del raíl de perlita que tiene resistencia al desgaste y tenacidad superiores de acuerdo con la presente invención. Una parte 3 de cabeza de raíl incluye una parte 1 superior de cabeza y una parte 2 de esquina de la cabeza situada en ambos extremos de la parte 1 superior de cabeza. Una de las porciones 2 de esquina de la cabeza es una parte de esquina de calibrado (G.C.) que principalmente entra en contacto con las ruedas. Figure 1 shows a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the perlite rail having superior wear resistance and toughness in accordance with the present invention. A rail head part 3 includes an upper head part 1 and a corner head part 2 located at both ends of the upper head part 1. One of the corner portions 2 of the head is a corner calibration part (G.C.) that mainly comes into contact with the wheels.

Una parte que varía desde las superficies de las porciones 2 de esquina de la cabeza y la parte 1 superior de cabeza hasta una profundidad de 10 mm se denomina parte 3a de la superficie de la cabeza (área de la línea sólida diagonal). Además, a una parte que varía desde las superficies de las porciones 2 de esquina de la cabeza y la parte 1 superior de cabeza hasta una profundidad de 20 mm se le da el número de referencia 3b (área de la línea de A part that varies from the surfaces of the corner portions 2 of the head and the top part 1 to a depth of 10 mm is called part 3a of the surface of the head (area of the diagonal solid line). In addition, a part that varies from the surfaces of the corner portions 2 of the head and the top part 1 to a depth of 20 mm is given the reference number 3b (line area of

puntos diagonal). diagonal points).

En primer lugar, los inventores de la presente invención estudiaron un sistema de componentes del acero que tenía un mal efecto sobre la tenacidad de los raíles. Se realizaron un ensayo de fusión y un ensayo de laminado en caliente que simulaban las condiciones de laminado en caliente equivalentes para raíles sobre aceros cuyos contenidos de P y S se variaron mientras se utilizaban aceros que tenían una cantidad variada de carbono como base; y, de esta manera, se fabricaron prototipos de raíles. Después, los valores de impacto de los prototipos se midieron mediante un ensayo de impacto, y se estudiaron los efectos de los contenidos de P y S sobre los valores de impacto. First, the inventors of the present invention studied a system of steel components that had a bad effect on the toughness of the rails. A melt test and a hot rolling test were performed that simulated equivalent hot rolling conditions for rails on steels whose P and S contents were varied while using steels having a varied amount of carbon as the base; and, in this way, rail prototypes were manufactured. Then, the impact values of the prototypes were measured by an impact test, and the effects of the P and S contents on the impact values were studied.

Como resultado, con respecto a los aceros perlíticos que tienen niveles de Hv de 320 a 500, se observó que los valores de impacto mejoraban en el caso de que se redujeran los contenidos tanto de P como de S a un cierto nivel As a result, with respect to perlitic steels that have Hv levels of 320 to 500, it was observed that the impact values improved in the event that the contents of both P and S were reduced to a certain level

o menor. or less.

Además, como resultado de estudiar los contenidos óptimos de P y S, se observó que los valores de impacto mejoraban en gran medida en el caso de que se redujeran los contenidos tanto de P como de S a un cierto nivel o menor. In addition, as a result of studying the optimal contents of P and S, it was observed that the impact values improved greatly in the event that the contents of both P and S were reduced to a certain level or less.

A continuación, los inventores de la presente invención intentaron aclarar los factores dominantes en los valores de impacto para mejorar adicionalmente los valores de impacto de los raíles. Como resultado, se observó que los raíles que tenían bajos valores de impacto incluían muchas inclusiones basadas en sulfuro de Mn alargadas en la dirección longitudinal por laminado en caliente y esas inclusiones actuaban como puntos de inicio de fractura. Next, the inventors of the present invention attempted to clarify the dominant factors in the impact values to further improve the impact values of the rails. As a result, it was observed that the rails that had low impact values included many inclusions based on elongated Mn sulphide in the longitudinal direction by hot rolling and those inclusions acted as starting points of fracture.

Después, los inventores de la presente invención aclararon el mecanismo de generación de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn alargadas en la dirección longitudinal. Cuando se fabrican raíles, se recalienta una eflorescencia a una temperatura en un intervalo de 1.200 ºC a 1.300 ºC, y la eflorescencia se somete a laminado en caliente. Los inventores han investigado la relación entre las condiciones de laminado en caliente y la configuración de MnS. Como resultado se observó que, en el caso de que la temperatura de laminado fuera alta o en el caso de que la velocidad de reducción de laminado fuera alta durante el laminado, ocurría fácilmente la deformación plástica de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn blandas; y de esta manera, las inclusiones basadas en sulfuro de Mn se alargaban fácilmente en la dirección longitudinal de los carriles. Then, the inventors of the present invention clarified the mechanism of generating the sulfur-based inclusions of Mn elongated in the longitudinal direction. When rails are manufactured, an efflorescence is reheated at a temperature in a range of 1,200 ° C to 1,300 ° C, and the efflorescence is subjected to hot rolling. The inventors have investigated the relationship between hot rolling conditions and the MnS configuration. As a result, it was observed that, in the case that the rolling temperature was high or in the case that the rolling reduction speed was high during rolling, the plastic deformation of the soft Mn sulphide-based inclusions easily occurred; and thus, the sulfide-based inclusions of Mn easily lengthened in the longitudinal direction of the rails.

En vista de estas circunstancias, los inventores de la presente invención estudiaron métodos para suprimir el alargamiento de las inclusiones basadas en sulfuro Mn. Como resultado de la realización del ensayo de fusión y el ensayo de laminado en caliente se observó que las inclusiones basadas en sulfuro de Mn se generaban a partir de varias clases de óxidos como núcleos. Adicionalmente, como resultado de investigar la dureza de los óxidos y las configuraciones de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn, se observó que podía suprimirse el alargamiento endureciendo las inclusiones que actuaban como núcleos en las inclusiones basadas en sulfuro de Mn. In view of these circumstances, the inventors of the present invention studied methods to suppress elongation of Mn sulfide-based inclusions. As a result of the fusion test and the hot rolling test, it was observed that inclusions based on Mn sulphide were generated from various kinds of oxides as nuclei. Additionally, as a result of investigating the hardness of the oxides and configurations of Mn sulfide-based inclusions, it was observed that elongation could be suppressed by hardening inclusions that acted as nuclei in Mn sulfide-based inclusions.

Adicionalmente, los inventores de la presente invención estudiaron las inclusiones duras que actuaban como los núcleos de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn. Como resultado de realizar un ensayo de laboratorio usando óxidos con un alto punto de fusión, se encontró que el Ca, con un punto de fusión relativamente alto, formaba sulfuros y óxidos, y formaba agregados de CaO-CaS. Además, los inventores han encontrado que puesto que el CaS tiene una alta consistencia con las inclusiones basadas en sulfuro de Mn, las inclusiones basadas en sulfuro de Mn se generaban eficientemente en los agregados de los óxidos y sulfuros de Ca(CaO-CaS). Additionally, the inventors of the present invention studied hard inclusions that acted as the nuclei of Mn sulfide based inclusions. As a result of performing a laboratory test using oxides with a high melting point, it was found that Ca, with a relatively high melting point, formed sulfides and oxides, and formed aggregates of CaO-CaS. In addition, the inventors have found that since CaS has a high consistency with Mn sulfide based inclusions, Mn sulfide based inclusions were efficiently generated in the aggregates of Ca oxides and sulfides (CaO-CaS).

En este caso, la consistencia se refiere a una diferencia en las constantes de red (distancia interatómica) en los planos cristalinos en las estructuras cristalinas de dos metales. Cuanto menor es la diferencia mayor es la consistencia. Es decir, se considera que dos metales se unen fácilmente. In this case, consistency refers to a difference in the network constants (interatomic distance) in the crystalline planes in the crystalline structures of two metals. The smaller the difference, the greater the consistency. That is, two metals are considered to be easily joined.

A continuación, los inventores de la presente invención realizaron un ensayo de fusión y un ensayo de laminado en caliente usando aceros que incluían Ca para verificar la observación anterior. Como resultado, se observó que las inclusiones basadas en sulfuro de Mn generadas a partir de los agregados de los óxidos y sulfuros de Ca(CaO-CaS) que actúan como los núcleos raramente se alargaban después del laminado en caliente; y en consecuencia, disminuyó el número de inclusiones basadas en sulfuro de Mn alargadas en la dirección longitudinal. Next, the inventors of the present invention performed a melt test and a hot rolling test using steels that included Ca to verify the above observation. As a result, it was observed that Mn sulfide-based inclusions generated from aggregates of Ca oxides and sulfides (CaO-CaS) that act as nuclei rarely lengthened after hot rolling; and consequently, the number of inclusions based on elongated Mn sulfide in the longitudinal direction decreased.

Adicionalmente, como resultado de la realización de un ensayo de impacto usando los aceros, se observó que, con respecto a los aceros en los que se añadía Ca y el número de inclusiones basadas en sulfuro de Mn era pequeño, disminuyó la aparición de fractura que se iniciaba de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn alargado; y como resultado mejoraron los valores de impacto. Additionally, as a result of performing an impact test using the steels, it was observed that, with respect to the steels in which Ca was added and the number of inclusions based on Mn sulfide was small, the appearance of fracture that it started from inclusions based on elongated Mn sulfide; and as a result the impact values improved.

Además, para suprimir adicionalmente el alargamiento de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn, los inventores de la presente invención estudiaron la relación entre la cantidad añadida de Ca y la cantidad añadida de S que posibilitaba que los óxidos y sulfuros formaran agregados realizando un ensayo de fusión y un ensayo de laminado en caliente. Como resultado, se observó que se generaba un número apropiado de sulfuros de Ca que se dispersaron finalmente controlando la relación de la cantidad añadida de S y la cantidad añadida de Ca; y en In addition, to further suppress the elongation of Mn sulfide-based inclusions, the inventors of the present invention studied the relationship between the added amount of Ca and the added amount of S that made it possible for the oxides and sulfides to form aggregates by performing a test of Fusion and a hot rolling test. As a result, it was observed that an appropriate number of Ca sulfides was generated which were finally dispersed by controlling the ratio of the added amount of S and the added amount of Ca; and in

consecuencia, era posible suprimir adicionalmente el alargamiento de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn después del laminado en caliente. consequently, it was possible to further suppress the elongation of Mn sulfide based inclusions after hot rolling.

Adicionalmente, además de suprimir la generación de inclusiones basadas en sulfuro de Mn alargadas que tienen un mal efecto sobre la tenacidad, los inventores de la presente invención estudiaron métodos que suprimían el crecimiento de grano de una estructura de austenita después del laminado en caliente usando inclusiones y óxidos basados en sulfuro de Mn. Como resultado del ensayo de fusión y el ensayo de laminado en caliente, se encontró que era necesario dispersar finamente óxidos e inclusiones basadas en sulfuro de Mn de tamaño nanométrico en lugar de los elementos de aleación usados anteriormente, en una estructura de austenita como elementos de punteado para suprimir de forma estable el crecimiento de grano de la estructura de austenita. Additionally, in addition to suppressing the generation of elongated Mn sulfide-based inclusions that have a poor effect on toughness, the inventors of the present invention studied methods that suppressed grain growth of an austenite structure after hot rolling using inclusions. and oxides based on Mn sulfide. As a result of the melt test and the hot rolling test, it was found that it was necessary to finely disperse oxides and inclusions based on Mn sulphide of nanometric size instead of the alloy elements previously used, in an austenite structure as elements of dotted to stably suppress the grain growth of the austenite structure.

En vista de estas circunstancias, los inventores de la presente invención estudiaron métodos para dispersar finamente óxidos e inclusiones basadas en sulfuro de Mn. Como resultado, se observó que los óxidos de Mn y Zr no se agregaban, sino que se dispersaban fina y uniformemente. Adicionalmente, se observó que, puesto que tanto los óxidos basados en Mg como los óxidos de Zr tenían una buena consistencia con las inclusiones basadas en sulfuro de Mn, las inclusiones basadas en sulfuro de Mn también estaban finamente dispersadas con los óxidos finos como los núcleos. In view of these circumstances, the inventors of the present invention studied methods for finely dispersing oxides and inclusions based on Mn sulfide. As a result, it was observed that the oxides of Mn and Zr were not added, but dispersed fine and uniformly. Additionally, it was noted that since both Mg-based oxides and Zr oxides had a good consistency with Mn sulfide-based inclusions, Mn sulfide-based inclusions were also finely dispersed with fine oxides and nuclei. .

A continuación, los inventores de la presente invención realizaron un ensayo de laminado en caliente usando aceros que incluían Mg y Zr. Como resultado, se observó que los óxidos de tamaño nanométrico y las inclusiones basadas en sulfuro de Mn se dispersaban finamente, y pudo suprimirse el crecimiento de grano de la estructura de austenita después del laminado en caliente. Adicionalmente, como resultado de la realización de un ensayo y un impacto usando estos aceros, se observó que los valores de impacto mejoraban por el refinado de una estructura de perlita en los aceros incluyendo Mg y Zr. Next, the inventors of the present invention performed a hot rolling test using steels that included Mg and Zr. As a result, it was observed that the oxides of nanometric size and the sulphide-based inclusions of Mn dispersed finely, and the grain growth of the austenite structure after hot rolling could be suppressed. Additionally, as a result of performing an assay and an impact using these steels, it was observed that the impact values improved by refining a perlite structure in the steels including Mg and Zr.

Loa inventores de la presente invención realizaron un ensayo de fusión de aceros experimentales preparando aceros que incluían carbono a un contenido del 1,00% y P a un contenido en el intervalo de 0,0150% o menor, añadiendo diversos contenidos de S, y adicionalmente añadiendo Ca, Mg y Zr. A continuación, los inventores realizaron un ensayo de laminado de laboratorio que simulaba las condiciones de laminado equivalentes para raíles tal como para fabricar prototipos de raíles. Después, los valores de impacto de los prototipos se midieron mediante un ensayo de impacto y se estudiaron los efectos de la cantidad de S y los efectos de la adición de Ca, Mg y Zr sobre los valores de impacto. En este caso, la dureza de los materiales se ajustó a un nivel Hv de 400 controlando las condiciones de tratamiento con calor. The inventors of the present invention performed a fusion test of experimental steels by preparing steels that included carbon at a content of 1.00% and P at a content in the range of 0.0150% or less, adding various contents of S, and additionally adding Ca, Mg and Zr. Next, the inventors performed a laboratory rolling test that simulated equivalent rolling conditions for rails such as for making prototypes of rails. Then, the impact values of the prototypes were measured by an impact test and the effects of the amount of S and the effects of the addition of Ca, Mg and Zr on the impact values were studied. In this case, the hardness of the materials was adjusted to an Hv level of 400 controlling the heat treatment conditions.

La Figura 2 muestra la relación entre la cantidad de S (ppm) y el valor de impacto. Con respecto a los aceros que incluían C a un contenido del 1,00% (marcas ●), se observó que, en el caso de que el contenido de P estuviera en el intervalo de 0,0150% o menor, los valores de impacto mejoraban si el contenido P se reducía al 0,0100% o menor. Además, a partir de los resultados de los aceros que incluían Ca (marcas ■), se observó que la generación de inclusiones basadas en sulfuro de Mn alargadas se suprimía por la adición de Ca; y de esta manera mejoraron los valores de impacto. Adicionalmente, a partir de los resultados de los aceros que incluían Ca, Mc, y Zr (marcas Δ), se observó que los óxidos e inclusiones basadas en sulfuro de Mn de tamaño nanométrico se dispersaban finamente añadiendo Mg y Zr junto con Ca; y de esta manera mejoraron notablemente los valores de impacto. Figure 2 shows the relationship between the amount of S (ppm) and the impact value. With respect to steels that included C at a content of 1.00% (● marks), it was observed that, in the event that the content of P was in the range of 0.0150% or less, the impact values improved if the P content was reduced to 0.0100% or less. In addition, from the results of steels that included Ca (■ marks), it was observed that the generation of elongated Mn sulfide-based inclusions was suppressed by the addition of Ca; and in this way the impact values improved. Additionally, from the results of the steels that included Ca, Mc, and Zr (Δ marks), it was observed that the oxides and inclusions based on Mn sulfide of nanometric size were finely dispersed by adding Mg and Zr together with Ca; and in this way the impact values improved significantly.

Basándose en los resultados del estudio descrito anteriormente, se ha completado la presente invención con las características descritas anteriormente. Las características de la presente invención se describirán a continuación en la presente memoria. Based on the results of the study described above, the present invention has been completed with the characteristics described above. The features of the present invention will be described hereinafter.

(1) La razón por la que los componentes químicos de los aceros están limitadas: (1) The reason why the chemical components of steels are limited:

Se describirá en detalle la razón por la que los componentes químicos de los aceros están limitadas dentro de los intervalos numéricos descritos anteriormente en el raíl de perlita de acuerdo con la presente invención. El C es un elemento eficaz que acelera la transformación de perlita y asegura la resistencia al desgaste. En el caso de que la cantidad de C sea menor de 0,65%, en el presente sistema de componentes, no es posible mantener un nivel mínimo de resistencia o resistencia al desgaste requerido para los raíles. Además, en el caso de que la cantidad de C supere el 1,20%, se genera una gran cantidad de estructura de cementita proeutectoide gruesa; y de esta manera se degrada la resistencia al desgaste o tenacidad. Por lo tanto, la cantidad de C está limitada para que esté en un intervalo de 0,65% a 1,20%. En este caso, es preferible que la cantidad de C esté en un intervalo de 0,90% o mayor para asegurar suficientemente la resistencia al desgaste. The reason why the chemical components of steels are limited within the numerical ranges described above in the perlite rail according to the present invention will be described in detail. C is an effective element that accelerates the transformation of perlite and ensures wear resistance. In the event that the amount of C is less than 0.65%, in the present system of components, it is not possible to maintain a minimum level of resistance or wear resistance required for the rails. In addition, in the case that the amount of C exceeds 1.20%, a large amount of thick proeutectoid cementite structure is generated; and in this way the wear resistance or toughness is degraded. Therefore, the amount of C is limited to be in a range of 0.65% to 1.20%. In this case, it is preferable that the amount of C is in a range of 0.90% or greater to sufficiently ensure wear resistance.

El Si es un elemento esencial como material desoxidante. Además, el Si es un elemento que aumenta la dureza (resistencia) de una parte de cabeza de un raíl mediante reforzado en solución sólida en la fase ferrita en una estructura de perlita. Adicionalmente, el Si es un elemento que suprime la generación de las estructuras de cementita proeutectoide en aceros hipereutectoides; y de esta manera, se suprime una disminución en la tenacidad. Sin embargo, en el caso de que la cantidad de Si sea menor de 0,05%, no es posible esperar suficientemente tales efectos. Además, en el caso de que la cantidad de Si supere el 2,00%, se genera un número de defectos Si is an essential element as a deoxidant material. In addition, Si is an element that increases the hardness (strength) of a head portion of a rail by strengthening in solid solution in the ferrite phase in a perlite structure. Additionally, Si is an element that suppresses the generation of proeutectoid cementite structures in hypereutectoid steels; and in this way, a decrease in toughness is suppressed. However, in the case that the amount of Si is less than 0.05%, it is not possible to sufficiently expect such effects. In addition, in the case that the amount of Si exceeds 2.00%, a number of defects is generated

superficiales durante el laminado en caliente y la soldabilidad se degrada debido a la generación de óxidos. Adicionalmente, la capacidad de endurecimiento aumenta notablemente, y se genera una estructura de martensita que es perjudicial para la resistencia al desgaste y tenacidad de los raíles. Por lo tanto, la cantidad de Si está limitada a estar en un intervalo de 0,05% a 2,00%. En este caso, es preferible que la cantidad de Si esté en un intervalo de 0,20% a 1,30% para asegurar la capacidad de endurecimiento y suprimir la generación de la estructura de martensita que es perjudicial para la resistencia al desgaste o tenacidad. Superficial during hot rolling and weldability degrades due to the generation of oxides. Additionally, the hardening capacity increases markedly, and a martensite structure is generated that is detrimental to the wear resistance and toughness of the rails. Therefore, the amount of Si is limited to being in a range of 0.05% to 2.00%. In this case, it is preferable that the amount of Si is in a range of 0.20% to 1.30% to ensure the hardening capacity and suppress the generation of the martensite structure that is detrimental to wear resistance or toughness .

El Mn es un elemento que aumenta la capacidad de endurecimiento y refina el espaciado lamelar de la perlita; y, de esta manera, se asegura la dureza de la estructura de perlita y mejora la resistencia al desgaste. Sin embargo, en el caso de la cantidad de Mn sea menor de 0,05%, tales efectos resultan pequeños y es difícil asegurar la resistencia al desgaste necesaria para los raíles. Además, en el caso de que la cantidad de Mn supere el 2,00%, la capacidad de endurecimiento aumenta notablemente y la estructura de martensita se genera fácilmente, lo que es dañino para la resistencia al desgaste o tenacidad. Por lo tanto, la cantidad de Mn añadida está limitada a estar en un intervalo de 0,05% a 2,00%. En este caso, es preferible que la cantidad de Mn esté en un intervalo de 0,40% a 1,30% para asegurar la capacidad de endurecimiento y suprimir la generación de la estructura de martensita que es perjudicial para la resistencia al desgaste o tenacidad. Mn is an element that increases the hardening capacity and refines the lamellar spacing of the pearlite; and, in this way, the hardness of the perlite structure is ensured and the wear resistance is improved. However, in the case of the amount of Mn being less than 0.05%, such effects are small and it is difficult to ensure the wear resistance necessary for the rails. In addition, in the case that the amount of Mn exceeds 2.00%, the hardening capacity increases significantly and the martensite structure is easily generated, which is harmful for wear resistance or toughness. Therefore, the amount of Mn added is limited to being in a range of 0.05% to 2.00%. In this case, it is preferable that the amount of Mn is in a range of 0.40% to 1.30% to ensure the hardening capacity and suppress the generation of the martensite structure that is detrimental to wear resistance or toughness. .

El P es un elemento incluido inevitablemente en los aceros. La cantidad de P tiene una relación con la tenacidad y, si aumenta la cantidad de P, la estructura de perlita se hace quebradiza debido a la fragilidad de las fases ferrita y es fácil que ocurra la fractura quebradiza, es decir, la fractura del raíl. Por lo tanto, la cantidad de P es deseablemente pequeña para mejorar la tenacidad. Como resultado de la observación experimental la relación entre el valor de impacto y la cantidad de P se observó que en el caso de que la cantidad de P se redujera a 0,0150% o menor, la segregación de P se reducía notablemente, y se suprimió la fragilidad de la estructura de perlita que tenía un punto de inicio de fractura; y de esta manera los valores de impacto mejoraron en gran medida. A partir de estos resultados, la cantidad de P está limitada a estar en un intervalo de 0,0150% o menor. El límite inferior de la cantidad de P no está especificado; sin embargo, se considera que aproximadamente un 0,0020% es el límite inferior de la cantidad de P cuando realmente se fabrican raíles en vistas de la capacidad de desfosforación en un proceso de refinado. P is an element inevitably included in steels. The amount of P has a relationship with the toughness and, if the amount of P increases, the perlite structure becomes brittle due to the fragility of the ferrite phases and it is easy for the brittle fracture to occur, that is, the fracture of the rail . Therefore, the amount of P is desirably small to improve the toughness. As a result of the experimental observation the relationship between the impact value and the amount of P it was observed that in the case that the amount of P was reduced to 0.0150% or less, the segregation of P was markedly reduced, and suppressed the fragility of the perlite structure that had a fracture starting point; and in this way the impact values improved greatly. From these results, the amount of P is limited to being in a range of 0.0150% or less. The lower limit of the amount of P is not specified; however, approximately 0.0020% is considered to be the lower limit of the amount of P when rails are actually manufactured in view of the ability to dephosphate in a refining process.

Mientras tanto, un tratamiento para reducir la cantidad de P (reduciendo la cantidad de P) no solo va acompañado de un aumento en los costes de refinado sino también de la degradación de la productividad. Como resultado, en consideración de la eficiencia económica, es preferible que la cantidad de P esté en un intervalo de 0,0030% a 0,0100% para mejorar de forma estable los valores de impacto. Meanwhile, a treatment to reduce the amount of P (reducing the amount of P) is not only accompanied by an increase in refining costs but also by productivity degradation. As a result, in consideration of economic efficiency, it is preferable that the amount of P is in a range of 0.0030% to 0.0100% to stably improve the impact values.

El S es un elemento incluido inevitablemente en los aceros. La cantidad de S tiene una relación con la tenacidad, y si la cantidad de S aumenta, la concentración de tensiones ocurre debido al engrosamiento de MnS o el aumento de la densidad de Mn; de esta manera es fácil que ocurra la fractura frágil, es decir, el daño al raíl. Por lo tanto, la cantidad de S es deseablemente pequeña para mejorar la tenacidad. Como resultado de observar experimentalmente la relación entre el valor de impacto y la cantidad de S, se observó que, si la cantidad de S se reducía a 0,0100% o menor, se redujo la cantidad de inclusiones basadas en sulfuro de Mn generadas que eran el punto de inicio de fractura, y adicionalmente se suprimió la fragilidad de la estructura de perlita por la supresión del alargamiento de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn o el refinado de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn debido a la adicción de Ca, Zr o Mg. Como resultado, mejoró en gran medida el valor de impacto. A partir de estos resultados, la cantidad de S está limitada a estar en un intervalo de 0,0100% o menor. El límite inferior de la cantidad de S no está especificado; sin embargo, aproximadamente 0,0010% se considera que es el límite inferior de la cantidad de S cuando realmente se fabrican raíles en vista de la capacidad de sulfuración en un proceso de refinado. S is an element inevitably included in steels. The amount of S has a relationship with the toughness, and if the amount of S increases, the stress concentration occurs due to the thickening of MnS or the increase in the density of Mn; in this way it is easy for the fragile fracture to occur, that is, the damage to the rail. Therefore, the amount of S is desirably small to improve the toughness. As a result of experimentally observing the relationship between the impact value and the amount of S, it was observed that, if the amount of S was reduced to 0.0100% or less, the amount of Mn sulfide-based inclusions generated that they were the starting point of fracture, and additionally the fragility of the perlite structure was suppressed by the suppression of elongation of Mn sulfide-based inclusions or the refining of Mn sulfide-based inclusions due to Ca addiction, Zr or Mg. As a result, the impact value was greatly improved. From these results, the amount of S is limited to being in a range of 0.0100% or less. The lower limit of the amount of S is not specified; however, approximately 0.0010% is considered to be the lower limit of the amount of S when rails are actually manufactured in view of the sulfurization capacity in a refining process.

Mientras tanto, un tratamiento para reducir la cantidad de S (reducción de la cantidad de S) no solo va acompañado de un aumento en los costes de refinado sino también de la degradación de la productividad. Como resultado, en consideración de la eficiencia económica, es preferible que la cantidad de S esté en un intervalo de 0,0060% o menor para suprimir la generación de inclusiones basadas en sulfuro de Mn alargadas y mejorar de forma estable los valores de impacto. Meanwhile, a treatment to reduce the amount of S (reduction of the amount of S) is not only accompanied by an increase in refining costs but also by the degradation of productivity. As a result, in consideration of economic efficiency, it is preferable that the amount of S is in a range of 0.0060% or less to suppress the generation of sulphide inclusions based on elongated Mn and stably improve the impact values.

Además, para mejorar adicionalmente los valores de impacto, es preferible que la cantidad de S esté en un intervalo de 0,0020% a 0,0035% para generar de forma estable inclusiones basadas en sulfuro de Mn finas que puntean la estructura de austenita y suprimen la generación de inclusiones basadas en sulfuro de Mn alargadas. In addition, to further improve the impact values, it is preferable that the amount of S is in a range of 0.0020% to 0.0035% to stably generate fine Mn sulfide-based inclusions that dot the austenite structure and suppress the generation of inclusions based on elongated Mn sulfide.

El Ca es un elemento desoxidante y desulfurante, y agrega los óxidos y sulfuros de calcio (CaO-CaS) que se generan por la adición de Ca. Estos agregados actúan como núcleos para la generación de inclusiones basadas en sulfuro de Mn; de esta manera se suprime el alargamiento de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn después del laminado en caliente. Adicionalmente, se forman inclusiones basadas en sulfuro de Mn de tamaño nanométrico a partir de estos agregados como núcleos (formados utilizando los agregados como núcleos). El Ca es un elemento que tiene tales efectos funcionales. En el caso de que la cantidad de Ca sea menor de 0,0005%, tales efectos son pequeños y los agregados no pueden actuar suficientemente como núcleos para la generación de inclusiones basadas en sulfuro de Mn. En el caso de que la cantidad de Ca supere el 0,0200% la cantidad de CaO duro Ca is a deoxidizing and desulfurizing element, and aggregates the calcium oxides and sulfides (CaO-CaS) that are generated by the addition of Ca. These aggregates act as nuclei for the generation of inclusions based on Mn sulfide; in this way the elongation of inclusions based on Mn sulfide after hot rolling is suppressed. Additionally, Mn sulfide-based inclusions of nanometric size are formed from these aggregates as cores (formed using the aggregates as cores). Ca is an element that has such functional effects. In the event that the amount of Ca is less than 0.0005%, such effects are small and the aggregates cannot act sufficiently as nuclei for the generation of inclusions based on Mn sulfide. In the event that the amount of Ca exceeds 0.0200% the amount of hard CaO

independiente que no actúa como los núcleos para las inclusiones basadas en sulfuro de Mn aumenta dependiendo de la cantidad de oxígeno en un acero. Como resultado, la tenacidad de un acero para raíl se degrada en gran medida. Por lo tanto, la cantidad de Ca está limitada a estar en un intervalo de 0,0005% a 0,0200%. independent that does not act as the nuclei for sulfide-based inclusions of Mn increases depending on the amount of oxygen in a steel. As a result, the toughness of a rail steel is greatly degraded. Therefore, the amount of Ca is limited to being in a range of 0.0005% to 0.0200%.

Mientras tanto, es preferible que la cantidad de Ca esté en un intervalo de 0,0015% a 0,0150% para mejorar los valores de impacto suprimiendo de forma estable la generación de inclusiones basadas en sulfuro de Mn alargadas y suprimiendo por adelantado la generación de CaO duro que no actúa como los núcleos para las inclusiones basadas en sulfuro de Mn y es perjudicial para la tenacidad. Además, para mejorar adicionalmente los valores de impacto, es necesario generar de forma estable inclusiones basadas en sulfuro de Mn finas que puntean la estructura de austenita para suprimir el engrosamiento de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn. Por lo tanto, es más preferible que la cantidad de Ca esté en un intervalo de 0,0020% a 0,0080%. Meanwhile, it is preferable that the amount of Ca is in a range of 0.0015% to 0.0150% to improve the impact values by stably suppressing the generation of elongated Mn sulfide-based inclusions and suppressing the generation in advance. of hard CaO that does not act as the nuclei for the sulphide-based inclusions of Mn and is detrimental to the toughness. In addition, to further improve the impact values, it is necessary to stably generate fine Mn sulfide-based inclusions that dot the austenite structure to suppress the thickening of the Mn sulfide-based inclusions. Therefore, it is more preferable that the amount of Ca is in a range of 0.0020% to 0.0080%.

Como se ha descrito anteriormente, S y Ca generan los agregados de los óxidos y sulfuros (CaO-CaS). Estos agregados actúan como núcleos para las inclusiones basadas en sulfuro de Mn; y por lo tanto los agregados afectan en gran medida al alargamiento de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn. Por lo tanto, es importante controlar la cantidad de S y la cantidad de Ca. En vista de estas circunstancias, aceros con cantidades variadas de S y Ca se sometieron a ensayo de fusión y se realizó un ensayo de laminado en caliente. Como resultado, se encontró que, en el caso de que las relaciones de la cantidad de Ca a la cantidad de S (S/Ca) estuvieran dentro de un intervalo específico, se generaba un número apropiado de ácidos y sulfuros de Ca y se dispersaban finamente; y de esta manera, era posible suprimir adicionalmente el alargamiento de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn después del laminado en caliente. As described above, S and Ca generate the aggregates of the oxides and sulfides (CaO-CaS). These aggregates act as nuclei for Mn sulfide-based inclusions; and therefore the aggregates greatly affect the elongation of inclusions based on Mn sulfide. Therefore, it is important to control the amount of S and the amount of Ca. In view of these circumstances, steels with varying amounts of S and Ca were subjected to fusion testing and a hot rolling test was performed. As a result, it was found that, in the event that the ratios of the amount of Ca to the amount of S (S / Ca) were within a specific range, an appropriate number of Ca acids and sulfides were generated and dispersed finely; and in this way, it was possible to further suppress the elongation of Mn sulfide based inclusions after hot rolling.

Específicamente en el caso de que el valor de S/Ca sea menor de 0,45, aumenta ligeramente la cantidad de CaO duro independiente que no actúa como núcleos para las inclusiones basadas en sulfuro de Mn. Como resultado, hay casos en los que se degrada la tenacidad de los aceros para raíl. En el caso de que el valor de S/Ca supere 3,00, se reduce el número de agregados de sulfuros (CaO-CaS) que actúan como núcleos para las inclusiones basadas en sulfuro de Mn; y de esta manera, se promueve el alargamiento de inclusiones basadas en sulfuro de Mn. Como resultado, hay casos en los que se degrada la tenacidad de los aceros para raíl. Por lo tanto, es preferible que la relación S/Ca esté en un intervalo de 0,45 a 3,00. Specifically in the case that the S / Ca value is less than 0.45, the amount of independent hard CaO that does not act as nuclei for Mn sulfide-based inclusions slightly increases. As a result, there are cases in which the toughness of rail steels is degraded. In the event that the value of S / Ca exceeds 3.00, the number of sulphide aggregates (CaO-CaS) that act as nuclei for Mn sulfide-based inclusions is reduced; and in this way, the elongation of inclusions based on Mn sulfide is promoted. As a result, there are cases in which the toughness of rail steels is degraded. Therefore, it is preferable that the S / Ca ratio is in a range of 0.45 to 3.00.

La presente invención preferentemente incluye cualquiera o de o ambos Mg y Zr. The present invention preferably includes any or both or Mg and Zr.

El Mg es un elemento desoxidante que principalmente se une con el O para formar un complejo de óxidos (MgO) y sulfuros (MgS) finos de tamaño nanométrico. Las inclusiones basadas en sulfuro de Mn de tamaño nanométrico se forman a partir de complejos como núcleos (formados utilizando los complejos como núcleos). Como resultado, se suprime el crecimiento del grano de una estructura de austenita después del laminado en caliente; y, de esta manera, se refina la estructura del acero para raíl. Como resultado, es posible mejorar la tenacidad de una estructura de perlita. Sin embargo, en el caso de que la cantidad de Mg sea menor de 0,005%, la cantidad generada de los complejos de óxidos (MgO) y sulfuros (MgS) finos es pequeña; y de esta manera no puede obtenerse suficientemente el efecto de suprimir el crecimiento de grano de una estructura de austenita después del laminado en caliente. En el caso de que la cantidad de Mg supere 0,0200%, se generan óxidos gruesos de Mg; y de esta manera, se degrada la tenacidad de los raíles y simultáneamente ocurre daño por fatiga a partir de los óxidos gruesos. Por lo tanto, la cantidad de Mg está limitada a estar en un intervalo de 0,0005% a 0,0200%. Mg is a deoxidizing element that primarily binds with O to form a complex of fine oxides (MgO) and fine sulfides (MgS) of nanometric size. Mn sulfide-based inclusions of nanometric size are formed from complexes as nuclei (formed using complexes as nuclei). As a result, the growth of the grain of an austenite structure after hot rolling is suppressed; and, in this way, the structure of the rail steel is refined. As a result, it is possible to improve the toughness of a perlite structure. However, in the case that the amount of Mg is less than 0.005%, the amount generated of the complex oxides (MgO) and fine sulfides (MgS) is small; and thus the effect of suppressing the growth of grain of an austenite structure after hot rolling cannot be sufficiently obtained. In the event that the amount of Mg exceeds 0.0200%, thick oxides of Mg are generated; and in this way, the toughness of the rails is degraded and fatigue damage occurs simultaneously from the thick oxides. Therefore, the amount of Mg is limited to being in a range of 0.0005% to 0.0200%.

En este caso, es preferible que la cantidad de Mg esté en un intervalo de 0,0010% a 0,0050% para mejorar los valores de impacto asegurando sufrientemente la cantidad generada de óxidos finos (MgO) que puntean una estructura de austenita y la cantidad generada de los complejos de los óxidos (MgO) y sulfuros (MgS) que forman las inclusiones basadas en sulfuro de Mn de un tamaño nanométrico y suprime suficientemente la generación de óxidos gruesos que son perjudiciales para el daño por fatiga. In this case, it is preferable that the amount of Mg is in a range of 0.0010% to 0.0050% to improve the impact values sufficiently ensuring the generated amount of fine oxides (MgO) that dot an austenite structure and generated amount of the complexes of the oxides (MgO) and sulfides (MgS) that form the Mn sulfide-based inclusions of a nanometric size and sufficiently suppress the generation of thick oxides that are detrimental to fatigue damage.

El Zr es un elemento desoxidante que está unido principalmente con el O tal como para formar óxidos finos de tamaño nanométrico (ZrO2). Estos óxidos se dispersan fina y uniformemente y, adicionalmente, las inclusiones basadas en sulfuro de Mn de tamaño nanométrico se forman a partir de los óxidos como núcleos (formados utilizando los óxidos como núcleos). Como resultado, se suprime el crecimiento de grano de una estructura de austenita después del laminado en caliente; de esta manera, se refina la estructura de un acero para raíl. Como resultado, es posible mejorar la tenacidad de una estructura de perlita. Sin embargo, en el caso de que la cantidad de Zr sea menor de 0,0005%, la cantidad generada de óxidos finos (ZrO2) es pequeña; de esta manera no puede obtenerse suficientemente el efecto de suprimir el crecimiento de grano de una estructura de austenita después del laminado en caliente. En el caso de que la cantidad de Zr supere 0,0100% se generan óxidos gruesos de Zr; de esta manera, se degrada la tenacidad de los raíles y, simultáneamente, ocurre daño por fatiga a partir de los precipitados gruesos. Por lo tanto, la cantidad de Zr añadido está limitada a estar en un intervalo de 0,0005% a 0, 0100%. Zr is a deoxidizing element that is primarily bound to O such as to form fine oxides of nanometric size (ZrO2). These oxides disperse finely and uniformly and, additionally, Mn sulfide-based inclusions of nanometric size are formed from the oxides as nuclei (formed using the oxides as nuclei). As a result, grain growth of an austenite structure after hot rolling is suppressed; in this way, the structure of a rail steel is refined. As a result, it is possible to improve the toughness of a perlite structure. However, in the case that the amount of Zr is less than 0.0005%, the amount of fine oxides generated (ZrO2) is small; in this way the effect of suppressing the growth of grain of an austenite structure after hot rolling cannot be sufficiently obtained. In the event that the amount of Zr exceeds 0.0100%, thick oxides of Zr are generated; in this way, the toughness of the rails is degraded and, simultaneously, fatigue damage occurs from the thick precipitates. Therefore, the amount of Zr added is limited to being in a range of 0.0005% to 0.0100%.

Mientras tanto, es preferible que la cantidad de Mn esté en un intervalo de 0,0010% a 0,0050% para mejorar los valores de impacto asegurando suficientemente la cantidad generada de óxidos finos (ZrO2) que puntean una estructura de austenita y la cantidad generada de óxidos (ZrO2) que forman inclusiones basadas en sulfuro de Mn de tamaño nanométrico y suprimiendo suficientemente la generación de óxidos gruesos que son perjudiciales para Meanwhile, it is preferable that the amount of Mn is in a range of 0.0010% to 0.0050% to improve the impact values sufficiently ensuring the generated amount of fine oxides (ZrO2) that dot an austenite structure and the amount generated from oxides (ZrO2) that form inclusions based on Mn sulfide of nanometric size and sufficiently suppressing the generation of thick oxides that are detrimental to

el daño por fatiga. fatigue damage.

Si fuera necesario, los raíles fabricados en la composición de componentes descrita anteriormente preferentemente incluyen uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en Co, Cr, Mo, V, Nb, B, Cu, Ni, Ti, Al y N con el fin de mejorar la dureza (resistencia) de una estructura de perlita o una estructura de ferrita proeutectoide, la mejora en la tenacidad, la prevención del reblandecimiento en las zonas afectadas por soldadura térmica y el control de la distribución de la dureza en la sección transversal dentro de la parte de cabeza del raíl. If necessary, the rails manufactured in the component composition described above preferably include one or more elements selected from the group consisting of Co, Cr, Mo, V, Nb, B, Cu, Ni, Ti, Al and N for the purpose to improve the hardness (resistance) of a perlite structure or a proeutectoid ferrite structure, the improvement in toughness, the prevention of softening in the areas affected by thermal welding and the control of the hardness distribution in the cross section within of the head part of the rail.

En lo sucesivo en la presente memoria, se mostrarán los fines principales y efectos funcionales de la adición de los elementos descritos anteriormente. Hereinafter, the main purposes and functional effects of the addition of the elements described above will be shown.

El Co refina una estructura lamelar en una superficie de contacto con el laminado y disminuye el diámetro de grano de ferrita; y de esta manera, se aumenta la resistencia al desgaste de una estructura de perlita. Cr y Mo aumentan el punto de transformación de equilibrio y principalmente refinan la separación lamelar de perlita; y de esta manera, se asegura la dureza de una estructura de perlita. V y Nb generan carburos y nitruros en un proceso de laminado en caliente y un proceso de enfriamiento posterior; y, de esta manera, se suprime el crecimiento de los granos de austenita. Adicionalmente, V y Nb precipitan y endurecen en una estructura de ferrita y una estructura de perlita; y de esta manera se mejoran la tenacidad y la dureza de una estructura de perlita. Además, V y Nb generan de forma estable carburos y nitruros; de esta manera se evita el reblandecimiento de la junta soldada de las zonas afectadas por calor. Co refines a lamellar structure on a contact surface with the laminate and decreases the diameter of ferrite grain; and in this way, the wear resistance of a perlite structure is increased. Cr and Mo increase the equilibrium transformation point and mainly refine the lamellar separation of perlite; and in this way, the hardness of a perlite structure is ensured. V and Nb generate carbides and nitrides in a hot rolling process and a subsequent cooling process; and, in this way, the growth of austenite grains is suppressed. Additionally, V and Nb precipitate and harden into a ferrite structure and a perlite structure; and in this way the toughness and hardness of a perlite structure are improved. In addition, V and Nb stably generate carbides and nitrides; in this way the softening of the welded joint of the heat affected areas is avoided.

El B reduce la dependencia de la temperatura de transformación de perlita sobre la velocidad de enfriamiento; y de esta manera, se hace uniforme la distribución de dureza en la parte de cabeza del raíl. El Cu se solubiliza en sólido en una estructura de ferrita y en una fase ferrita en una estructura de perlita; y de esta manera aumenta la dureza de la estructura de perlita. El Ni mejora la dureza y tenacidad de una estructura de ferrita y una estructura de perlita y, simultáneamente, el Ni evita el reblandecimiento de las zonas afectadas por calor de una junta soldada. El Ti refina la estructura en las zonas afectadas por calor soldadas y evita la fragilidad de las zonas afectadas por calor de una junta soldada. El Al eleva la temperatura de transformación eutectoide a una mayor temperatura y aumenta la dureza de una estructura de perlita. El N se segrega en los límites de grano de austenita; y de esta manera se acelera la transformación de perlita. Además, el N refina el tamaño de los bloques de perlita y de esta manera se mejora la tenacidad. B reduces the dependence of the perlite transformation temperature on the cooling rate; and in this way, the distribution of hardness in the head part of the rail becomes uniform. The Cu is solubilized in solid in a ferrite structure and in a ferrite phase in a perlite structure; and in this way the hardness of the perlite structure increases. Ni improves the hardness and toughness of a ferrite structure and a perlite structure and, simultaneously, Ni prevents softening of the heat-affected areas of a welded joint. The Ti refines the structure in the heat-affected areas welded and prevents the fragility of the heat-affected areas of a welded joint. Al raises the eutectoid transformation temperature to a higher temperature and increases the hardness of a perlite structure. N is segregated in the austenite grain boundaries; and in this way the transformation of perlite is accelerated. In addition, N refines the size of the perlite blocks and in this way the toughness is improved.

En lo sucesivo en la presente memoria, se describirá en detalle la razón por la que las cantidades de estos componentes están limitadas. Hereinafter, the reason why the quantities of these components are limited will be described in detail.

El Co se solubiliza como sólido en una fase ferrita en una estructura de perlita. Teóricamente, la estructura de ferrita fina formada por el contacto con las ruedas en la superficie de contacto de laminado de la parte de cabeza del raíl se refina adicionalmente; y como resultado se mejora la resistencia al desgaste. En el caso de que la cantidad de Co sea menor que 0,01%, no se consigue el refinado de la estructura de ferrita y, por lo tanto, no es posible esperar el efecto de mejorar la resistencia al desgaste. Además, incluso en el caso de que la cantidad de Co supere el 1,00% el efecto descrito anteriormente está saturado; y, por lo tanto, no se consigue el refinado de la estructura de ferrita que corresponde a la cantidad añadida de Co. Además, un aumento en el coste para añadir elementos de aleación degrada la eficiencia económica. Por lo tanto, la cantidad de Co está limitada a estar en un intervalo de 0,01% a 1,00%. Co is solubilized as a solid in a ferrite phase in a perlite structure. Theoretically, the fine ferrite structure formed by the contact with the wheels on the rolling contact surface of the rail head part is further refined; and as a result the wear resistance is improved. In the event that the amount of Co is less than 0.01%, refining of the ferrite structure is not achieved and, therefore, it is not possible to expect the effect of improving wear resistance. Furthermore, even if the amount of Co exceeds 1.00%, the effect described above is saturated; and, therefore, refining of the ferrite structure corresponding to the added amount of Co. is not achieved. In addition, an increase in the cost to add alloy elements degrades economic efficiency. Therefore, the amount of Co is limited to being in a range of 0.01% to 1.00%.

El Cr aumenta la temperatura de transformación en equilibrio y, en consecuencia, el Cr refina la estructura de ferrita y la estructura de perlita; y de esta manera, el Cr contribuye a un aumento de la dureza (resistencia). Al mismo tiempo, el Cr refuerza la fase cementita y, de esta manera, se mejora la dureza (resistencia) de la estructura de perlita. Sin embargo, en el caso de que la cantidad de Cr sea menor del 0,01%, tal efecto es pequeño y no se observa en absoluto el efecto de mejorar la dureza del acero para raíl. En el caso de que el Cr sea añada excesivamente en una cantidad de más del 2,00%, aumenta la capacidad de endurecimiento y se genera estructura de martensita. De esta manera, el daño por descascarillado partiendo de la estructura de martensita ocurre en las porciones de esquina de la cabeza y la parte superior de la cabeza; y como resultado, se degrada la resistencia al daño en la superficie. Por lo tanto, la cantidad de Cr está limitada a estar en un intervalo de 0,01% a 2,00%. Cr increases the equilibrium transformation temperature and, consequently, Cr refines the ferrite structure and the perlite structure; and in this way, Cr contributes to an increase in hardness (resistance). At the same time, Cr reinforces the cementite phase and, in this way, the hardness (strength) of the perlite structure is improved. However, in the case that the amount of Cr is less than 0.01%, such an effect is small and the effect of improving the hardness of the rail steel is not observed at all. In the event that Cr is added excessively in an amount of more than 2.00%, the hardening capacity increases and martensite structure is generated. In this way, peeling damage from the martensite structure occurs in the corner portions of the head and the top of the head; and as a result, resistance to surface damage is degraded. Therefore, the amount of Cr is limited to being in a range of 0.01% to 2.00%.

El Mo, de forma similar al Cr, aumenta la temperatura de transformación en equilibrio y, en consecuencia, el Mo refina la estructura de ferrita y la estructura de perlita y, de esta manera, el Mo contribuye a un aumento de la dureza (resistencia). Por lo tanto, el Mo es un elemento que mejora la dureza (resistencia). Sin embargo, en el caso de que la cantidad de Mo sea menor que 0,01%, tal efecto resulta pequeño, y no se observa en absoluto el efecto de mejorar la dureza de los aceros para raíl. En el caso de que el Mo se añada excesivamente a una cantidad mayor del 0,50%, se degrada notablemente la velocidad de transformación. De esta manera, el daño por descascarillado partiendo de la estructura de martensita ocurre en las porciones de esquina de la cabeza y la parte superior de la cabeza; y como resultado se degrada la resistencia al daño en la superficie. Por lo tanto, la cantidad de Mo está limitada a estar en un intervalo de 0,01% a 0,50%. The Mo, similar to Cr, increases the equilibrium transformation temperature and, consequently, the Mo refines the ferrite structure and the perlite structure and, in this way, the Mo contributes to an increase in hardness (resistance ). Therefore, Mo is an element that improves hardness (resistance). However, in the case that the amount of Mo is less than 0.01%, such an effect is small, and the effect of improving the hardness of the rail steels is not observed at all. In the event that the Mo is added excessively to an amount greater than 0.50%, the transformation rate is markedly degraded. In this way, peeling damage from the martensite structure occurs in the corner portions of the head and the top of the head; and as a result the resistance to surface damage is degraded. Therefore, the amount of Mo is limited to being in a range of 0.01% to 0.50%.

El V refina los granos de austenita debido al efecto de punteado de carburos de V y nitruros de V en el caso de que V refines the austenite grains due to the dotting effect of V carbides and V nitrides in the event that

se realice un tratamiento térmico a altas temperaturas. Adicionalmente, el V aumenta la dureza (resistencia) de la estructura de ferrita y la estructura de perlita debido al endurecimiento por precipitación de los carburos de V y nitruros de V generados en el proceso de enfriamiento después del laminado en caliente y, simultáneamente, el V mejora la tenacidad. El V es un elemento eficaz para obtener estos efectos. Además, en las porciones afectadas por calor que se recalientan a una temperatura en un intervalo de Ac1 o menor, el V es un elemento eficaz para evitar el reblandecimiento de las zonas afectadas por calor de la junta soldada generando carburos de V y nitruros de V en un intervalo de temperatura relativamente alta. Sin embargo, en el caso de que la cantidad de V sea menor de 0,005%, tal efecto no puede esperarse suficientemente, y no se observa mejora en la dureza y la tenacidad de la estructura de ferrita y la estructura de perlita. En el caso de que la cantidad de V supere el 0,50%, el endurecimiento por precipitación de los carburos y nitruros de V resulta excesivo, y se degrada la tenacidad de la estructura de ferrita y la estructura de perlita. De esta manera, ocurre daño por descascarillado en las porciones de la esquina de la cabeza y la parte superior de la cabeza; y como resultado, se degrada la resistencia al daño de la superficie. Por lo tanto, la cantidad de V está limitada a estar en un intervalo de 0,005% a 0,50%. a heat treatment is performed at high temperatures. Additionally, the V increases the hardness (strength) of the ferrite structure and the perlite structure due to precipitation hardening of the V carbides and V nitrides generated in the cooling process after hot rolling and, simultaneously, the V improves tenacity. The V is an effective element to obtain these effects. In addition, in the heat-affected portions that overheat at a temperature in a range of Ac1 or less, V is an effective element to prevent softening of the heat affected areas of the welded joint by generating V carbides and V nitrides. in a relatively high temperature range. However, in the case that the amount of V is less than 0.005%, such an effect cannot be expected sufficiently, and no improvement in the hardness and toughness of the ferrite structure and the perlite structure is observed. In the event that the amount of V exceeds 0.50%, the precipitation hardening of carbides and nitrides of V is excessive, and the toughness of the ferrite structure and the perlite structure is degraded. In this way, peeling damage occurs in the portions of the corner of the head and the top of the head; and as a result, resistance to surface damage is degraded. Therefore, the amount of V is limited to being in a range of 0.005% to 0.50%.

El Nb, de forma similar al V, refina los granos austeníticos debido al efecto de punteado de los carburos de Nb y nitruros de Nb en el caso de que se realice un tratamiento térmico a altas temperaturas. Adicionalmente, el Nb aumenta la dureza (resistencia) de la estructura de ferrita y la estructura de perlita debido al endurecimiento por precipitación de carburos de Nb y nitruros de Nb generados en el proceso de enfriamiento después del laminado en caliente y, simultáneamente, el Nb mejora la tenacidad. El Nb es un elemento eficaz para obtener estos efectos. Además, en las porciones afectadas por el calor que se recalientan a una temperatura en el intervalo de Ac1 o menor, el Nb es un elemento eficaz para evitar el reblandecimiento de las zonas afectadas por calor de una junta soldada generando de forma estable los carburos de Nb y los nitruros de Nb desde un intervalo de baja temperatura hasta un intervalo de alta temperatura. Sin embargo, en el caso de que la cantidad de Nb sea menor de 0,002%, tal efecto no puede esperarse, y no se observa la mejora en la dureza y la tenacidad de la estructura de ferrita y la estructura de perlita. En el caso de que la cantidad de Nb supere el 0,050%, el endurecimiento por precipitación de los carburos y nitruros de Nb resulta excesivo, y se degrada la tenacidad de la estructura de ferrita y la estructura de perlita. De esta manera, ocurre daño por descascarillado en las porciones de esquina de la cabeza y la parte superior de la cabeza; y como resultado se degrada la resistencia al daño en la superficie. Por lo tanto, la cantidad de Nb está limitada a estar en un intervalo de 0,002% a 0,050%. Nb, similar to V, refines austenitic grains due to the dotting effect of Nb carbides and Nb nitrides in the event that a heat treatment is carried out at high temperatures. Additionally, the Nb increases the hardness (strength) of the ferrite structure and the perlite structure due to precipitation hardening of Nb carbides and Nb nitrides generated in the cooling process after hot rolling and, simultaneously, the Nb Improves toughness Nb is an effective element to obtain these effects. In addition, in the portions affected by heat that overheat at a temperature in the range of Ac1 or less, Nb is an effective element to prevent softening of the heat affected areas of a welded joint by stably generating the carbides of Nb and Nb nitrides from a low temperature range to a high temperature range. However, in the case that the amount of Nb is less than 0.002%, such an effect cannot be expected, and the improvement in the hardness and toughness of the ferrite structure and the perlite structure is not observed. In the event that the amount of Nb exceeds 0.050%, the precipitation hardening of carbides and nitrides of Nb is excessive, and the toughness of the ferrite structure and the perlite structure is degraded. In this way, peeling damage occurs in the corner portions of the head and the top of the head; and as a result the resistance to surface damage is degraded. Therefore, the amount of Nb is limited to being in a range of 0.002% to 0.050%.

El B forma borocarburos de hierro (Fe23(CB)6) en los límites de grano de austenita y el B acelera la transformación de perlita. Este efecto de acelerar la transformación de perlita reduce la dependencia de la temperatura de transformación de perlita de la velocidad de enfriamiento; y de esta manera se consigue una distribución de dureza más uniforme de la parte de superficie de la cabeza a la parte interior de un raíl. Por lo tanto, es posible ampliar el periodo utilizable del raíl. En el caso de que la cantidad de B sea menor de 0,0001%, estos efectos no son suficientes y no se observa una mejora en la distribución de la dureza en la parte de cabeza del raíl. En el caso de que la cantidad de B supere el 0,0050%, se generan borocarburos de hierro gruesos y de esta manera se degrada la tenacidad. Por lo tanto, la cantidad de B está limitada a estar en un intervalo de 0,0001% a 0,0050%. B forms iron borocarbons (Fe23 (CB) 6) at the austenite grain boundaries and B accelerates the transformation of perlite. This effect of accelerating the perlite transformation reduces the dependence of the perlite transformation temperature on the cooling rate; and in this way a more uniform distribution of hardness is achieved from the surface part of the head to the inner part of a rail. Therefore, it is possible to extend the usable period of the rail. In the event that the amount of B is less than 0.0001%, these effects are not sufficient and there is no improvement in the distribution of hardness in the head part of the rail. In the event that the amount of B exceeds 0.0050%, thick iron borocarbons are generated and in this way the toughness is degraded. Therefore, the amount of B is limited to being in a range of 0.0001% to 0.0050%.

El Cu es un elemento que se solubiliza como un sólido en una estructura de ferrita y en una fase ferrita en una estructura de perlita, y el Cu mejora la dureza (resistencia) de una estructura de perlita debido al reforzamiento en solución sólida. En el caso de que la cantidad de Cu sea menor de 0,01% no pueden esperarse estos efectos. En el caso de que la cantidad de Cu supere 1,00%, la estructura de martensita, que es perjudicial para la tenacidad, genera por una notable mejora de la capacidad de endurecimiento. De esta manera, ocurre daño por descascarillado en las porciones de esquina de la cabeza y la parte superior de la cabeza; y como resultado se degrada la resistencia al daño en la superficie. Por lo tanto, la cantidad de Cu está limitada a estar en un intervalo de 0,01% a 1,00%. Cu is an element that is solubilized as a solid in a ferrite structure and in a ferrite phase in a perlite structure, and Cu improves the hardness (strength) of a perlite structure due to solid solution reinforcement. In the event that the amount of Cu is less than 0.01%, these effects cannot be expected. In the event that the amount of Cu exceeds 1.00%, the structure of martensite, which is detrimental to the toughness, generates a marked improvement in the hardening capacity. In this way, peeling damage occurs in the corner portions of the head and the top of the head; and as a result the resistance to surface damage is degraded. Therefore, the amount of Cu is limited to being in a range of 0.01% to 1.00%.

El Ni es un elemento que mejora la tenacidad de una estructura de ferrita y una estructura de perlita y simultáneamente, el Ni aumenta la dureza (resistencia) por reforzamiento en solución sólida. Adicionalmente, el Ni precipita finamente el compuesto intermetálico de Ni3Ti, que es un compuesto complejo con Ti, en las zonas afectadas por calor de la soldadura; y se suprime de esta manera el reblandecimiento por reforzamiento por precipitación. En el caso de que la cantidad de Ni sea menor de 0,01%, estos efectos son extremadamente pequeños. En el caso de que la cantidad de Ni supere el 1,00%, se degrada notablemente la tenacidad de una estructura de ferrita y una estructura de perlita. De esta manera ocurre daño por descascarillado en las porciones de esquina de la cabeza y la parte superior de la cabeza; y como resultado, se degrada la resistencia al daño de la superficie. Por lo tanto, la cantidad de Ni está limitada a estar en un intervalo de 0,01% a 1,00%. Ni is an element that improves the toughness of a ferrite structure and a perlite structure and simultaneously, Ni increases the hardness (strength) by strengthening in solid solution. Additionally, Ni finely precipitates the Ni3Ti intermetallic compound, which is a complex compound with Ti, in the heat-affected areas of the weld; and softening by precipitation reinforcement is suppressed in this way. In the event that the amount of Ni is less than 0.01%, these effects are extremely small. In the event that the amount of Ni exceeds 1.00%, the tenacity of a ferrite structure and a perlite structure is markedly degraded. In this way peeling damage occurs in the corner portions of the head and the top of the head; and as a result, resistance to surface damage is degraded. Therefore, the amount of Ni is limited to being in a range of 0.01% to 1.00%.

El Ti es un elemento eficaz que refina la estructura de las zonas afectadas por calor que se calientan hasta un intervalo de austenita utilizando el hecho de que los carburos de Ti y los nitruros de Ti, que precipitan durante el recalentamiento en soldadura, no se funden; y de esta manera el Ti evita la fragilidad de las porciones de la junta soldada. Sin embargo, en el caso de que la cantidad de Ti sea menor de 0,0050%, estos efectos son pequeños y en el caso de que la cantidad de Ti supere el 0,0500%, se generan carburos gruesos de Ti y nitruros de Ti; y de esta manera se degrada la tenacidad de un raíl. Al mismo tiempo, ocurre daño por fatiga debido a los precipitados gruesos. Por lo tanto, la cantidad de Ti está limitada a estar en un intervalo de 0,0050% a 0,050%. Ti is an effective element that refines the structure of heat-affected areas that are heated to an austenite interval using the fact that Ti carbides and Ti nitrides, which precipitate during welding overheating, do not melt ; and in this way the Ti avoids the fragility of the welded joint portions. However, in the case that the amount of Ti is less than 0.0050%, these effects are small and in the case that the amount of Ti exceeds 0.0500%, thick carbides of Ti and nitrides of You; and in this way the tenacity of a rail is degraded. At the same time, fatigue damage occurs due to thick precipitates. Therefore, the amount of Ti is limited to being in a range of 0.0050% to 0.050%.

El Al es un elemento esencial como un material desoxidante. Además, el Al es un elemento que eleva la temperatura de transformación eutectoide a una temperatura mayor y el Al contribuye a un aumento en la dureza (resistencia) de una estructura de perlita. En el caso de que la cantidad de Al sea 0,0100% o menor, estos efectos son pequeños. En el caso de que la cantidad de Al supere 1,00%, resulta difícil solubilizar en sólido el Al en un acero; y de esta manera se generan inclusiones basadas en alúmina gruesas. De esta manera la tenacidad de un raíl se degrada y simultáneamente ocurre daño por fatiga debido a los precipitados gruesos. Adicionalmente se generan óxidos durante la soldadura; y de esta manera se degrada notablemente la soldabilidad. Por consiguiente, la cantidad de Al está limitada a estar en un intervalo de más de 0,0100% a 1,00%. Al is an essential element as a deoxidizing material. In addition, Al is an element that raises the eutectoid transformation temperature to a higher temperature and Al contributes to an increase in the hardness (resistance) of a perlite structure. In the event that the amount of Al is 0.0100% or less, these effects are small. In the case that the amount of Al exceeds 1.00%, it is difficult to solubilize the Al solid in a steel; and in this way thick alumina based inclusions are generated. In this way the tenacity of a rail degrades and fatigue damage occurs simultaneously due to thick precipitates. Additionally, oxides are generated during welding; and in this way the weldability is markedly degraded. Therefore, the amount of Al is limited to being in a range of more than 0.0100% to 1.00%.

El N se segrega en los límites de grano de austenita; de esta manera el N acelera la transformación de ferrita y la transformación de perlita a partir de los límites de grano de austenita. Como resultado, el tamaño de los bloques de perlita se refina principalmente; de esta manera es posible mejorar la tenacidad. Sin embargo, en el caso de que la cantidad de N sea menor de 0,0060%, estos efectos son pequeños. En el caso de que la cantidad de N supere el 0,0200%, resulta difícil solubilizar en sólido el N en un acero. Como resultado, se generan burbujas de aire que actúan como puntos de partida del daño por fatiga; y de esta manera ocurre daño por fatiga dentro de la parte de cabeza del raíl. Por lo tanto, la cantidad de N está limitada a estar en un intervalo de 0,0060% a 0,0200%. N is segregated in the austenite grain boundaries; in this way the N accelerates the ferrite transformation and the perlite transformation from the austenite grain limits. As a result, the size of the perlite blocks is mainly refined; In this way it is possible to improve the toughness. However, in the case that the amount of N is less than 0.0060%, these effects are small. In the event that the amount of N exceeds 0.0200%, it is difficult to solubilize the N solid in a steel. As a result, air bubbles are generated that act as starting points for fatigue damage; and thus fatigue damage occurs within the head part of the rail. Therefore, the amount of N is limited to being in a range of 0.0060% to 0.0200%.

(2) Las razones por la que las regiones y la dureza de la estructura de perlita en la parte de la superficie de la cabeza 3a del raíl están limitadas: (2) The reasons why the regions and the hardness of the perlite structure in the part of the surface of the head 3a of the rail are limited:

A continuación, se describirán las razones por las que la parte de la superficie de la cabeza 3a de un raíl incluye una estructura de perlita y la dureza Hv de la misma está limitada a estar en un intervalo de 320 a 500. Next, the reasons why the part of the head surface 3a of a rail includes a perlite structure and the hardness Hv thereof is limited to being in a range of 320 to 500 will be described.

En primer lugar, se describirá la razón por la que la dureza Hv de una estructura de perlita está limitada a estar en un intervalo de 320 a 500. First, the reason why the hardness Hv of a perlite structure is limited to being in a range of 320 to 500 will be described.

En el presente sistema de componentes, en el caso de que la dureza Hv de la estructura de perlita sea menor de 320, resulta difícil asegurar la resistencia al desgaste de la parte de la superficie de la cabeza 3a del raíl; y de esta manera, se reduce el periodo utilizable del raíl. Además, ocurre daño por descascarillado en la superficie de contacto con el laminado debido a la deformación plástica; y de esta manera, se degrada en gran medida la resistencia a los daños en superficie en la parte de superficie de la cabeza 3a del raíl. Además, en el caso de que la dureza Hv de una estructura de perlita supere 500, la tenacidad de la estructura de perlita se degrada en gran medida; y de esta manera se degrada la resistencia al daño en la parte de la superficie de la cabeza 3a del raíl. Por lo tanto, la dureza Hv de la estructura de perlita está limitada a estar en un intervalo de 320 a 500. In the present system of components, in case the hardness Hv of the perlite structure is less than 320, it is difficult to ensure the wear resistance of the part of the surface of the head 3a of the rail; and in this way, the usable period of the rail is reduced. In addition, peeling damage occurs on the contact surface with the laminate due to plastic deformation; and in this way, the resistance to surface damage on the surface part of the head 3a of the rail is greatly degraded. In addition, in the case that the hardness Hv of a perlite structure exceeds 500, the toughness of the perlite structure is greatly degraded; and in this way the damage resistance on the surface part of the head 3a of the rail is degraded. Therefore, the hardness Hv of the perlite structure is limited to being in a range of 320 to 500.

A continuación, se describirá la razón por la que un intervalo necesario para incluir una estructura de perlita que tiene una dureza Hv en un intervalo de 320 a 500 está limitado a la parte de la superficie de la cabeza 3a de un acero para raíl. Next, the reason why a necessary interval to include a perlite structure having a hardness Hv in a range of 320 to 500 is limited to the part of the head surface 3a of a rail steel will be described.

En este caso, la parte de la superficie de la cabeza 3a de un raíl se refiere a, como se muestra en la Fig. 1, una parte que varía desde las superficies de las porciones de esquina de la cabeza 2 y la parte superior de la cabeza 1 hasta una profundidad de 10 mm (área de la línea sólida diagonal). Si se dispone una estructura de perlita que tiene los componentes descritos anteriormente en la parte de la superficie de la cabeza 3a, se suprime la abrasión debida al contacto con las ruedas; y de esta manera se mejora la resistencia al desgaste del raíl. In this case, the part of the surface of the head 3a of a rail refers to, as shown in Fig. 1, a part that varies from the surfaces of the corner portions of the head 2 and the upper part of head 1 to a depth of 10 mm (area of the diagonal solid line). If a perlite structure is provided having the components described above in the part of the surface of the head 3a, abrasion due to contact with the wheels is suppressed; and in this way the wear resistance of the rail is improved.

Además, es preferible disponer una estructura de perlita que tenga una dureza Hv en un intervalo de 320 a 500 en una parte 3b que varía desde las superficies de las porciones de esquina de la cabeza 2 y la parte superior de cabeza 1 hasta una profundidad de 20 mm, es decir, al menos en el área de la línea de puntos diagonal en la Fig. 1. De esta manera, se asegura adicionalmente la resistencia al desgaste incluso en el caso de que ocurra abrasión en el interior más profundo de la parte de cabeza del raíl debido al contacto con las ruedas; y de esta manera mejora el periodo utilizable de los raíles. Por lo tanto, es preferible disponer una estructura de perlita que tenga una dureza Hv en un intervalo de 320 a 500 en o cerca de las proximidades de la superficie de la parte de cabeza del raíl 3 con el que entran en contacto principalmente las ruedas, y otras porciones pueden tener una estructura metalográfica distinta de la estructura de perlita. In addition, it is preferable to have a perlite structure having a hardness Hv in a range of 320 to 500 in a part 3b that varies from the surfaces of the corner portions of the head 2 and the top part of head 1 to a depth of 20 mm, that is, at least in the area of the diagonal dotted line in Fig. 1. In this way, wear resistance is further ensured even in the event of abrasion occurring in the deepest interior of the part of head of the rail due to contact with the wheels; and thus improves the usable period of the rails. Therefore, it is preferable to provide a perlite structure having a hardness Hv in a range of 320 to 500 at or near the surface proximities of the head portion of the rail 3 with which the wheels mainly come into contact, and other portions may have a metallographic structure different from the perlite structure.

Mientras tanto, con respecto a un método para obtener una estructura de perlita que tenga una dureza Hv en un intervalo de 320 a 500 en o cerca de las proximidades de la superficie de la parte de cabeza del raíl 3, como se describe más adelante, es preferible realizar un enfriamiento acelerado sobre la parte de cabeza del raíl 3 que incluye una región de austenita en un estado de alta temperatura después del laminado en caliente o recalentamiento. Meanwhile, with respect to a method for obtaining a perlite structure having a hardness Hv in a range of 320 to 500 at or near the surface proximities of the head portion of rail 3, as described below, it is preferable to perform accelerated cooling on the head part of rail 3 that includes an austenite region in a high temperature state after hot rolling or reheating.

Entre la parte de cabeza del raíl 3 en la presente invención, es preferible que la estructura metalográfica en la parte de la superficie de la cabeza 3a o en la parte 3b que varía hasta una profundidad de 20 mm y que incluye la parte de la superficie de la cabeza 3a consista en la estructura de perlita descrita anteriormente. Sin embargo, dependiendo de las composiciones de componentes de un raíl y las condiciones de los tratamientos térmicos y métodos de fabricación y los casos en los que la estructura de perlita se mezcla en la estructura de ferrita proeutectoide, la Between the head part of the rail 3 in the present invention, it is preferable that the metallographic structure in the surface part of the head 3a or in part 3b which varies up to a depth of 20 mm and that includes the surface part of head 3a consists of the perlite structure described above. However, depending on the component compositions of a rail and the conditions of the heat treatments and manufacturing methods and the cases in which the perlite structure is mixed in the proeutectoid ferrite structure, the

estructura de cementita proeutectoide, estructura de bainita y estructura de martensita en una pequeña cantidad, por ejemplo una relación de área del 5% o menor. Incluso en el caso de que las estructuras descritas anteriormente están contenidas a un contenido del 5% o menor, estas estructuras no tienen un efecto adverso mayor sobre la resistencia al desgaste y tenacidad de la parte de cabeza del raíl 3. Por lo tanto, la estructura de perlita descrita anteriormente puede incluir estructuras mezcladas con estructura de ferrita proeutectoide, estructura de cementita proeutectoide, estructura de bainita, estructura de martensita o similares en una relación de área del 5% o menor. Proeutectoid cementite structure, bainite structure and martensite structure in a small amount, for example an area ratio of 5% or less. Even if the structures described above are contained at a content of 5% or less, these structures do not have a major adverse effect on the wear resistance and toughness of the head part of the rail 3. Therefore, the Perlite structure described above may include mixed structures with proeutectoid ferrite structure, proeutectoid cementite structure, bainite structure, martensite structure or the like in an area ratio of 5% or less.

En otras palabras, entre la parte de cabeza del raíl 3 en la presente invención, un 95% o mayor de la estructura metalográfica en la parte de la superficie de la cabeza 3a o la parte 3b que varía hasta una profundidad de 20 mm y que incluye la parte de la superficie de la cabeza 3a es necesario que sea una estructura de perlita, y es preferible que un 98% o mayor de la estructura metalográfica en la parte de cabeza sea una estructura de perlita para asegurar suficientemente la resistencia al desgaste y la tenacidad. In other words, between the head part of the rail 3 in the present invention, 95% or greater of the metallographic structure in the part of the surface of the head 3a or the part 3b which varies to a depth of 20 mm and which including the part of the surface of the head 3a it is necessary that it be a perlite structure, and it is preferable that 98% or greater of the metallographic structure in the head part is a perlite structure to sufficiently ensure wear resistance and the tenacity

Mientras tanto, en las columnas de "microestructura" en las Tablas 1 y 2 a continuación, la descripción de "pequeña cantidad" se refiere a un contenido del 5% o menor, y las estructuras distintas de una estructura de perlita sin la descripción "pequeña cantidad" significan que las estructuras están incluidas en una cantidad de más del 5% (fuera del intervalo de la presente invención). Meanwhile, in the "microstructure" columns in Tables 1 and 2 below, the description of "small quantity" refers to a content of 5% or less, and structures other than a perlite structure without the description " small amount "means that the structures are included in an amount of more than 5% (outside the range of the present invention).

(3) La razón por la que el número (por área unitaria) de inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen un eje principal (longitudes principales) en el intervalo de 10 µm a 100 µm está limitado: (3) The reason why the number (per unit area) of Mn sulfide-based inclusions that have a main axis (main lengths) in the range of 10 µm to 100 µm is limited:

Se describirá en detalle la razón por la que, en la presente invención, la longitud del eje principal (longitud principal) de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn en una sección transversal arbitraria tomada a lo largo de la dirección longitudinal, que son los sujetos de evaluación, está limitada a estar en un intervalo de 10 µm a 100 µm. The reason why, in the present invention, the length of the main axis (main length) of the sulfur-based inclusions of Mn in an arbitrary cross-section taken along the longitudinal direction, which are the subjects, will be described in detail of evaluation, is limited to be in a range of 10 µm to 100 µm.

Como resultado de la investigación de la longitud del eje principal de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn y el rendimiento por daño real de los raíles reales (estado de daño cuando realmente se usan los raíles), en el presente sistema de componentes, se observó que la fractura de los raíles ocurría desde las porciones de extremo de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn en las cuales ocurría concentración de tensiones. En vista de estas circunstancias, los aceros se ensayaron en estado fundido para incluir inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tenían diversas longitudes del eje principal, y se realizó un ensayo de laminado en caliente. Como resultado, se observó que había una buena relación entre el número de inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tenían longitudes del eje principal en un intervalo de 10 µm a 100 µm y la resistencia al daño del raíl. En consecuencia, la longitud del eje principal de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn elegible para sujetos de evaluación, teniendo en cuenta estas cifras, está limitada a un intervalo de 10 µm a 100 µm. As a result of the investigation of the main axis length of Mn sulfide-based inclusions and the actual damage performance of the real rails (damage state when the rails are actually used), in the present system of components, it was observed that the fracture of the rails occurred from the end portions of the sulphide-based inclusions of Mn in which stress concentration occurred. In view of these circumstances, the steels were tested in the molten state to include inclusions based on Mn sulfide having different lengths of the main axis, and a hot rolling test was performed. As a result, it was observed that there was a good relationship between the number of inclusions based on Mn sulphide that had lengths of the main axis in a range of 10 µm to 100 µm and the resistance to rail damage. Consequently, the length of the main axis of the sulfide-based inclusions of Mn eligible for evaluation subjects, taking these figures into account, is limited to a range of 10 µm to 100 µm.

Mientras tanto, las inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen una longitud del eje principal en la que ocurre notablemente la concentración de tensiones, tienen un efecto grande sobre la resistencia al daño y las inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen una longitud corta del eje principal tienen un efecto pequeño sobre la resistencia al daño. Sin embargo, en el acero de acuerdo con la presente invención, hay un pequeño número de inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen una longitud que supera los 100 µm que no son adecuadas para identificar las características de los aceros. Y las inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen una longitud de menos de 10 µm tienen un pequeño efecto sobre la resistencia al daño. Por lo tanto, las inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen las longitudes descritas anteriormente del eje principal (longitudes principales) se usan como sujetos de evaluación. Meanwhile, sulphide-based inclusions of Mn that have a length of the main axis in which stress concentration remarkably occur, have a large effect on damage resistance and sulphide-based inclusions of Mn that have a short length of Main shaft have a small effect on resistance to damage. However, in the steel according to the present invention, there is a small number of inclusions based on Mn sulphide having a length exceeding 100 µm that are not suitable for identifying the characteristics of the steels. And Mn sulfide-based inclusions that are less than 10 µm long have a small effect on damage resistance. Therefore, Mn sulfide-based inclusions having the lengths described above of the main axis (main lengths) are used as evaluation subjects.

A continuación, se describirá en detalle la razón por la que el número (por área unitaria) de inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen longitudes principales en un intervalo de 10 µm a 100 µm en una sección transversal arbitraria tomada a lo largo de la dirección longitudinal (una sección transversal paralela a la dirección longitudinal de un raíl) está limitado a estar en un intervalo de 10/mm2 a 200/mm2. Next, the reason why the number (per unit area) of Mn sulfide-based inclusions having major lengths in a range of 10 µm to 100 µm in an arbitrary cross-section taken along the line will be described in detail Longitudinal direction (a cross section parallel to the longitudinal direction of a rail) is limited to being in a range of 10 / mm2 to 200 / mm2.

En el caso de que el número total (por área unitaria) de inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen longitudes principales en un intervalo de 10 µm a 100 µm supere 200/mm2, en el presente sistema de componentes, el número de inclusiones basadas en sulfuro de Mn resulta excesivo; y de esta manera, la posibilidad de daño del raíl aumenta debido a la generación de concentración de tensiones en o en las proximidades de las inclusiones. Incluso en términos de las características mecánicas del acero, no es posible mejorar el valor de impacto. En el caso de que el número total (por área unitaria) de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen longitudes principales en un intervalo de 10 µm a 100 µm sea menor de 10/mm2, en el presente sistema de componentes, los sitios de atrapamiento que absorben el hidrógeno que permanece inevitablemente en el acero, se reducen notablemente. De esta manera, aumenta la posibilidad de inducir defectos de hidrógeno (fragilidad por hidrógeno); y de esta manera la resistencia al daño del raíl se ve afectada. Como resultado, el número total (por área unitaria) de inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen longitudes principales en un intervalo de 10 µm a 100 µm está limitado a estar en un intervalo de 10/mm2 a 200/mm2. In the event that the total number (per unit area) of inclusions based on Mn sulphide having main lengths in a range of 10 µm to 100 µm exceeds 200 / mm2, in the present system of components, the number of inclusions based in Mn sulfide it is excessive; and in this way, the possibility of rail damage increases due to the generation of stress concentration at or in the vicinity of inclusions. Even in terms of the mechanical characteristics of steel, it is not possible to improve the impact value. In the event that the total number (per unit area) of the sulphide-based inclusions of Mn having major lengths in a range of 10 µm to 100 µm is less than 10 / mm2, in the present system of components, the sites of entrapment that absorb the hydrogen that inevitably remains in the steel, are markedly reduced. In this way, the possibility of inducing hydrogen defects (hydrogen fragility) increases; and in this way the resistance to rail damage is affected. As a result, the total number (per unit area) of inclusions based on Mn sulfide having major lengths in a range of 10 µm to 100 µm is limited to being in a range of 10 / mm2 to 200 / mm2.

Mientras tanto, en la presente limitación, las inclusiones basadas en sulfuro de Mn se refieren tanto a inclusiones basadas en sulfuro de Mn generadas a partir de los agregados de óxidos y sulfuros de calcio (CaO-CaS) como Meanwhile, in the present limitation, Mn sulfide based inclusions refer to both Mn sulfide based inclusions generated from calcium oxide and sulphide aggregates (CaO-CaS) and

núcleos y otras inclusiones basadas en sulfuro de Mn como sujetos de evaluación. nuclei and other inclusions based on Mn sulfide as evaluation subjects.

Además, con respecto al número de inclusiones basadas en sulfuro de Mn, se toma una muestra de una sección transversal tomada a lo largo de la dirección longitudinal de la parte de cabeza del raíl 3, en la que el daño del raíl resulta obvio como se muestra en la Fig. 3 y se realiza la medición de las inclusiones basadas en sulfuro. La sección transversal en la dirección longitudinal del raíl de cada una de las muestras tomadas se pule especularmente, y las inclusiones basadas en sulfuro de Mn se investigan en una sección transversal arbitraria con un microscopio óptico. Después, se cuenta el número de inclusiones que tienen los tamaños limitados anteriormente y se calcula como el número por área de sección transversal unitaria. El valor típico de cada acero para raíl se obtiene a partir del valor promedio de los números por área de la sección transversal unitaria de estos 20 campos de visión. La zona (parte) que se usará para investigar las inclusiones basadas en sulfuro de Nm no está particularmente limitada; sin embargo, es preferible observar una parte que varía desde la superficie de la parte de cabeza de raíl 3, que actúa como punto de partida del daño, hasta una profundidad de 3 a 10 mm. In addition, with respect to the number of inclusions based on Mn sulphide, a sample of a cross-section taken along the longitudinal direction of the head part of the rail 3 is taken, in which the damage of the rail is obvious as is shown in Fig. 3 and the measurement of sulfide-based inclusions is performed. The cross-section in the longitudinal direction of the rail of each of the samples taken is specularly polished, and Mn sulfide-based inclusions are investigated in an arbitrary cross-section with an optical microscope. Next, the number of inclusions that have the previously limited sizes is counted and calculated as the number per unit cross-sectional area. The typical value of each rail steel is obtained from the average value of the numbers per area of the unit cross-section of these 20 fields of vision. The zone (part) that will be used to investigate Nm sulfide-based inclusions is not particularly limited; however, it is preferable to observe a part that varies from the surface of the rail head part 3, which acts as the starting point of the damage, to a depth of 3 to 10 mm.

Además, para mejorar de forma estable la resistencia a la fractura de un raíl disminuyendo adicionalmente el efecto de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn, que actúan como los puntos de partida de la fractura y suprimiendo los defectos de supresión de hidrógeno por adelantado, es preferible controlar el número total (por área unitaria) de las inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen longitudes principales en un intervalo de 10 nm a 100 nm para que estén en un intervalo de 20/mm2 a 180/mm2. In addition, to stably improve the fracture resistance of a rail by further decreasing the effect of Mn sulfide based inclusions, which act as the starting points of the fracture and suppressing hydrogen suppression defects in advance, it is it is preferable to control the total number (per unit area) of the sulfide-based inclusions of Mn having major lengths in a range of 10 nm to 100 nm so that they are in a range of 20 / mm2 to 180 / mm2.

(4) La razón por la que el número (por área unitaria) de óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen diámetros de grano en un intervalo de 5 nm a 100 nm está limitado: (4) The reason why the number (per unit area) of Mg-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions having grain diameters in a range of 5 nm to 100 nm is limited:

En la presente invención es preferible que los óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuros de Mn que tienen diámetros de grano en un intervalo de 5 nm a 100 nm estén presentes en una cantidad por área unitaria en un intervalo de 500/mm2 a 50.000/mm2 en una sección transversal arbitraria. In the present invention it is preferable that Mg-based oxides, Zr oxides and inclusions based on Mn sulphides having grain diameters in a range of 5 nm to 100 nm are present in an amount per unit area in a range of 500 / mm2 to 50,000 / mm2 in an arbitrary cross section.

Se describirá en detalle la razón por la que los diámetros de grano de los óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn, que son los sujetos de evaluación, está limitado a un intervalo de 5 nm a 100 nm. The reason why the grain diameters of Mg-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions, which are the evaluation subjects, is limited to a range of 5 nm to 100 nm will be described in detail.

En el caso de que los diámetros de grano de los óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn está en un intervalo de 5 nm a 100 nm, se obtiene un efecto de punteado suficiente en los límites de grano cuando se generan en una estructura de austenita. De esta manera, se observó que, sin afectar adversamente a la resistencia al daño de un raíl, en consecuencia, se refinó una estructura de perlita; y de esta manera la tenacidad se mejoró de forma fiable. Por lo tanto, los diámetros de grano de los óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn elegibles para los sujetos de evaluación están limitados a estar en un intervalo de 5 nm a 100 nm. In the case that the grain diameters of the Mg-based oxides, Zr oxides and inclusions based on Mn sulfide are in a range of 5 nm to 100 nm, a sufficient dotting effect is obtained in the grain boundaries when They are generated in an austenite structure. In this way, it was observed that, without adversely affecting the damage resistance of a rail, consequently, a perlite structure was refined; and in this way the tenacity was improved reliably. Therefore, the grain diameters of the Mg-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions eligible for the evaluation subjects are limited to being in a range of 5 nm to 100 nm.

Mientras tanto, con respecto al efecto de punteado, cuantas más inclusiones que tengan diámetros de grano fino estén presentes, mayor será el efecto. Sin embargo, con respecto a los óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen diámetros de grano en un intervalo de menos de 5 nm, es extremadamente difícil medir el número de las mismas. Además, con respecto a los óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen diámetros de grano en un intervalo de más de 100 nm, no puede obtenerse el efecto de punteado descrito anteriormente. De esta manera, los óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen los diámetros de grano descritos anteriormente se usan como sujetos de evaluación. Meanwhile, with respect to the dotting effect, the more inclusions that have fine grain diameters are present, the greater the effect. However, with respect to Mg-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions having grain diameters in a range of less than 5 nm, it is extremely difficult to measure the number thereof. Furthermore, with respect to Mg-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions having grain diameters in a range of more than 100 nm, the dotting effect described above cannot be obtained. Thus, Mg-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions having the grain diameters described above are used as evaluation subjects.

A continuación, respecto a las configuraciones preferibles, se describirá en detalle la razón por la que la cantidad (número) (por mm2) de óxidos basados en Mn, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen diámetros de grano en un intervalo de 5 nm a 100 nm en una sección transversal arbitraria en la dirección longitudinal está limitada a estar en un intervalo de 500 a 50.000. Next, with respect to the preferable configurations, the reason why the quantity (number) (per mm2) of Mn-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions having grain diameters in a grain diameter will be described in detail range of 5 nm to 100 nm in an arbitrary cross-section in the longitudinal direction is limited to being in a range of 500 to 50,000.

En el caso de que el número total (por área unitaria) de los óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen diámetros de grano en un intervalo de 5 nm a 100 nm sea menor de 500/mm2, el efecto de punteado no se obtiene suficientemente en una estructura de austenita después del laminado en caliente. Como resultado, una estructura de perlita resulta engrosada y la tenacidad del raíl no se mejora. En el caso de que el número total (por área unitaria) de óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen diámetros de grano en un intervalo de 5 nm a 100 nm supere 50.000/mm2, ocurre precipitación excesivamente y una estructura de perlita se hace quebradiza; de esta manera, se degrada la tenacidad del raíl. Por lo tanto el número total (por área unitaria) de óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen diámetros de grano en un intervalo de 5 nm a 100 nm está limitado a estar en un intervalo de 500/mm2 a 50.000 mm2. In the event that the total number (per unit area) of the oxides based on Mg, oxides of Zr and inclusions based on Mn sulfide having grain diameters in a range of 5 nm to 100 nm is less than 500 / mm2 , the dotting effect is not sufficiently obtained in an austenite structure after hot rolling. As a result, a perlite structure is thickened and the toughness of the rail is not improved. In the event that the total number (per unit area) of Mg-based oxides, Zr oxides and inclusions based on Mn sulphide having grain diameters in a range of 5 nm to 100 nm exceeds 50,000 / mm2, precipitation occurs excessively and a perlite structure becomes brittle; in this way, the toughness of the rail is degraded. Therefore the total number (per unit area) of Mg-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions having grain diameters in a range of 5 nm to 100 nm is limited to being in a range of 500 / mm2 to 50,000 mm2.

Mientras tanto, en la presente limitación, los óxidos basados en Mg y los óxidos de Zr se refieren a óxidos que parcialmente incluyen óxidos complejos tales como sulfuro de Mn o similares. Además, las inclusiones basadas en Meanwhile, in the present limitation, Mg-based oxides and Zr oxides refer to oxides that partially include complex oxides such as Mn sulfide or the like. In addition, inclusions based on

sulfuro de Mn se refieren a inclusiones generadas a partir de óxidos finos tales como óxidos de Mg, óxidos de Zr, óxidos de Ca o similares, como núcleos. Mn sulfide refers to inclusions generated from fine oxides such as Mg oxides, Zr oxides, Ca oxides or the like, as nuclei.

El diámetro de grano y el número de óxidos basados en Mg, los óxidos de Zr y las inclusiones basadas en sulfuro de Mn se observan y se miden de la siguiente manera. En primer lugar, se toma una película fina de una sección transversal arbitraria mostrada en la Figura 4, y la película fina se observa a un aumento de 50.000 a 500.000 usando un microscopio electrónico de transmisión. El diámetro de grano de los precipitados se obtiene midiendo el área de cada precipitado a través de la observación y cálculo del diámetro de un círculo que tiene la misma área que la del precipitado. The grain diameter and the number of Mg-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions are observed and measured as follows. First, a thin film of an arbitrary cross-section shown in Figure 4 is taken, and the thin film is observed at a magnification of 50,000 to 500,000 using a transmission electron microscope. The grain diameter of the precipitates is obtained by measuring the area of each precipitate through observation and calculation of the diameter of a circle that has the same area as that of the precipitate.

Los precipitados se observan a 20 campos de visualización y se cuenta el número de precipitados que tienen diámetros en un intervalo predeterminado de 5 nm a 100 nm y se calcula el número por área unitaria a partir del número contado. El valor típico de un acero para raíl se obtiene a partir del valor promedio de estos 20 campos de visualización. Mientras tanto, la zona (parte) que se va a usar para investigar los óxidos basados en Mg, los óxidos de Zr y las inclusiones basadas en sulfuro de Mn no está particularmente limitada; sin embargo, es preferible observar una parte que varía desde la superficie de la parte de la superficie de cabeza del raíl 3a hasta una profundidad de 3 mm a 10 mm, que requiere tenacidad. The precipitates are observed at 20 display fields and the number of precipitates having diameters in a predetermined range of 5 nm to 100 nm is counted and the number per unit area is calculated from the counted number. The typical value of a rail steel is obtained from the average value of these 20 display fields. Meanwhile, the zone (part) to be used to investigate Mg-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions is not particularly limited; however, it is preferable to observe a part that varies from the surface of the part of the head surface of the rail 3a to a depth of 3 mm to 10 mm, which requires toughness.

(5) Método para fabricar el acero para raíl (raíl) de acuerdo con la presente invención: (5) Method for manufacturing the rail steel according to the present invention:

El método para fabricar el acero para raíl de acuerdo con la presente invención incluye la composición de componentes descrita anteriormente y la microestructura no está particularmente limitada; sin embargo, en general, el acero para raíl se fabrica por el siguiente método. En primer lugar, la fusión se realiza tal como para obtener acero fundido con un horno de fusión usado habitualmente, tal como un horno convertidor, un horno eléctrico o similares. Después, el acero fundido se somete a preparación de lingotes y un método de formación de tochos o un método de colada continua tal como para fabricar un tocho (un lingote de acero) para laminado. Adicionalmente, el tocho se recalienta a 1.200 ºC o mayor, y después el tocho se somete a varias pasadas de laminado en caliente y se moldea en raíles. Posteriormente, se realizan tratamientos térmicos (recalentamiento y enfriamiento) tal como para fabricar un raíl. The method for manufacturing the rail steel according to the present invention includes the component composition described above and the microstructure is not particularly limited; however, in general, rail steel is manufactured by the following method. First, the melting is performed such as to obtain molten steel with a commonly used melting furnace, such as a converter furnace, an electric furnace or the like. Then, the molten steel is subjected to ingot preparation and a billet formation method or a continuous casting method such as for manufacturing a billet (a steel ingot) for rolling. Additionally, the billet is reheated to 1,200 ° C or higher, and then the billet is subjected to several hot rolling passes and molded on rails. Subsequently, heat treatments (reheating and cooling) are performed such as to make a rail.

En particular, en la etapa de metal caliente, se realiza la desulfuración y desfosforación generales (tratamiento de desfosforación y desulfuración) y adicionalmente se realiza una desulfuración y desfosforación suficientes en un horno de fusión usado habitualmente, tal como un horno convertidor, un horno eléctrico o similares (tratamiento de desfosforación y desulfuración). A continuación, se añade Ca para controlar las inclusiones basadas en sulfuro de Mn. Adicionalmente, según con las necesidades, se añaden Mg y Zr para dispersar finamente los óxidos de tamaño nanométrico y las inclusiones basadas en sulfuro de Mn. In particular, in the hot metal stage, the general desulfurization and dephosphoration (dephosphorus and desulfurization treatment) is performed and additionally a sufficient desulfurization and dephosphoration is performed in a commonly used melting furnace, such as a converter furnace, an electric furnace or the like (dephosphorus and desulfurization treatment). Next, Ca is added to control Mn sulfide based inclusions. Additionally, according to the needs, Mg and Zr are added to finely disperse the oxides of nanometric size and inclusions based on Mn sulfide.

Los detalles de las condiciones de fabricación se mostrarán a continuación. Details of the manufacturing conditions will be shown below.

En la etapa de metal caliente, es preferible realizar un tratamiento de desfosforación general y un tratamiento de desulfuración de una manera cuidadosa para conseguir la reducción de las cantidades de P y S. In the hot metal stage, it is preferable to perform a general dephosphorus treatment and a desulfurization treatment in a careful manner to achieve the reduction of the amounts of P and S.

Respecto a la desulfuración, es preferible añadir CaO lentamente y de forma suficiente en un cucharón de metal caliente (una etapa anterior al refinado en un horno convertidor) y eyectar CaS como escoria. Regarding desulfurization, it is preferable to add CaO slowly and sufficiently in a ladle of hot metal (a stage prior to refining in a converter furnace) and eject CaS as slag.

Mientras tanto, la adición de CaO es un método utilizado en el caso donde el S se reduce desde un metal caliente que tiene una cantidad extremadamente grande de S. A diferencia de la adición de CaO-Si que se añade para generar agregados de óxidos y sulfuros de calcio (CaO-CaS) como se describe más adelante, este método no tiene influencia. Meanwhile, the addition of CaO is a method used in the case where S is reduced from a hot metal that has an extremely large amount of S. Unlike the addition of CaO-Si that is added to generate aggregates of oxides and Calcium sulfides (CaO-CaS) as described below, this method has no influence.

Respecto a la desfosforación, es preferible, al refinar en un horno convertidor, eyectar escoria a la mitad del refinado para evitar que el P se funda de nuevo desde la escoria incluyendo el P (P2O5 o similares) separado por desfosforación. Regarding dephosphorus, it is preferable, when refining in a converter furnace, to eject slag in the middle of the refining to prevent the P from melting again from the slag including the P (P2O5 or the like) separated by dephosphorus.

A continuación, se añade Ca tal como para controlar las inclusiones basadas en sulfuro de Mn. Next, Ca is added as to control inclusions based on Mn sulfide.

Es preferible añadir Ca en un proceso de refinado antes de la colada. Un método de adición preferible de Ca es cualquiera de la adición de alambres de aleación de Ca (aleación Ca-Si o similar) o lingotes de aleación de Ca en un cucharón o inyectar un polvo de aleación de Ca. It is preferable to add Ca in a refining process before casting. A preferable method of adding Ca is any of the addition of Ca alloy wires (Ca-Si alloy or similar) or Ca alloy ingots in a ladle or injecting a Ca alloy powder.

Como la aleación de Ca, se usa una aleación de Ca-Si (50Ca-50Si o similar), una aleación de Fe-Si-Ca (Fe-30Si30Ca o similar) y una aleación de Ni-Ca (90Ni-10Ca o similar). Puesto que la presión de vapor del Ca es alta, si se añade Ca puro, ocurren salpicaduras en un acero fundido o la escoria sobre la superficie del acero fundido se ve envuelta en el acero fundido; y de esta manera se degrada la pureza del acero fundido. Además, la tasa de rendimiento se hace baja. En consecuencia, se realiza ampliamente la adición de una aleación de Ca, por ejemplo una aleación de Ca-Si. En comparación con Ca puro, la actividad de Ca se reduce en la aleación de Ca. Por lo tanto, As the Ca alloy, a Ca-Si alloy (50Ca-50Si or similar), a Fe-Si-Ca alloy (Fe-30Si30Ca or similar) and a Ni-Ca alloy (90Ni-10Ca or similar) are used. ). Since the vapor pressure of Ca is high, if pure Ca is added, splashes occur in a molten steel or the slag on the surface of the molten steel is enveloped in the molten steel; and in this way the purity of molten steel is degraded. In addition, the rate of return becomes low. Consequently, the addition of a Ca alloy, for example a Ca-Si alloy, is widely performed. Compared to pure Ca, the activity of Ca is reduced in the alloy of Ca. Therefore,

en el caso de añadir la aleación de Ca, la vaporización durante la adición resulta relativamente moderada y la tasa de rendimiento también mejora. in the case of adding the Ca alloy, the vaporization during the addition is relatively moderate and the yield rate also improves.

Cuanto menor es la concentración de Ca en la aleación, más mejora la tasa de rendimiento y también se suprime la generación de salpicaduras durante la adición. Por lo tanto, la baja concentración de Ca en la aleación es preferible. Sin embargo, puesto que se incluyen elementos distintos de Ca (Si o similares) en el caso donde la concentración de Ca es baja, es necesario seleccionar cuidadosamente la composición de la aleación de Ca. The lower the concentration of Ca in the alloy, the better the rate of return improves and the generation of splashes during addition is also suppressed. Therefore, the low concentration of Ca in the alloy is preferable. However, since elements other than Ca (Si or the like) are included in the case where the Ca concentration is low, it is necessary to carefully select the composition of the Ca alloy.

Para evitar la agregación o segregación de los agregados de los óxidos y sulfuros de calcio (CaO-CaS), es preferible agitar el acero fundido por burbujeo de Ar o similar en el cucharón después de la adición de la aleación de Ca tal como para hacer que la concentración de Ca sea uniforme y hacer flotar las inclusiones de gran tamaño. En el caso de que una cantidad del acero fundido sea 200 t o mayor, es preferible realizar la agitación durante aproximadamente 5 minutos a 10 minutos. Una agitación excesiva provoca la agregación de inclusiones; y de esta manera las inclusiones se engrosan. Por lo tanto, no es preferible una agitación excesiva. To avoid aggregation or segregation of aggregates of calcium oxides and sulfides (CaO-CaS), it is preferable to stir the molten steel by bubbling Ar or the like in the ladle after the addition of the Ca alloy such as to make that the concentration of Ca is uniform and float large inclusions. In the event that an amount of the molten steel is 200 t or greater, it is preferable to stir for about 5 minutes to 10 minutes. Excessive agitation causes the aggregation of inclusions; and in this way inclusions swell. Therefore, excessive agitation is not preferable.

Desde el punto de vista de asegurar la tasa de rendimiento de Ca, es ventajoso realizar la adición de una aleación de Ca en la etapa final de un proceso de refinado. El Ca puede añadirse a una artesa en un proceso de colada, en lugar de un proceso de refinado. Es necesario ajustar la tasa de adición de una aleación de Ca dependiendo de la producción durante la colada (la cantidad de colada por hora). En este caso, puesto que la agitación del acero fundido después de la adición de Ca se realiza dentro de la artesa o un molde de colada, la uniformidad de la concentración de Ca es ligeramente peor que en el caso de añadir Ca en el cucharón. Por lo tanto, es preferible agitar el acero fundido durante la solidificación mediante una fuerza electromagnética o similar para evitar la agregación o segregación de los agregados de los óxidos y sulfuros de calcio (CaO-CaS) en la etapa de colada. Además, es preferible optimizar la forma de una boquilla de colada para controlar el flujo de acero fundido durante la colada. From the point of view of ensuring the rate of Ca yield, it is advantageous to add a Ca alloy in the final stage of a refining process. Ca can be added to a trough in a casting process, rather than a refining process. It is necessary to adjust the rate of addition of a Ca alloy depending on the production during casting (the amount of laundry per hour). In this case, since the stirring of the molten steel after the addition of Ca is carried out inside the trough or a casting mold, the uniformity of the concentration of Ca is slightly worse than in the case of adding Ca in the ladle. Therefore, it is preferable to stir the molten steel during solidification by an electromagnetic force or the like to avoid aggregation or segregation of the aggregates of calcium oxides and sulphides (CaO-CaS) in the casting stage. In addition, it is preferable to optimize the shape of a casting nozzle to control the flow of molten steel during casting.

Adicionalmente, para generar eficazmente CaS que tiene una alta consistencia con inclusiones basadas en sulfuro de Mn, es preferible ajustar la cantidad de oxígeno en el acero fundido tal como para suprimir la generación de una cantidad excesiva de CaO. Para ajustar la cantidad de oxígeno por adelantado, es preferible desoxidar el acero fundido por adelantado mediante Al, Si o similares. Additionally, to efficiently generate CaS having a high consistency with Mn sulfide-based inclusions, it is preferable to adjust the amount of oxygen in the molten steel such as to suppress the generation of an excessive amount of CaO. To adjust the amount of oxygen in advance, it is preferable to deoxidize the molten steel in advance by means of Al, Si or the like.

Además, para dispersar finamente los óxidos de tamaño nanométrico finos y las inclusiones basadas en sulfuro de Mn, es preferible añadir Mg metálico puro, una aleación de Mg (Fe-Si-Mg, Fe-Mn-Mg, Fe-Si-Mn-Mg y Si-Mg) o una aleación de Zr (Fe-Si-Zr, Fe-Mn-Mg-Zr y Fe-Si-Mn-Mg-Zr) en un cucharón de acero fundido a alta temperatura después de un refinado general o en una artesa durante la colada. Adicionalmente, es preferible agitar el acero fundido durante la solidificación mediante una fuerza electromagnética o similar para evitar la agregación o segregación en la etapa de colada. Además, es preferible optimizar la forma de una boquilla de colada para controlar el flujo del acero fundido durante la colada. In addition, in order to finely disperse fine nanometer-size oxides and inclusions based on Mn sulfide, it is preferable to add pure metallic Mg, an Mg alloy (Fe-Si-Mg, Fe-Mn-Mg, Fe-Si-Mn- Mg and Si-Mg) or an alloy of Zr (Fe-Si-Zr, Fe-Mn-Mg-Zr and Fe-Si-Mn-Mg-Zr) in a high temperature molten steel ladle after a general refining or in a trough during laundry. Additionally, it is preferable to stir the molten steel during solidification by an electromagnetic force or the like to avoid aggregation or segregation in the casting stage. In addition, it is preferable to optimize the shape of a casting nozzle to control the flow of molten steel during casting.

En este caso, aunque el orden de adición de Ca, Mg y Zr no está claramente descrito, en un acero de alto carbono que incluye una pequeña cantidad de oxígeno, es preferible añadir Ca que tiene una potencia oxidante relativamente débil al principio, y después de añadir Mg y Zr que tienen potencias oxidantes fuertes para generar óxidos de Ca, Mg y Zr con una buena eficiencia. In this case, although the order of addition of Ca, Mg and Zr is not clearly described, in a high carbon steel that includes a small amount of oxygen, it is preferable to add Ca which has a relatively weak oxidizing power at first, and then of adding Mg and Zr that have strong oxidizing powers to generate oxides of Ca, Mg and Zr with good efficiency.

En el laminado en caliente, la temperatura a la cual se realiza el moldeo final preferentemente está en un intervalo de 900 ºC a 1.000 ºC desde el punto de vista de asegurar la forma y el material. In hot rolling, the temperature at which the final molding is performed is preferably in a range of 900 ° C to 1,000 ° C from the point of view of ensuring shape and material.

Además, respecto al tratamiento térmico después del laminado en caliente, es preferible realizar un enfriamiento acelerado en una parte de cabeza del raíl 3 a altas temperaturas incluyendo regiones de austenita después del laminado en caliente o recalentamiento para obtener una estructura de perlita con una dureza Hv de 320 a 500 en la parte de cabeza del raíl 3. Como el método de enfriamiento acelerado, realizando el tratamiento térmico (y enfriamiento) con un método descrito en el Documento de Patente 8 (Solicitud de Patente No Examinada Japonesa, Publicación nº H08-246100) o el Documento de Patente 9 (Solicitud de Patente No Examinada Japonesa, Publicación nº H09-111352), es posible obtener una estructura y dureza en los intervalos predeterminados. In addition, with respect to the heat treatment after hot rolling, it is preferable to perform accelerated cooling on a head portion of the rail 3 at high temperatures including austenite regions after hot rolling or reheating to obtain a perlite structure with a hardness Hv from 320 to 500 in the head part of rail 3. As the accelerated cooling method, performing heat treatment (and cooling) with a method described in Patent Document 8 (Japanese Unexamined Patent Application, Publication No. H08- 246100) or Patent Document 9 (Japanese Unexamined Patent Application, Publication No. H09-111352), it is possible to obtain a structure and hardness at predetermined intervals.

En este caso, para realizar el tratamiento térmico con recalentamiento después del laminado del raíl, es preferible calentar la parte de cabeza del raíl o todo el raíl con una llama o por calentamiento por inducción. In this case, in order to carry out the thermal treatment with reheating after rolling the rail, it is preferable to heat the head part of the rail or the entire rail with a flame or by induction heating.

EJEMPLOS A continuación, se describirán los ejemplos de la presente invención. EXAMPLES Next, the examples of the present invention will be described.

Las Tablas 1 a 6 muestran los componentes químicos de los aceros para raíl ensayados. En este caso, el resto consiste en Fe e impurezas inevitables. Los aceros para raíl que tienen las composiciones de componentes mostradas en las Tablas 1 a 6 se fabricaron de la siguiente manera. Tables 1 to 6 show the chemical components of the rail steels tested. In this case, the rest consists of Faith and inevitable impurities. Rail steels having the component compositions shown in Tables 1 to 6 were manufactured as follows.

La desfosforación y desulfuración se realizaron en una etapa de metal caliente y, adicionalmente, se realizaron una Dephosphoration and desulfurization were performed in a hot metal stage and, additionally, a

desfosforación y desulfuración suficientes en un horno de fusión usado habitualmente, tal como un horno convertidor, un horno eléctrico o similares para obtener acero fundido. Se añadió Ca al acero fundido para controlar las inclusiones basadas en sulfuro de Mn, o se añadieron adicionalmente Mg y Zr para dispersar finamente los óxidos de tamaño nanométrico y las inclusiones basadas en sulfuro de Mn. Después, se fabricó un lingote de acero sufficient defosphration and desulfurization in a commonly used melting furnace, such as a converter furnace, an electric furnace or the like to obtain molten steel. Ca was added to the molten steel to control Mn sulfide-based inclusions, or Mg and Zr were additionally added to finely disperse the nanometer-sized oxides and Mn sulfide-based inclusions. Then, a steel ingot was manufactured

5 mediante un método de colada continua y el laminado en caliente se realizó sobre el lingote de acero. Posteriormente, se realizó un tratamiento térmico tal como para fabricar un raíl. 5 by a continuous casting method and hot rolling was performed on the steel ingot. Subsequently, a heat treatment was performed such as to manufacture a rail.

(a) La medición del número de inclusiones basadas en sulfuro de Mn (a) The measurement of the number of inclusions based on Mn sulfide

La Figura 3 muestra una zona en la cual se observaron inclusiones basadas en sulfuro de Mn en el acero para raíl. Como se muestra en la Figura 3, entre las secciones transversales tomadas a lo largo de la dirección longitudinal del Figure 3 shows an area in which inclusions based on Mn sulfide were observed in the rail steel. As shown in Figure 3, between the cross sections taken along the longitudinal direction of the

5 acero para raíl obtenido, se cortó una muestra de un parte que variaba desde la superficie de la parte de cabeza del raíl hasta una profundidad de 3 a 10 mm incluyendo la parte de la superficie de cabeza 3a. Después, se obtuvo el número (por área unitaria) (inclusiones/mm2) de inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tenían longitudes principales (longitudes de los ejes principales) en un intervalo de 10 µm a 100 µm, por el método descrito anteriormente. 5 For rail steel obtained, a sample of a part that varied from the surface of the head part of the rail to a depth of 3 to 10 mm was cut including the part of the head surface 3a. Then, the number (per unit area) (inclusions / mm2) of inclusions based on Mn sulfide having main lengths (lengths of the main axes) in a range of 10 µm to 100 µm was obtained, by the method described above.

(b) La medición del número de inclusiones basadas en sulfuro de Mn, óxidos basados en Mg y óxidos de Zr (b) The measurement of the number of inclusions based on Mn sulfide, Mg-based oxides and Zr oxides

La Figura 4 muestra una zona en la cual se observaron inclusiones basadas en sulfuro de Mn, óxidos basados en Mg y óxidos de Zr en el acero para raíl. Figure 4 shows an area in which inclusions based on Mn sulfide, Mg-based oxides and Zr oxides were observed in the rail steel.

15 Como se muestra en la Figura 4, entre las secciones transversales del acero para raíl obtenido, se cortó una muestra de una parte que variaba de la superficie de la parte de cabeza para raíl hasta una profundidad de 3 a 10 mm incluyendo la parte de la superficie de cabeza 3a. Después, se obtuvo el número (por área unitaria) (inclusiones/mm2) de los óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tenían diámetros de grano en un intervalo de 5 nm a 100 nm, por el método descrito anteriormente. 15 As shown in Figure 4, between the cross sections of the rail steel obtained, a sample was cut from a part that varied from the surface of the rail head part to a depth of 3 to 10 mm including the part of the head surface 3a. Then, the number (per unit area) (inclusions / mm2) of the Mg-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions having grain diameters in a range of 5 nm to 100 nm, was obtained by method described above.

(c) La observación de la microestructura y la medición de la dureza de la parte de la superficie de cabeza 3a (c) The observation of the microstructure and the measurement of the hardness of the head surface part 3a

Se cortó una muestra de una parte situada a una profundidad de 4 mm desde la superficie de la parte de cabeza del raíl 3. Posteriormente, se pulió una superficie que se iba a observar, y después la superficie se atacó con un fluido A sample of a part located at a depth of 4 mm from the surface of the head part of rail 3 was cut. Subsequently, a surface to be observed was polished, and then the surface was attacked with a fluid

25 de ataque de nital. La microestructura en la superficie que se iba a observar se observó usando un microscopio óptico de acuerdo con JIS G 0551. Además, de acuerdo con JIS B7774, se midió la dureza Vickers Hv de la muestra cortada. En este caso, la dureza Vickers se midió mientras se cargaba una máquina de ensayo de dureza por indentación de diamante sobre la muestra a una carga de 98 N (10 kfg). La dureza Vickers se expresa como (Hv, 98 N) en las Tablas. 25 attack of nital. The microstructure on the surface to be observed was observed using an optical microscope in accordance with JIS G 0551. In addition, according to JIS B7774, the Vickers Hv hardness of the cut sample was measured. In this case, Vickers hardness was measured while loading a hardness testing machine by diamond indentation on the sample at a load of 98 N (10 kfg). Vickers hardness is expressed as (Hv, 98 N) in the Tables.

30 Los resultados obtenidos se muestran en las Tablas 7 a 12. En este caso, en las Tablas, el 'material de la parte de cabeza *1' se refiere a un material en una parte situada a una profundidad de 4 mm desde la superficie de la parte de cabeza del raíl 3. 30 The results obtained are shown in Tables 7 to 12. In this case, in the Tables, the 'material of the head part * 1' refers to a material in a part located at a depth of 4 mm from the surface of the head part of the rail 3.

(d) Ensayo de desgaste (d) Wear test

La Figura 5 muestra una zona desde la cual se tomó una muestra de ensayo para el ensayo de desgaste, y los valores numéricos en el dibujo muestran las dimensiones (mm). Figure 5 shows an area from which a test sample was taken for the wear test, and the numerical values in the drawing show the dimensions (mm).

Como se muestra en la Figura 5, se cortó una muestra de ensayo de tipo disco a partir de una parte que incluía una parte de superficie de cabeza 3a en el acero para raíl. Después, como se muestra en la Figura 6, se prepararon dos ejes de rotación opuestos, se dispuso la muestra de ensayo de tipo disco (muestra de ensayo de raíl 4) en uno de los ejes de rotación, y se dispuso un material opuesto 5 en el otro eje de rotación. La muestra de ensayo para raíl 4 y el material opuesto 5 se pusieron en contacto en un estado donde se aplicó una carga predeterminada a la muestra de ensayo para raíl 4. En tal estado, los dos ejes de rotación se hicieron girar a una velocidad predeterminada mientras se enfriaba la muestra de ensayo suministrando un aire comprimido desde una boquilla de enfriamiento 6. Luego, después de la rotación de los ejes 700.000 veces, se midió la cantidad reducida (cantidad erosionada) del peso de la muestra de ensayo del raíl 4. As shown in Figure 5, a disk-type test sample was cut from a part that included a head surface part 3a in the rail steel. Then, as shown in Figure 6, two opposite rotation axes were prepared, the disk-type test sample (rail test sample 4) was placed on one of the rotation axes, and an opposite material was arranged 5 on the other axis of rotation. The test sample for rail 4 and the opposite material 5 were contacted in a state where a predetermined load was applied to the test sample for rail 4. In that state, the two axes of rotation were rotated at a predetermined speed. while the test sample was cooling by supplying compressed air from a cooling nozzle 6. Then, after the rotation of the axes 700,000 times, the reduced amount (eroded amount) of the weight of the test sample of rail 4 was measured.

A continuación se muestran las condiciones para el ensayo de desgaste. The conditions for the wear test are shown below.

Máquina de ensayo: máquina de ensayo para desgaste tipo Nishihara (hágase referencia a la Figura 6) Forma de la muestra de ensayo: muestra de ensayo de tipo disco (diámetro externo: 30 mm, espesor: 8 mm) Zona desde la que se toma la muestra de ensayo: 2 mm por debajo de la superficie de la parte de cabeza del raíl (hágase referencia a la Figura 5) Carga de ensayo: 686 N (presión de la superficie de contacto 640 MPa) Relación de deslizamiento: 20% Material opuesto: acero perlítico (Hv 380) Atmósfera: en la atmósfera (aire) Enfriamiento: enfriamiento forzado mediante aire comprimido (caudal: 100 Nl/min) Número de repeticiones: 700.000 Test machine: Nishihara type wear test machine (refer to Figure 6) Test sample shape: disc type test sample (external diameter: 30 mm, thickness: 8 mm) Area from which the test sample is taken: 2 mm below the surface of the head part of the rail (refer to Figure 5) Test load: 686 N (contact surface pressure 640 MPa) Slip Ratio: 20% Opposite material: perlithic steel (Hv 380) Atmosphere: in the atmosphere (air) Cooling: forced cooling by compressed air (flow rate: 100 Nl / min) Number of repetitions: 700,000

(e) Ensayo de impacto de la parte de cabeza (e) Impact test of the head part

La Figura 7 muestra una zona desde la cual se tomó una muestra de ensayo para el ensayo de impacto. Figure 7 shows an area from which a test sample was taken for the impact test.

Como se muestra en la Figura 7, se cortó una muestra de ensayo a lo largo de la dirección de la anchura del raíl (sección transversal) en la sección transversal del acero para raíl de manera que una parte que incluía la parte de la superficie de cabeza 3a forma el fondo de una muesca. Después, la muestra de ensayo obtenida se sometió a un ensayo de impacto en las siguientes condiciones; y de esta manera se midieron los valores de impacto (J/cm2). As shown in Figure 7, a test sample was cut along the direction of the rail width (cross section) in the cross section of the rail steel so that a part that included the part of the surface of 3rd head forms the bottom of a notch. Then, the test sample obtained was subjected to an impact test under the following conditions; and in this way the impact values (J / cm2) were measured.

Máquina de ensayo: máquina de ensayo de impacto Forma de la muestra de ensayo: muesca en U de 2 mm en JIS nº 3 Zona desde la que se toma la muestra de ensayo: 2 mm por debajo de la superficie de la parte de cabeza del raíl (hágase referencia a la Figura 7) Temperatura de ensayo: temperatura normal (20 ºC) Test machine: impact test machine Shape of the test sample: 2 mm U notch in JIS No. 3 Area from which the test sample is taken: 2 mm below the surface of the head part of the rail (refer to Figure 7) Test temperature: normal temperature (20 ºC)

Los resultados obtenidos se muestran en las Tablas 13 a 15. En este caso, en las Tablas, los "Resultados del ensayo de desgaste *2" se refieren a los resultados del ensayo de desgaste descrito anteriormente, y la cantidad reducida (g) del peso de la muestra de ensayo del raíl 13 se expresa como la cantidad erosionada. Los "Resultados del ensayo de impacto *3" se refiere a los resultados del ensayo de impacto descrito anteriormente de la parte de cabeza y muestran los valores de impacto (J/cm2). Mientras tanto, un valor de impacto más grande (J/cm2) significa una tenacidad más elevada. The results obtained are shown in Tables 13 to 15. In this case, in the Tables, the "Wear test results * 2" refer to the results of the wear test described above, and the reduced amount (g) of the Test sample weight of rail 13 is expressed as the amount eroded. The "Impact test results * 3" refers to the results of the impact test described above of the head part and show the impact values (J / cm2). Meanwhile, a larger impact value (J / cm2) means a higher tenacity.

En la presente evaluación, se evaluó que un caso donde una cantidad erosionada estaba en el intervalo de 1,5 g o menor después de 700.000 veces de rotación tenía una resistencia al desgaste excelente. Puesto que los valores de impacto medidos a 20 ºC variaban en gran medida con la cantidad de carbono en el acero, no se establecieron los valores de criterio que mostraron los méritos relativos de las características y se evaluaron los méritos relativos de los valores de impacto entre los aceros para raíl que tenían la misma cantidad de carbono. In the present evaluation, it was assessed that a case where an eroded amount was in the range of 1.5 g or less after 700,000 times of rotation had excellent wear resistance. Since the impact values measured at 20 ° C varied greatly with the amount of carbon in the steel, the criteria values that showed the relative merits of the characteristics were not established and the relative merits of the impact values between rail steels that had the same amount of carbon.

(1) Raíles de acuerdo con la presente invención (47 raíles), aceros nº 1 a 47 (1) Rails according to the present invention (47 rails), steels No. 1 to 47

5 Aceros nº 3, 4, 7, 8, 11 a 14, 17 a 19, 21 a 25, 29, 30, 32 a 34, 36, 37, 43, 45 y 46: raíles de perlita que tienen resistencia al desgaste y tenacidad superiores que tienen las composiciones químicas dentro del intervalo limitado descrito anteriormente de la presente invención y en los cuales el número de inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen longitudes principales (longitudes de los ejes principales) en un intervalo de 10 µm a 100 µm, la microestructura de la parte de cabeza del raíl y la dureza están dentro de los intervalos limitados de la presente 5 Steels nº 3, 4, 7, 8, 11 to 14, 17 to 19, 21 to 25, 29, 30, 32 to 34, 36, 37, 43, 45 and 46: perlite rails that have wear resistance and Higher toughness of chemical compositions within the limited range described above of the present invention and in which the number of Mn sulfide-based inclusions having major lengths (lengths of main axes) in a range of 10 µm to 100 µm , the microstructure of the head part of the rail and the hardness are within the limited ranges of the present

10 invención. 10 invention.

Aceros nº 1, 2, 5, 6, 9, 10, 15, 16, 20, 26 a 28, 31, 35, 38 a 42, 44 y 47: raíles de perlita que tienen resistencia al desgaste y tenacidad superiores que tienen las composiciones químicas dentro del intervalo limitado descrito anteriormente de la presente invención y en los cuales el número de inclusiones basadas en sulfuro de Mn que Steels nº 1, 2, 5, 6, 9, 10, 15, 16, 20, 26 to 28, 31, 35, 38 to 42, 44 and 47: perlite rails that have superior wear resistance and toughness that have the chemical compositions within the limited range described above of the present invention and in which the number of inclusions based on Mn sulfide which

15 tienen longitudes principales (longitudes de los ejes principales) en un intervalo de 10 µm a 100 µm, el número de óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen diámetros de grano en un intervalo de 5 nm a 100 nm, la microestructura de la parte de cabeza del raíl y la dureza están dentro de los intervalos limitados de la presente invención. 15 have main lengths (main axis lengths) in a range of 10 µm to 100 µm, the number of Mg-based oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions that have grain diameters in a 5 nm range at 100 nm, the microstructure of the rail head part and the hardness are within the limited ranges of the present invention.

20 (2) Raíles comparativos (21 raíles), aceros nº 48 a 68 20 (2) Comparative rails (21 rails), steels no. 48 to 68

Aceros nº 48 a 53: raíles cuyas cantidades de C, Si y Mn están fuera de los intervalos de la presente invención. Steels no. 48 to 53: rails whose amounts of C, Si and Mn are outside the ranges of the present invention.

Aceros nº 54 a 55: raíles cuyas cantidades de P y S están fuera de los intervalos de la presente invención. Steels No. 54 to 55: rails whose amounts of P and S are outside the ranges of the present invention.

25 Aceros nº 56 a 57: raíles cuya cantidad de Ca está fuera del intervalo de la presente invención. Steels No. 56 to 57: rails whose amount of Ca is outside the range of the present invention.

Aceros nº 58 a 63: raíles cuyas cantidades de P, Si y Ca están fuera del intervalo de la presente invención. Steels No. 58 to 63: rails whose amounts of P, Si and Ca are outside the range of the present invention.

30 Aceros nº 64 a 66: raíles cuya composición química está dentro del intervalo de la presente invención; sin embargo la microestructura de la parte de cabeza no satisface las características descritas anteriormente de la presente invención. Steels No. 64 to 66: rails whose chemical composition is within the range of the present invention; however, the microstructure of the head part does not satisfy the characteristics described above of the present invention.

Aceros nº 67 a 68: raíles cuyas composiciones químicas están dentro del intervalo de la presente invención; sin embargo, la dureza de la parte de cabeza está fuera del intervalo descrito anteriormente de la presente invención. Steels No. 67 to 68: rails whose chemical compositions are within the range of the present invention; however, the hardness of the head part is outside the range described above of the present invention.

Como se muestra en las Tablas 1 a 15, en comparación con los aceros para raíl comparativos (aceros nº 48 a 53), As shown in Tables 1 to 15, compared to comparative rail steels (steels no. 48 to 53),

5 los aceros para raíl de acuerdo con la presente invención (aceros nº 1 a 47) incluyen C, Si y Mn en contenidos dentro de los intervalos limitados de la presente invención. Por lo tanto, es posible obtener de forma estable una estructura de perlita que tenga una dureza dentro de un intervalo limitado de la presente invención sin generar una estructura de ferrita eutectoide, una estructura de cementita eutectoide y una estructura de martensita, que afecten negativamente la resistencia al desgaste y la tenacidad. 5 Rail steels according to the present invention (steels # 1 to 47) include C, Si and Mn in contents within the limited ranges of the present invention. Therefore, it is possible to stably obtain a perlite structure having a hardness within a limited range of the present invention without generating an eutectoid ferrite structure, an eutectoid cementite structure and a martensite structure, which negatively affect the wear resistance and toughness.

10 En comparación con los aceros para raíl comparativos (aceros nº 64 a 68), los aceros para raíl de acuerdo con la presente invención (aceros nº 1 a 47) incluyen una estructura de perlita en la microestructura de la parte de cabeza, y la dureza de la estructura de perlita está dentro del intervalo limitado de la presente invención. Como resultado, es posible mejorar la resistencia al desgaste y la tenacidad del raíl. In comparison with comparative rail steels (steels No. 64 to 68), the steels for rail according to the present invention (steels No. 1 to 47) include a perlite structure in the microstructure of the head part, and the Hardness of the perlite structure is within the limited range of the present invention. As a result, it is possible to improve the wear resistance and the toughness of the rail.

15 La Figura 8 muestra los resultados del ensayo de desgaste de los aceros para raíl de acuerdo con la presente invención (aceros nº 1 a 47) y aceros para raíl comparativos (48, 50, 51, 52, 53, 64, 66 y 67). Figure 8 shows the results of the wear test of the rail steels according to the present invention (steels No. 1 to 47) and comparative rail steels (48, 50, 51, 52, 53, 64, 66 and 67 ).

En el caso de que C, Si y Mn estén incluidos en cantidades dentro del intervalo limitado de la presente invención, se In the event that C, Si and Mn are included in amounts within the limited range of the present invention,

20 evita la generación de la estructura de ferrita eutectoide y la estructura de martensita, que afectan negativamente a la resistencia al desgaste y, además, la dureza está dentro del intervalo limitado de la presente invención. De esta manera, es posible mejorar en gran medida la resistencia al desgaste con cualquier cantidad de carbono. 20 prevents the generation of the eutectoid ferrite structure and the martensite structure, which negatively affect the wear resistance and, in addition, the hardness is within the limited range of the present invention. In this way, it is possible to greatly improve the wear resistance with any amount of carbon.

La Figura 9 muestra los resultados del ensayo de impacto de los aceros para raíl de acuerdo con la presente 25 invención (aceros nº 1 a 47) y aceros para raíl comparativos (aceros nº 49, 51, 53, 65, 66 y 68). Figure 9 shows the results of the impact test of rail steels in accordance with the present invention (steels No. 1 to 47) and comparative rail steels (steels No. 49, 51, 53, 65, 66 and 68).

En el caso de que C, Si y Mn estén incluidos en cantidades dentro del intervalo limitado de la presente invención, se evita la generación de la estructura de cementita eutectoide y la estructura de martensita, que afectan negativamente a la tenacidad y, además, la dureza está dentro del intervalo limitado de la presente invención. De In the event that C, Si and Mn are included in amounts within the limited range of the present invention, the generation of the eutectoid cementite structure and the martensite structure, which negatively affect the toughness and, in addition, the Hardness is within the limited range of the present invention. From

30 esta manera, es posible mejorar en gran medida la tenacidad con cualquier cantidad de carbono. 30 this way, it is possible to greatly improve the toughness with any amount of carbon.

Como se muestra en la Figura 10, en comparación con los aceros para raíl comparativos (aceros nº 54 a 63), los aceros para raíl de acuerdo con la presente invención (aceros nº 1 a 47) incluyen P, S y Ca en cantidades centro de los intervalos limitados de la presente invención. De esta manera, es posible mejorar en gran medida la tenacidad de As shown in Figure 10, compared to comparative rail steels (steels no. 54 to 63), steels steels according to the present invention (steels no. 1 to 47) include P, S and Ca in center amounts of the limited ranges of the present invention. In this way, it is possible to greatly improve the toughness of

35 los raíles para perlita con cualquier cantidad de carbono. 35 perlite rails with any amount of carbon.

Adicionalmente, como se muestra en la Figura 11, los aceros para raíl de acuerdo con la presente invención (aceros nº 11 a 13, 18 a 20, 24 a 26, 29 a 31, 33 a 35, 36 a 38 y 45 a 47) incluyen Ca y, adicionalmente, la cantidad añadida de Ca está optimizada. De esta manera, las inclusiones basadas en sulfuro de Mn están controladas de manera que Additionally, as shown in Figure 11, the rail steels according to the present invention (steels no. 11 to 13, 18 to 20, 24 to 26, 29 to 31, 33 to 35, 36 to 38 and 45 to 47 ) include Ca and, additionally, the added amount of Ca is optimized. In this way, Mn sulfide based inclusions are controlled so that

40 el número de las mismas está dentro de un intervalo limitado de la presente invención. Como resultado, es posible mejorar la tenacidad del raíl de perlita. Además, en el caso de que se añadan Mg y Zr, los óxidos e inclusiones basadas en sulfuro de Mn se dispersan finamente de manera que se consigue que el número de óxidos basados en Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn esté en un intervalo de 500/mm2 a 50.000/mm2. De esta manera es posible mejorar adicionalmente la tenacidad del raíl de perlita. The number thereof is within a limited range of the present invention. As a result, it is possible to improve the toughness of the perlite rail. In addition, in the case that Mg and Zr are added, the oxides and inclusions based on Mn sulphide are finely dispersed so that the number of Mg-based oxides, Zr oxides and inclusions based on Mn sulfide is achieved in a range of 500 / mm2 to 50,000 / mm2. In this way it is possible to further improve the toughness of the perlite rail.

45 APLICABILIDAD INDUSTRIAL El raíl de perlita de acuerdo con la presente invención tiene una resistencia al desgaste y tenacidad superiores a las de un raíl de alta resistencia de uso habitual. Por lo tanto, la presente invención puede aplicarse preferentemente a raíles usados en un entorno de encarrilamiento extremadamente severo, tal como raíles para ferrocarriles de carga INDUSTRIAL APPLICABILITY The perlite rail according to the present invention has a wear resistance and toughness superior to those of a high strength rail of usual use. Therefore, the present invention can preferably be applied to rails used in an extremely severe derailment environment, such as freight rail rails

50 que transportan recursos naturales mineros de regiones con entornos naturales severos. 50 that transport mining natural resources from regions with severe natural environments.

Breve descripción de los símbolos Brief description of the symbols

1: parte superior de cabeza 1: top of head

2: parte de la esquina de la cabeza 2: part of the corner of the head

55 3: parte de cabeza del raíl 3a: parte de superficie de la cabeza 3b: una parte que varía desde las superficies de las porciones de esquina de la cabeza y una parte superior de cabeza hasta una profundidad de 20 mm. 55 3: head part of the rail 3a: surface part of the head 3b: a part that varies from the surfaces of the corner portions of the head and an upper part of the head to a depth of 20 mm.

4: muestra de ensayo de raíl 4: rail test sample

60 5: material opuesto 60 5: opposite material

6: boquilla para enfriamiento 6: cooling nozzle

Claims (1)

REIVINDICACIONES 1. Un raíl de perlita que tiene una composición de acero que comprende. en términos de porcentaje en masa: 1. A perlite rail having a steel composition comprising. in terms of mass percentage: C: de 0,65 a 1,20%; C: from 0.65 to 1.20%; 5 Si: de 0,05 a 2,00%; Mn: de 0,05 a 2,00%; P ≤ 0,0150%; S ≤ 0,0100%; Ca: 0,0005% a 0,0200%; 5 Si: from 0.05 to 2.00%; Mn: from 0.05 to 2.00%; P ≤ 0.0150%; S ≤ 0.0100%; Ca: 0.0005% to 0.0200%; 10 uno cualquiera o ambos de Mg: de 0,0005 a 0,0200% y Zr: de 0,0005 a 0,0100% y opcionalmente uno o más seleccionados de Co: de 0,01% 1,00%, Cr: de 0,01 a 2,00%, Mo: de 0,01 a 0,050%, V: de 0,005 a 0,50%, Nb: de 0,002 a 0,050%, B: de 0,0001 a 0,0050%, Cu: de 0,01 a 1,00%, Ni: de 0,01 a 1,00%, Ti: de 0,0050 a 0,0500%, Al: mayor de 0,0100 a 1,00%, y N: de 0,0060 a 0,0200%, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, 10 one or both of Mg: from 0.0005 to 0.0200% and Zr: from 0.0005 to 0.0100% and optionally one or more selected from Co: from 0.01% 1.00%, Cr: 0.01 to 2.00%, Mo: 0.01 to 0.050%, V: 0.005 to 0.50%, Nb: 0.002 to 0.050%, B: 0.0001 to 0.0050%, Cu: 0.01 to 1.00%, Ni: 0.01 to 1.00%, Ti: 0.0050 to 0.0500%, Al: greater than 0.0100 to 1.00%, and N: from 0.0060 to 0.0200%, the rest being inevitable Fees and impurities, 15 en el que una relación de S/Ca está en un intervalo de 0,45 a 3,00 entre una parte de cabeza del raíl, en una parte de la superficie de la cabeza que varía desde las superficies de las porciones de esquina de la cabeza y una parte superior de la cabeza hasta una profundidad de 10 mm o en una parte que varía desde las superficies de las porciones de esquina de la cabeza y la parte superior de la cabeza hasta una profundidad de 20 mm, un 95% o mayor de una estructura metalográfica es una estructura de perlita, 15 in which an S / Ca ratio is in a range of 0.45 to 3.00 between a part of the head of the rail, in a part of the surface of the head that varies from the surfaces of the corner portions of the head and an upper part of the head to a depth of 10 mm or a part that varies from the surfaces of the corner portions of the head and the upper part of the head to a depth of 20 mm, 95% or greater than a metallographic structure is a perlite structure, 20 una dureza Hv de la estructura de perlita está en un intervalo de 320 a 500, las inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen longitudes principales en un intervalo de 10 a 100 µm están presentes en una cantidad por área unitaria en un intervalo de 10 a 200/mm2 en una sección transversal tomada a partir de una parte que varía desde la superficie de la parte de cabeza del raíl hasta una profundidad de 3 mm a 10 mm a lo largo de una dirección longitudinal en la estructura de perlita, 20 a hardness Hv of the perlite structure is in a range of 320 to 500, the sulfide-based inclusions of Mn having major lengths in a range of 10 to 100 µm are present in an amount per unit area in a range of 10 at 200 / mm2 in a cross section taken from a part that varies from the surface of the head part of the rail to a depth of 3 mm to 10 mm along a longitudinal direction in the perlite structure, 25 los óxidos de Mg, óxidos de Zr e inclusiones basadas en sulfuro de Mn que tienen diámetros de grano en un intervalo de 5 nm a 100 nm están presentes en una cantidad por área unitaria en un intervalo de 500 a 50.000/mm2 en una sección transversal tomada desde una parte que varía desde la superficie de la parte de la superficie de la cabeza del raíl hasta una profundidad de 3 mm a 10 mm en la estructura de perlita. 25 Mg oxides, Zr oxides and Mn sulfide-based inclusions having grain diameters in a range of 5 nm to 100 nm are present in an amount per unit area in a range of 500 to 50,000 / mm2 in one section transverse taken from a part that varies from the surface of the part of the surface of the rail head to a depth of 3 mm to 10 mm in the perlite structure.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101363717B1 (en) 2009-02-18 2014-02-17 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 Pearlitic rail with excellent wear resistance and toughness
CN102803536B (en) 2009-06-26 2015-01-28 新日铁住金株式会社 Pearlite-based high-carbon steel rail having excellent ductility and process for production thereof
US9127409B2 (en) 2012-04-23 2015-09-08 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Rail
JP5482974B1 (en) * 2012-06-14 2014-05-07 新日鐵住金株式会社 rail
CN103160742B (en) * 2013-03-28 2016-03-30 宝山钢铁股份有限公司 A kind of wear-resisting steel plate and manufacture method thereof
AU2015237464B2 (en) * 2014-03-24 2018-02-01 Jfe Steel Corporation Rail and method for manufacturing same
US9670570B2 (en) * 2014-04-17 2017-06-06 Evraz Inc. Na Canada High carbon steel rail with enhanced ductility
JP6288262B2 (en) * 2014-05-29 2018-03-07 新日鐵住金株式会社 Rail and manufacturing method thereof
WO2015182743A1 (en) * 2014-05-29 2015-12-03 新日鐵住金株式会社 Rail and production method therefor
EP3199255B1 (en) * 2014-09-22 2020-07-22 JFE Steel Corporation Rail manufacturing method and rail manufacturing apparatus
AU2016210110B2 (en) * 2015-01-23 2018-11-01 Nippon Steel Corporation Rail
WO2016117689A1 (en) * 2015-01-23 2016-07-28 新日鐵住金株式会社 Rail
JP6515278B2 (en) * 2015-03-20 2019-05-22 日本製鉄株式会社 Carbon steel slab and method of manufacturing carbon steel slab
CN105154773B (en) * 2015-07-23 2017-03-08 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 A kind of heavy haul railway rail and its production method and application
CN105063490B (en) * 2015-07-23 2017-03-22 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 Steel rail for high-speed railway and production method and application of steel rail
CN105040532B (en) * 2015-07-23 2017-05-31 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 A kind of heavy haul railway rail and its production method and application
CN104988405B (en) * 2015-07-23 2017-03-08 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 A kind of passenger-cargo mixed utilization rail and its production method and application
CN105018848A (en) * 2015-08-05 2015-11-04 启东市佳宝金属制品有限公司 Abrasion-resistant alloy
CN112639149B (en) * 2018-09-10 2022-03-25 日本制铁株式会社 Steel rail and method for manufacturing steel rail
EP3988677A4 (en) * 2019-06-20 2023-04-05 JFE Steel Corporation Rail and manufacturing method therefor
CN113373371A (en) * 2021-05-21 2021-09-10 包头钢铁(集团)有限责任公司 Super-high wear-resistance hypereutectoid pearlite steel rail material added with rare earth and nickel elements

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU720047A1 (en) * 1977-12-05 1980-03-05 Украинский научно-исследовательский институт металлов Steel
JPH0730401B2 (en) * 1986-11-17 1995-04-05 日本鋼管株式会社 Method for producing high strength rail with excellent toughness
JP3040227B2 (en) 1991-12-20 2000-05-15 新日本製鐵株式会社 Manufacturing method of high carbon silicon killed high clean molten steel
JPH05263121A (en) 1992-03-19 1993-10-12 Nippon Steel Corp Production of high carbon and high purity molten steel
AU663023B2 (en) * 1993-02-26 1995-09-21 Nippon Steel Corporation Process for manufacturing high-strength bainitic steel rails with excellent rolling-contact fatigue resistance
GB9313060D0 (en) * 1993-06-24 1993-08-11 British Steel Plc Rails
JP3113137B2 (en) 1993-12-20 2000-11-27 新日本製鐵株式会社 Manufacturing method of high toughness rail with pearlite metal structure
RU2107740C1 (en) * 1993-12-20 1998-03-27 Ниппон Стил Корпорейшн Railroad rail from perlitic steel with high resistance to wear and high impact strength and method of its production
JPH08246100A (en) 1995-03-07 1996-09-24 Nippon Steel Corp Pearlitic rail excellent in wear resistance and its production
JP3113184B2 (en) 1995-10-18 2000-11-27 新日本製鐵株式会社 Manufacturing method of pearlite rail with excellent wear resistance
US5762723A (en) * 1994-11-15 1998-06-09 Nippon Steel Corporation Pearlitic steel rail having excellent wear resistance and method of producing the same
AT407057B (en) * 1996-12-19 2000-12-27 Voest Alpine Schienen Gmbh PROFILED ROLLING MATERIAL AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
RU2194776C2 (en) * 1998-01-14 2002-12-20 Ниппон Стил Корпорейшн Rails from bainitic steel with high resistance to surface fatigue failure and to wear
JP2001020040A (en) * 1999-07-08 2001-01-23 Nippon Steel Corp Pearlitic rail excellent in wear resistance and internal fatigue damage resistance and its production
JP2001220651A (en) 2000-02-08 2001-08-14 Nkk Corp Pail excellent in heavy shelling damage resistance
JP2001234238A (en) 2000-02-18 2001-08-28 Nippon Steel Corp Producing method for highly wear resistant and high toughness rail
JP2002226915A (en) 2001-02-01 2002-08-14 Nippon Steel Corp Manufacturing method of rail with high wear resistance and high toughness
JP3769218B2 (en) * 2001-04-04 2006-04-19 新日本製鐵株式会社 Low segregation pearlite rail with excellent wear resistance and ductility
RU2194791C1 (en) * 2001-09-21 2002-12-20 Паршин Владимир Андреевич Rail steel
DE10148305A1 (en) * 2001-09-29 2003-04-24 Sms Meer Gmbh Process and plant for the thermal treatment of rails
CN1304618C (en) * 2002-04-05 2007-03-14 新日本制铁株式会社 Pealite based rail excellent in wear resistance and ductility and method for production thereof
US7288159B2 (en) * 2002-04-10 2007-10-30 Cf&I Steel, L.P. High impact and wear resistant steel
US7217329B2 (en) * 2002-08-26 2007-05-15 Cf&I Steel Carbon-titanium steel rail
JP2004315928A (en) * 2003-04-18 2004-11-11 Nippon Steel Corp High carbon rail vehicle wheel having excellent wear resistance and thermal crack resistance
RU2259416C2 (en) * 2003-08-04 2005-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Рельсы Кузнецкого металлургического комбината" Rail steel
JP2005171327A (en) * 2003-12-11 2005-06-30 Nippon Steel Corp Method for manufacturing pearlite-based rail having excellent surface damage-resistance and internal fatigue damage-resistance, and rail
JP4469248B2 (en) * 2004-03-09 2010-05-26 新日本製鐵株式会社 Method for producing high carbon steel rails with excellent wear resistance and ductility
JP4192109B2 (en) * 2004-03-09 2008-12-03 新日本製鐵株式会社 Method for producing high carbon steel rail with excellent ductility
JP4568190B2 (en) * 2004-09-22 2010-10-27 新日本製鐵株式会社 Non-oriented electrical steel sheet
JP4828109B2 (en) * 2004-10-15 2011-11-30 新日本製鐵株式会社 Perlite steel rail
JP4736790B2 (en) * 2005-12-22 2011-07-27 Jfeスチール株式会社 High-strength pearlite rail and manufacturing method thereof
CA2645858C (en) * 2006-03-16 2014-05-20 Jfe Steel Corporation High-strength pearlitic steel rail having excellent delayed fracture properties
JP4964489B2 (en) 2006-04-20 2012-06-27 新日本製鐵株式会社 Method for producing pearlitic rails with excellent wear resistance and ductility
JP5145795B2 (en) * 2006-07-24 2013-02-20 新日鐵住金株式会社 Method for producing pearlitic rails with excellent wear resistance and ductility
JP2008050684A (en) * 2006-07-27 2008-03-06 Jfe Steel Kk High-strength pearlite steel rail with excellent delayed-fracture resistance
AU2008235820B8 (en) * 2007-03-28 2011-01-20 Jfe Steel Corporation Internal high hardness type pearlitic rail with excellent wear resistance and rolling contact fatigue resistance and method for producing same
JP2008281847A (en) 2007-05-11 2008-11-20 Kyocera Mita Corp Image forming apparatus
KR101363717B1 (en) * 2009-02-18 2014-02-17 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 Pearlitic rail with excellent wear resistance and toughness
CN102803536B (en) * 2009-06-26 2015-01-28 新日铁住金株式会社 Pearlite-based high-carbon steel rail having excellent ductility and process for production thereof
CA2744992C (en) * 2009-08-18 2014-02-11 Nippon Steel Corporation Pearlite rail

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