[发明专利]钢轨及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种钢轨以及该钢轨的生产方法。

背景技术

随着铁路运输的发展，火车的运行速度不断提高，大多数线路的车速都达到90km/h以上。当车速超过90km/h时，影响钢轨使用寿命的主要因素不再是磨损，而是接触疲劳伤损。接触疲劳伤损会导致断轨，造成翻车事故。由于钢轨的接触疲劳伤损严重危及行车安全，因此必须开发出抗接触疲劳伤损性能优良的钢轨。要提高钢轨抗接触疲劳伤损性能，需要在适当保证钢轨抗拉强度的基础上提高钢轨的韧性。

现有的钢轨是通过万能轧机将含碳量为0.70％～0.82％的连铸钢坯轧制成钢轨，并对钢轨实施在线热处理，使处于奥氏体状态的钢轨组织通过淬火冷却转变为珠光体，从而提高钢轨的强度和韧性。该类钢轨强度较高，耐磨性好，适合在磨损突出的低速、小半径曲线路段使用。但在车速较快的直线路段或大半径曲线路段上，钢轨的接触疲劳伤损相对于磨损更为突出，但由于此类钢轨的抗接触疲劳伤损性能不佳，钢轨表面容易产生接触疲劳裂纹伤损，对行车安全造成隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种适合在快速直线和大半径曲线路段上使用的抗接触疲劳伤损性能好的钢轨及该钢轨的生产方法。

解决上述技术问题所使用的技术方案是：钢轨，化学成分为C＝0.61％～0.73％，Si＝0.20％～0.50％，Mn＝0.80％～1.30％以及平衡量的Fe和其他微量元素，其抗拉强度R_m≥1080MPa，断裂韧性K_IC≥45 MPa·m^1/2。

该钢轨的生产方法，包括对轧制成型后的钢轨实施在线热处理，其中，同时对钢轨的轨头、轨腰、轨底进行淬火冷却。

进一步的是，使用压缩空气对钢轨进行淬火冷却。

进一步的是，压缩空气的压力≥0.02 MPa，≤0.08MPa。

进一步的是，钢轨轨头的淬火冷却强度大于钢轨轨腰、轨底的淬火冷却强度。

进一步的是，在轨头的踏面上方分别沿钢轨的长度方向设有三排喷嘴，在轨头的两侧面各设有分别沿钢轨的长度方向设置的两排喷嘴，在轨腰的两侧面各设有沿钢轨的长度方向设置的一排喷嘴，在轨底下方沿钢轨的长度方向设有一排喷嘴对钢轨实施淬火冷却。

进一步的是，淬火冷却前钢轨的温度为740℃～800℃，淬火冷却时间为110秒～120秒。

本发明的有益效果是：本发明的钢轨，其抗拉强度R_m≥1080MPa，屈服强度R_0.2P≥750MPa，延伸率A≥12％，断裂韧性K_IC≥45 MPa·m^1/2，钢轨的裂纹萌生速率和裂纹扩展速率低于现有钢轨，并在实际使用时表现出良好的抗接触疲劳伤损性能和综合使用效果：该钢轨在平均车速为160km/h、年运量为9000万吨，曲线半径为10km的线路上使用一年后，钢轨的侧磨和垂磨均小于1.0mm，且钢轨表面未出现接触疲劳裂纹，表面光亮。

本发明生产钢轨的方法，通过同时对钢轨的轨头、轨腰、轨底进行淬火冷却，可提高钢轨轨腰和轨底的强度，由此可提高钢轨的整体强度；同时对钢轨的轨头、轨腰、轨底进行淬火冷却可降低轨头、轨腰和轨底的温度差，有效控制钢轨在热处理冷却过程中的变形量，减小钢轨的弯曲变形，降低钢轨的残余应力，进一步提高钢轨的性能，使钢轨达到抗拉强度R_m≥1080MPa，断裂韧性K_IC≥45 MPa·m^1/2，并具有良好的综合使用性能。

附图说明

图1为对本发明钢轨进行淬火冷却的示意图。

图2为实施例1对本发明钢轨进行淬火冷却后轨头硬化层硬度分布图。

图3为实施例2对本发明钢轨进行淬火冷却后轨头硬化层硬度分布图。

图中标记为：轨头1，轨腰2，轨底3，喷嘴4，喷嘴5，喷嘴6，喷嘴7，喷嘴8，喷嘴9，喷嘴10，喷嘴11，喷嘴12。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的钢轨，化学成分为C＝0.61％～0.73％，Si＝0.20％～0.50％，Mn＝0.80％～1.30％以及平衡量的Fe和其他微量元素，其抗拉强度R_m≥1080MPa，断裂韧性K_IC≥45 MPa·m^1/2。