高速铁路用钢轨生产方法及其约束装置 |
|||||||
| 申请号 | CN201811376793.1 | 申请日 | 2018-11-19 | 公开(公告)号 | CN109468521B | 公开(公告)日 | 2021-01-26 |
| 申请人 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司; | 发明人 | 袁俊; 韩振宇; 邹明; 李若曦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开的是金属 热处理 技术领域的一种高速 铁 路用 钢 轨生产方法及其约束装置，包括铁 水 冶炼 、铁水浇筑、 铸坯 全断面除磷以及 轧制 和热处理等步骤，主要改进点在于，在热处理机组前设置约束装置对钢轨进入热处理机组时的轨型进行约束，并利用约束装置上的喷 风 系统将钢轨表面 氧 化皮吹除，随后利用轧制余热通过在线热处理装置进行热处理。本发明的有益效果是：首先通过采用低S入炉铁水和高 碱 度精炼渣，并全程保护浇注，保证了钢轨组织的均匀性，随后利用约束装置对钢轨进行轨型约束，使其能顺利进入热处理机组，并去除氧化皮，提高热处理效果，并且表面 质量 优异，钢轨综合性能高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.高速铁路用钢轨生产方法，其特征是，包括以下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 高速铁路用钢轨生产方法及其约束装置技术领域背景技术[0003] 由于钢轨轧制后，存在下弯，扭曲等情况，极易出现钢轨难以进入热处理机组的情况。同时，钢轨经轧制后，钢轨表面经与空气接触，极易生产氧化皮。热处理过程中，氧化皮又隔绝空气，降低钢轨表面冷却强度，影响钢轨通长性能均匀性。在对钢轨进行矫直时，氧化皮又被压入钢轨表层，影响钢轨表面质量。 发明内容[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： [0006] 一种高速铁路用钢轨生产方法，包括以下步骤： [0007] a、铁水冶炼，铁水中各化学成分的质量百分比为：C：0.1-0.9%，Si：0.1-0.8%，Mn：0.15-1.2%，Cr≤0.4%，V≤0.020%，Nb≤0.40%，P≤0.025%，S≤0.025%，余量为Fe和不可避免的杂质； [0008] b、铁水浇筑，全程保护浇筑，然后对浇注后的铸坯钢坯进行表面清理，钢坯经奥氏体均匀后，利用≥18MPa的高压水枪进行全断面除磷； [0009] c、利用轧机将钢坯轧制为钢轨； [0012] 进一步的是，在利用喷风系统去除氧化铁皮时，风压控制在7-15kPa。 [0013] 进一步的是，在对钢轨进行在线热处理时，钢轨按照1-3℃/s的速度进行降温，冷却到450 500℃时出热处理机组。~ [0014] 用于高速铁路用钢轨生产的约束装置，包括喷风系统和用于承载钢轨的导板，所述导板上交替间隔设置有横向约束块和纵向约束块，所述横向约束块和纵向约束块均包括固定架和安装在固定架两端的滚轮，所述横向约束块的两个滚轮分别抵在钢轨轨底两侧，纵向约束块的两个滚轮分别抵在钢轨的轨头和轨底上。 [0015] 进一步的是，所述横向约束块和纵向约束块均包括至少两个，相邻的横向约束块和纵向约束块的间隔为150 200mm。~ [0017] 本发明的有益效果是：首先通过采用低S入炉铁水和高碱度精炼渣，并全程保护浇注，保证了钢轨组织的均匀性，随后利用约束装置对钢轨进行轨型约束，使其能顺利进入热处理机组，并去除氧化皮，提高热处理效果。采用该方法生产的高速铁路用钢轨钢碳含量为0.3-0.7%，抗拉强度500-900MPa，延伸率≥10%，脱碳层深度≤0.3mm，表面质量优异，性能均匀性高。 附图说明 [0018] 图1是本发明约束装置的局部主视图。 [0019] 图2是本发明约束装置的局部侧视图。 [0020] 图中标记为，1- 钢轨，2- 导板，3- 横向约束块，4- 纵向约束块，31- 固定架，32- 滚轮，41- 固定架，42- 滚轮。 具体实施方式[0021] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 [0022] 本发明所提供的高速铁路用钢轨生产方法，包括以下步骤： [0023] a、铁水冶炼，铁水中各化学成分的质量百分比为：C：0.1-0.9%，Si：0.1-0.8%，Mn：0.15-1.2%，Cr≤0.4%，V≤0.020%，Nb≤0.40%，P≤0.025%，S≤0.025%，余量为Fe和不可避免的杂质； [0024] b、铁水浇筑，全程保护浇筑，然后对浇注后的铸坯钢坯进行表面清理，钢坯经奥氏体均匀后，利用≥18MPa的高压水枪进行全断面除磷； [0025] c、利用轧机将钢坯轧制为钢轨； [0026] d、热处理，在热处理机组前设置约束装置对钢轨进入热处理机组时的轨型进行约束，并利用约束装置上的喷风系统将钢轨表面氧化皮吹除，随后利用轧制余热通过在线热处理装置进行热处理。 [0027] 本发明的改进点主要有三个，一是对铁水的组分的改进，二是对铸坯进行全断面除磷，三是在热处理前设置约束装置对钢轨进行矫形。 [0028] 对于第一点，本发明所采用的铁水相较于现有的，主要是对S和C的含量做了更加精确的控制，并且在冶炼过程中增碳剂采用无烟煤和低N的合金，LF加热过程中使用发泡剂，防止与空气接触，吸入过多的N。 [0029] 对于第二点，利用≥18MPa的高压水枪对铸坯进行全断面高效除磷，可提高铸坯的塑性和韧性，防止后续轧制过程中出现裂纹。 [0030] 对于第三点，由于轧制后的钢轨存在下弯、扭曲等情况，不易进入热处理机组，容易出现刮伤，并且钢轨表面存在氧化皮，不利于后续热处理。本方面通过增设约束装置后，能对钢轨进行适当矫形，矫形过程可将脆性的高温氧化皮破碎，再利用喷风系统吹落氧化皮，提高后续热处理效果，同时，钢轨高温与高压气体可形成致密氧化铁，起到微防腐作用。 [0031] 为保证喷风系统能稳定吹落氧化皮，风压应控制在7-15kPa。在对钢轨进行在线热处理时，钢轨按照1-3℃/s的速度进行降温，冷却到450 500℃时出热处理机组，以使钢轨释~放残余应力，提高钢轨综合性能。 [0032] 用于上述高速铁路用钢轨生产的约束装置，如图1、图2所示，包括喷风系统和用于承载钢轨1的导板2，所述导板2上交替间隔设置有横向约束块3和纵向约束块4，所述横向约束块3和纵向约束块4均包括固定架和安装在固定架两端的滚轮，所述横向约束块3的两个滚轮32分别抵在钢轨1轨底两侧，纵向约束块4的两个滚轮42分别抵在钢轨1的轨头和轨底上。在设备安装时，一定要保证横向约束块3和纵向约束块4的安装精度，保证整个路径的平直性。本约束装置的使用过程中：将钢轨1从导板2的一端送入，钢轨1在行进过程中，受到横向约束块3和纵向约束块4上滚轮的约束挤压，使原本弯曲或扭曲的钢轨1变得平直，从而能顺利的进入热处理机组。 [0033] 为了提高约束装置的矫形效果，所述横向约束块3和纵向约束块4均包括至少两个，相邻的横向约束块3和纵向约束块4的间隔为150 200mm。~ [0034] 进一步的，所述喷风系统应设置在所有横向约束块3和纵向约束块4的后面，以便对挤压破碎后的氧化皮进行吹落。而钢轨1的轨头和轨腰是钢轨的关键部位，因此喷风系统上的喷嘴应对着钢轨1的踏面、轨头两侧和轨腰两侧。 [0035] 下面通过对比试验对本申请进一步说明。 [0036] 实施例： [0037] 本发明实施例以及相应的对比例均选用以下钢轨化学成分。 [0038] 表1 实施例钢轨化学成分/% [0039] [0040] 本发明中的对比例采用与实施例相同的化学成分、加热、轧制工艺。 [0041] 采用本方法对钢轨进行不同热处理工艺和不同热处理装置。其中1#至3#为采用约束装置并辅以不同热处理工艺，4#为未采用约束装置但辅以热处理工艺，5#为对比例未进行热处理工艺。随后，5支试样采用相同的加热、轧制工艺生产， [0042] 表2 实施例及对比例钢轨热处理工艺及采用的热处理约束装置 [0043] [0044] 按照TB/T 2344-2012要求，分别对5支钢轨试样进行拉伸性能和表面质量检测，检验结果如表3所示。 [0045] 表3 实施例及对比例钢轨拉伸性能检验和表面质量检验 [0046] [0047] 本发明同时选取了相同化学成分的钢轨进行对比，在实施例中，所采用的4种处理方式均为本发明中的方法。表1至表3的对比结果表明，通过对高速铁路用钢轨采用热处理工艺，其强度和韧性均提高。同时采用约束装置，钢轨表面质量未发现有刮伤等缺陷，提高了高速铁路用钢轨列车运行安全性。 [0048] 综上所述，本发明中高速铁路用钢轨的生产方法及其约束装置能有效提高钢轨表面质量以及强度和韧性。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈