[发明专利]一种耐磨导向钢轨用钢材及其生产方法

说明书

本发明公开了一种耐磨导向钢轨用钢材及其生产方法，所述钢材的金相组织为细珠光体组织，包括以下重量百分数的各成分：C 0.65～0.82％、Mn 0.60～1.30％、Si 0.70～1.50％、S≤0.010％、P≤0.015％、Cr≤0.5％，其余为Fe及杂质元素。其制备方法包括以下步骤：铁水脱硫、转炉冶炼、大方坯连铸、开坯、控制轧制和控制冷却。本发明采用大方坯连铸，再开坯成小方坯进行轧制，得到的钢轨内部组织均匀；加入微合金元素Cr细化晶粒，同时提高了钢的淬透性能，有利于后续的加速冷却处理，所得珠光体组织的片层间距较小，使得成品导向钢轨的抗拉强度≥1300MPa；采用小方坯轧制，钢坯加热时间短，表面脱碳受到控制，成品钢轨的脱碳层≤0.1mm；本发明所述耐磨导向钢轨相对于目前大规模使用的U75V钢轨耐磨性能大幅度提高。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金及材料领域，尤其涉及一种耐磨导向钢轨用钢材及其生产方法。

背景技术

胶轮导轨电车是最新型的城市公共交通工具之一，车辆使用橡胶轮胎，其轨道嵌入地面，单轨导向。集公共汽车和轻轨优势于一体，车轮在高速行驶时震动小、无噪音，且转弯半径小，爬坡能力强，具备节能环保和人性化的特点，加之建设成本低，将成为未来城市交通发展的主要方向之一。

胶轮导轨电车最大爬升坡度可以达到13°，车辆在上下坡道和转向时，起导向作用的钢轨所承受的应力非常大，且导向钢轨单重较小只有33kg/m，致使导向钢轨的磨损很快，而导向钢轨嵌入在地面之下，更换施工困难，极大的提高了电车线路的运营维护成本。

中国发明专利(申请号：201810959904.5申请日：2018-08-22)公开了一种超高强韧性导向轨钢材及其制备方法，该专利采用高硅高锰高钴的成分设计对钢材组织进行优化，得到一种无碳化物贝氏体钢轨，抗拉强度≥2500MPa，但是该专利设计添加合金多，成本较高，且不利于钢轨的焊接性能。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种耐磨导向钢轨用钢材及其生产方法，该钢材的原料成本低，制备方法简单，且其自身的抗拉强度高，脱碳层薄，满足具有大角度爬坡能力的电车用导向钢轨高耐磨性能的使用需求。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种耐磨导向钢轨用钢材，包括以下重量百分数的各成分：C 0.65～0.82％、Mn 0.60～1.30％、Si 0.70～1.50％、S≤0.010％、P≤0.015％、Cr≤0.5％，其余为Fe及杂质元素。

作为上述技术方案的优选，本发明提供的一种耐磨导向钢轨用钢材进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，所述耐磨导向钢轨用钢材包括以下重量百分数的各成分：C 0.71～0.79％、Mn 0.85～1.10％、Si 0.85～1.25％、S≤0.010％、P≤0.015％、Cr0.25～0.40％，其余为Fe及杂质元素。

作为上述技术方案的改进，所述耐磨导向钢轨用钢材包括以下重量百分数的各成分：C 0.76％、Mn 0.95％、Si 1.10％、S≤0.010％、P≤0.015％、Cr 0.30％，其余为Fe及杂质元素。

本发明还提供一种所述耐磨导向钢轨用钢材的制备方法，包括以下步骤：铁水脱硫、转炉冶炼、大方坯连铸、开坯、控制轧制和控制冷却。

具体操作为：

铁水脱硫：采用喷镁粉脱硫，控制进转炉前铁水中S含量≤0.01％。

转炉冶炼：炉渣碱度控制在2.0～4.0，终点采用高拉补吹工艺，严防钢水过氧化，出钢温度1655±15℃，随钢流加入硅、锰等脱氧合金和增碳剂。

大方坯连铸：大包至中包采用长水口、中间包至结晶器采用浸入式水口保护浇铸；拉速按0.50～0.80m/min控制，连铸成280mm×380mm大方坯；