[发明专利]钢轨在线热处理平直度控制方法

说明书

本发明涉及钢材热处理技术领域，尤其涉及一种钢轨在线热处理平直度控制方法。钢轨在线热处理平直度控制方法包括步骤：1)弯曲处理：钢轨轧制后通过弯曲机控制热态钢轨具有0.4～1.0mm/1.5m弯向轨底的弯曲度；2)热处理：钢轨热处理过程中的加速冷却分为两个阶段，第一阶段加速冷却时间为60～100秒，施加在钢轨轨头和轨底的冷却介质的流量之比为4～7:1；第二阶段加速冷却时间为25～50秒，施加在钢轨轨头和轨底的冷却介质的流量之比为1:3～6；热处理结束后钢轨轨头的温度比轨底温度低60～120℃。通过本发明钢轨在线热处理平直度控制方法得到的钢轨的平直度为0.9～1.2mm/1.5m。

技术领域

本发明涉及钢材热处理技术领域，尤其涉及一种钢轨在线热处理平直度控制方法。

背景技术

国内外钢轨生产厂家基本都采用在线热处理技术来提高钢轨强度和硬度，以增加钢轨的耐磨性能和抗疲劳性能。钢轨在线热处理工艺可分为走行式和固定式。钢轨在线热处理一般采用走行式热处理方式，走行式是指轧后热态钢轨按适当的速度通过冷却机组，冷却机组通过喷射冷却介质(水或雾或空气)对钢轨轨头进行加速冷却，达到强化的目的，同时在轨底施加一定的冷却强度，以平衡对轨头进行加速冷却时的弯曲，对钢轨轨头进行加速冷却过程中，钢轨轨头和轨底部位的冷却强度分配不合理，会向轨头产生较大弯曲，行进中的钢轨会对热处理设备造成破坏，同时钢轨也会被卡在热处理机组中造成生产事故。而且，如果热处理后钢轨轨头和轨底的温差分布不合理，从热处理结束后自然冷却到室温过程，钢轨也会产生较大的弯向轨头或弯向轨底的弯曲，从而影响后续的矫直工艺，造成平直度、轨底残余应力超标。

为解决热处理过程中钢轨易弯曲的问题，如2000年北京科技大学硕士论文《钢轨在线热处理技术开发-钢轨变形控制研究》中记载一种钢轨在线热处理变形控制方法，包括：(1)通过热矫直机对热态钢轨进行矫直，保证钢轨平直进入在线热处理机组；(2)在满足钢轨热处理工艺的基础上，充分利用调整钢轨轨底的冷却能力，最大限度地降低钢轨因冷却不均而引起的变形。(3)增设机械约束、速度控制机构，保证钢轨在热处理机组中按规定的轨迹运行。其缺点是热态钢轨以平直状态进入热处理机组，为了保证热处理后轨头性能达到标准要求，施加在轨头部位的冷却强度比轨底的冷却强度大很多，因此会产生很大的弯向轨头的弯曲，同时没有具体涉及轨底和轨头的冷却强度如何分配，可以最大限度的降低因冷却不均而引起的变形。

又如申请号为96117733.0，名称为利用轧制余热生产高强度钢轨的热处理方法及其装置的中国发明专利申请文件，公开了一种采用机械约束法和轨底控制冷却法相结合的方式，减少在钢轨热处理过程中沿长度方向的挠曲，具体特征是对钢轨底部的冷却是与钢轨头部的冷却段相对应的冷却段，有单独的电、水、气路控制；每个冷却段正对钢轨底部的一侧均匀分布有数十个喷嘴；喷嘴缎面和钢轨底部的间距为10-100mm。该发明提供了一种热处理设备布置来控制不均冷却引起的变形，但未具体涉及具体控制工艺方法。

又如申请号为98112070.9，名称为约束钢轨热处理时变形的方法和装置的中国发明专利申请文件，公开了一种钢轨热处理时变形的约束方法和装置，但未提及平直度控制工艺，其缺点是如果弯曲工艺控制不当，会造成约束力过大，容易产生卡钢或钢轨表面缺陷，而且热处理后钢轨空冷却过程弯曲量大，对后续平直度和轨底残余应力控制不利。

又如申请号为200610021821.9，名称为钢轨热处理方法及钢轨热处理机组的中国发明专利申请文件，公开了一种钢轨热处理时变形控制方法，热态钢轨进入热处理机组之前，用热矫直机将钢轨进行矫直；之后进行两次热处理，第二次热处理后，钢轨轨头与轨底温度相当。其缺点是钢轨出热处理机组后轨头和轨底温度相当，自然冷却过程中，由于轨底金属量比轨头少，轨底先冷却至室温，轨头后冷，会产生较大弯向轨头的弯曲。