一种提高在线热处理钢轨的断后延伸率的在线热处理方法 |
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| 申请号 | CN202311472541.X | 申请日 | 2023-11-07 | 公开(公告)号 | CN117683993A | 公开(公告)日 | 2024-03-12 |
| 申请人 | 包头钢铁(集团)有限责任公司; | 发明人 | 高明星; 梁正伟; 王嘉伟; 赵桂英; 薛虎东; 王慧军; 郑瑞; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种提高在线 热处理 钢 轨的断后延伸率的在线热处理方法，其包括控制钢轨进入热处理线时的 温度 、冷却速度、以及在热处理线上的维持温度和时间，可以明显提高该在线热处理钢轨的断后延伸率，有利于提高钢轨的使用安全性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种提高在线热处理钢轨的断后延伸率的在线热处理方法，其特征在于，所述在线热处理方法包括将钢轨空冷至840‑860℃进入热处理线，以50‑60℃/s的冷却速度使钢轨在热处理线快速冷却至560‑580℃，并使钢轨维持在560‑580℃一段时间直至出热处理线，钢轨出热处理线后自然空冷至室温；其中： |
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| 说明书全文 | 一种提高在线热处理钢轨的断后延伸率的在线热处理方法技术领域背景技术[0002] 将钢轨进行在线热处理能够提高钢轨的质量，这是因为整个钢轨组织都是从奥氏体冷却下来，因此不会出现轨头/轨腰结合部的粗晶软化区，而且轨腰、轨底也得到适当强化；余热淬火时，在轨头加速冷却的同时，对轨底也喷吹压缩空气，使收缩、膨胀和转变应力在淬火过程中得到均衡，并利用输送导辊在热状态下对钢轨变形进行限制，所以钢轨离开淬火设备时平直度较好，矫直时变形量较小、残余应力小。例如专利文献CN115058636A(以下称文献1)公开一种欧洲标准R370CrHT在线热处理钢轨，其力学性能满足：Rm≥1280MPa，断后伸长率A≥9％，踏面硬度370‑410HB，轨头横断面硬度1点≥360HB；2点≥350HB；3点≥340HB；4点≥360HB，具有较高的强度和硬度，能够提高钢轨的耐磨性能。专利文献CN108411089A(以下称文献2)公开一种欧洲标准R350HT在线热处理钢轨，其力学性能满足： 抗拉强度Rm≥1175MPa，断后伸长率A≥9％，踏面硬度350‑390HB，轨头横断面硬度1点 340HB；2点≥331HB；3点≥321HB；4点≥340HB，也具有较高的强度和硬度，能够提高钢轨的耐磨性能。然而，上述文献1和文献2公开的在线热处理钢轨的延展性能相对较差，其生产实施例中钢轨的断后伸长率最高仅达到10.5％。 发明内容[0003] 针对现有技术中存在的问题，本发明一个方面提供一种提高在线热处理钢轨的断后延伸率的在线热处理方法，其包括将钢轨空冷至840‑860℃进入热处理线，以50‑60℃/s的冷却速度使钢轨在热处理线快速冷却至560‑580℃，并使钢轨维持在560‑580℃一段时间直至出热处理线，钢轨出热处理线后自然空冷至室温；其中： [0004] 所述钢轨在热处理线上的总时间为140‑150s； [0005] 所述在线热处理钢轨的断后延伸率满足：≥16.5％。 [0006] 在一些实施方式中，所述在线热处理钢轨的力学性能还满足：抗拉强度Rm≥1244MPa，踏面硬度355‑390HB。 [0007] 在一些实施方式中，采用气雾冷却方式使钢轨以50‑60℃/s的冷却速度快速冷却至560‑580℃。 [0008] 在一些实施方式中，所述钢轨的化学成分按照质量百分比计为：C 0.76‑0.79％；Si0.50‑0.58％；Mn 1.10‑1.20％；P≤0.020％；S≤0.025％；Cr≤0.30％；V≤0.03％，其余为Fe及不可避免的杂质。 [0009] 在一些实施方式中，所述钢轨的化学成分按照质量百分比计包括：C 0.76‑0.79％；Si0.50‑0.58％；Mn 1.10‑1.20％；P≤0.020％；S≤0.025％；V≤0.03％，其余为Fe及不可避免的杂质。 [0010] 在一些实施方式中，所述钢轨按照以下工艺获得：铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、VD真空脱气、连铸、钢坯加热和轧制；其中在所述轧制工艺中，开轧温度控制为1100‑1150℃，终轧温度为930‑940℃。 [0011] 在一些实施方式中，在所述钢坯加热工艺中，预热段温度为≤750℃，时间20‑30min，加热1段温度为≤950℃，时间为40‑60min，加热2段温度为1200‑1220℃，时间为50‑ 60min，均热段温度为1220‑1260℃，时间为20‑40min。 [0012] 本发明另一方面还提供一种在线热处理钢轨，其由上述的方法获得。 [0013] 基于以上技术方案，本发明控制钢轨进入热处理线时具有较高的温度，并在热处理线上以50‑60℃/s的冷却速度使钢轨快速冷却至较低的温度(560‑580℃)，并使钢轨在热处理线上停留较长的时间(140‑150s)，相对于上述文献1和文献2，能够明显提高在线热处理后钢轨的断后延伸率，由上述文献1和文献2公开的10.5％提高至16.5％以上，因此可以明显提高获得的在线热处理钢轨的使用安全性。并且最终获得的在线热处理钢轨的力学性能还满足：抗拉强度Rm≥1244MPa，踏面硬度355‑390HB，与上述文献1和文献2生产的在线热处理钢轨的力学性能基本相当。 具体实施方式[0014] 本发明旨在提供一种具有提高的断后延伸率的在线热处理钢轨，其主要通过以下技术方案实现。 [0015] 一种提高在线热处理钢轨的断后延伸率的在线热处理方法，其包括将钢轨空冷至840‑860℃进入热处理线，以50‑60℃/s的冷却速度使钢轨在热处理线快速冷却至560‑580℃，并使钢轨维持在560‑580℃一段时间直至出热处理线，钢轨出热处理线后自然空冷至室温；其中： [0016] 所述钢轨在热处理线上的总时间为140‑150s； [0017] 所述在线热处理钢轨的断后延伸率满足：≥16.5％。 [0018] 在一些具体实施例中，采用气雾冷却方式使钢轨以50‑60℃/s的冷却速度快速冷却至560‑580℃。 [0019] 在一些具体实施例中，所述钢轨的化学成分按照质量百分比计为：C 0.76‑0.79％；Si0.50‑0.58％；Mn 1.10‑1.20％；P≤0.020％；S≤0.025％；Cr≤0.30％；V≤ 0.03％，其余为Fe及不可避免的杂质。 [0020] 在一些具体实施例中，所述钢轨的化学成分按照质量百分比计包括：C 0.76‑0.79％；Si0.50‑0.58％；Mn 1.10‑1.20％；P≤0.020％；S≤0.025％；V≤0.03％，其余为Fe及不可避免的杂质。 [0021] 在一些具体实施例中，所述钢轨按照以下工艺获得：铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、VD真空脱气、连铸、钢坯加热和轧制。 [0022] 在一些具体实施例中，在铁水预处理工艺中，控制铁水中的硫含量≤0.011％。 [0023] 在一些具体实施例中，在转炉冶炼工艺中，控制出钢C含量≥0.1％，出钢温度≥1640℃，出钢后加入白灰、硅钙钡和萤石，对炉渣进行改质，出钢过程中保证吹氩效果，钢水精炼就位时顶渣避免有结坨现象。 [0024] 在一些具体实施例中，在LF炉精炼工艺中，控制炉渣碱度≥2.1，离位温度≥1580℃。 [0025] 在一些具体实施例中，在VD真空脱气工艺中，控制深真空脱气时间≥15min，真空脱气后软吹≥18min，软吹过程氩气流量稳定，钢液蠕动并无裸露。 [0027] 在一些具体实施例中，在钢坯加热工艺中，控制预热段温度为≤750℃，时间20‑30min，加热1段温度为≤950℃，时间为40‑60min，加热2段温度为1200‑1220℃，时间为50‑ 60min，均热段温度为1220‑1260℃，时间为20‑40min。 [0028] 在一些具体实施例中，在轧制工艺中，开轧温度控制为1100‑1150℃，终轧温度为930‑940℃。 [0029] 以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例旨在有助于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。 [0030] 实施例 [0031] 表1为本发明各实施例的连铸坯的化学成分及重量百分比含量。 [0032] 表2为本发明各实施例在对钢轨进行在线热处理时的技术参数控制。 [0033] 表3为本发明各实施例生产的经在线热处理后的钢轨的力学性能检测结果。 [0034] 本发明各实施例是根据以下工艺步骤进行生产：铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、VD真空脱气、连铸、钢坯加热、轧制和在线热处理。 [0035] 在铁水预处理工艺中，控制铁水中的硫含量≤0.011％。 [0036] 在转炉冶炼工艺中，控制出钢C含量≥0.1％，出钢温度≥1640℃，出钢后加入白灰、硅钙钡和萤石，对炉渣进行改质，出钢过程中保证吹氩效果，钢水精炼就位时顶渣避免有结坨现象。 [0037] 在LF炉精炼工艺中，控制炉渣碱度≥2.1，离位温度≥1580℃。 [0038] 在VD真空脱气工艺中，控制深真空脱气时间≥15min，真空脱气后软吹≥18min，软吹过程氩气流量稳定，钢液蠕动并无裸露。 [0039] 在连铸工艺中，采用保护浇铸，采用低铝保护渣，二冷段采用弱冷配水，全程恒拉速操作，拉速0.40‑0.60m/min，开启铸机电磁搅拌和轻压下，保证铸坯质量。获得的连铸坯的化学成分及其质量百分含量如下表1所示。 [0040] 在钢坯加热工艺中，控制预热段温度为≤750℃，时间20‑30min，加热1段温度为≤950℃，时间为40‑60min，加热2段温度为1200‑1220℃，时间为50‑60min，均热段温度为 1220‑1260℃，时间为20‑40min。 [0041] 在轧制工艺中，开轧温度控制为1100‑1150℃，终轧温度为930‑940℃。 [0042] 在在线热处理工艺中，各实施例的技术参数控制如下表2所示。 [0043] 表1：各实施例的连铸坯的化学成分及重量百分比含量(％) [0044] 实施例 C Si Mn P S V Cr1 0.77 0.56 1.18 0.008 0.015 0.03 2 0.76 0.51 1.12 0.015 0.020 0.02 3 0.79 0.55 1.15 0.015 0.017 0.03 0.3 [0045] 表2：各实施例的在线热处理工艺技术参数控制 [0046] [0047] 表3：各实施例的在线热处理钢轨的力学性能检测结果 [0048] 实施例 抗拉强度/MPa 断后延伸率A/％ 踏面硬度/HB1 1257 17.0 367 2 1244 17.5 358 3 1286 16.5 381 [0049] 由以上表2和表3可知，本发明通过控制钢轨进入热处理线时的温度、快冷速度、以及钢轨在热处理线上的维持温度和总时间，相对于上述文献1和文献2公开的在线热处理方法，可以明显提高在线热处理钢轨的断后延伸率(达到16.5％以上)，并且还可以保证该在线热处理钢轨具有与上述文献1和文献2生产的在线热处理钢轨基本相当的其他力学性能(如抗拉强度和踏面硬度)。因此，本发明提供的方法可有效提高在线热处理钢轨的使用安全性能。 [0050] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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