[发明专利]制造高强度起重机钢轨的方法

说明书

一种制造高强度头部硬化的起重机轨的方法以及由所述方法制造的起重机轨。所述方法包括提供具有如下组成的钢轨的步骤，该组成以重量百分比计包含：C 0.79％至1.00％；Mn 0.40至1.00；Si 0.30至1.00；Cr 0.20至1.00；V 0.05至0.35；Ti 0.01至0.035；N 0.002至0.0150；以及余量主要为铁。钢轨从约700℃与约800℃的温度以如下冷却速率冷却：所述冷却速率具有由连接xy坐标(0秒，800℃)、(40秒，700℃)和(140秒，600℃)的上部线限定的冷却速率上边界曲线与由连接xy坐标(0秒，700℃)、(40秒，600℃)和(140秒，500℃)的下线限定的冷却速率下边界曲线。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月15日提交的美国临时申请第61/726,945号的权益。

技术领域

本发明涉及钢轨，并且更具体地涉及起重机轨。具体而言，本发明涉及极高硬度的起重机钢轨及其制造方法。

背景技术

在安装在地面或高架走道上的钢轨上移动的起重机用于将物体和材料从一个位置运输到另一位置。实例包括工业建筑(钢厂)和港口，其中船舶从该港口卸货并将货物放置在运输车辆上。所述钢轨被称为起重机轨，并且需要安全地支承重载荷同时保持低维护费用、长的生命周期。与用于铁路和轻轨运输线路的常见“丁字轨(Tee-rails)”相比，起重机轨通常具有显著的较厚重的头部和较厚的轨腰部。

由于多年来载荷增大，所以起重机轨必须抵抗塑性变形和损坏。目前的趋势是，起重机轨必须具有较高的硬度和高强度以抵抗损坏。典型的工业起重机(钢厂)具有车轮载荷高达60吨的八个直径为60cm至70cm的车轮。起重机钢轨与起重机车轮之间的实际接触点相当小并且通常集中在起重机轨头的中心。由于轨和车轮均处于高水平的压缩，所以引起非常大的局部应力。近来许多起重机已改用较硬的车轮以延长车轮寿命并降低维护费用。移动的起重机和伴随的冲击载荷可以导致起重机轨、车轮和支承梁系统疲劳损坏。起重机轨还经受头磨损并需定期检查以确定磨损量仍可容许继续使用。在起重机轨遭受墩粗变形(mushrooming deformation)或非对称变形和磨损的情况下，必需更换起重机轨。

基于增大的起重机载荷和较高硬度的起重机车轮，起重机轨技术要求普遍转向较高硬度、较高强度的钢种。由于起重机轨市场的规模有限，所以存在很少的制造起重机轨的钢厂，使用户处于困难的局面。

ArcelorMittal Steelton工厂是西半球起重机轨的主要生产商，并且该工厂利用其轨头部硬化的设备通过直接脱离轨轧机的加速冷却来制造较高硬度的起重机轨。然而，客户需要与从常规轨钢组合物可获得的起重机轨相比用于重载荷应用的硬度甚至更高的起重机轨。在本领域中需要与目前通常可获得的起重机轨相比硬度更高的高硬度起重机轨。

发明内容

本发明涉及一种制造高强度头部硬化的起重机轨的方法以及通过该方法制造的起重机轨。该方法包括提供具有如下组成的钢轨的步骤，该组成以重量百分比计包含：碳0.79％至1.00％；锰0.40至1.00；硅0.30至1.00；铬0.20至1.00；钒0.05至0.35；钛0.01至0.035；氮0.002至0.0150，余量主要为铁。钢轨在约700℃与约800℃之间的温度处提供。所述方法包括以如下冷却速率冷却所述钢轨的另外的步骤，如果该冷却速率绘制在具有xy坐标的曲线图上，其中x轴代表以秒表示的冷却时间，y轴代表以℃表示的钢轨的头部的表面的温度，则该冷却速率保持在由连接xy坐标(0秒，800℃)、(40秒，700℃)和(140秒，600℃)的上线限定的上冷却速率边界曲线与由连接xy坐标(0秒，700℃)、(40秒，600℃)和(140秒，500℃)的下线限定的下冷却速率边界曲线之间的区域中。