[发明专利]一种低温冲击性能高的轧态钢轨及其生产方法

说明书

本发明公开了一种低温冲击性能高的轧态钢轨，其原料中含有以下质量百分比的化学成分：C 0.60～0.75；Si 0.45～0.80；Mn 0.85～1.20；Cr 0.15～1.0；V 0.02～0.10；P≤0.025；S≤0.025；RE合金加入量为0.002～0.01％；其余为Fe和不可避免的杂质。提供的低温冲击性能高的轧态钢轨的力学性能为：屈服强度≥580MPa，抗拉强度≥1029MPa，屈强比≤0.58，伸长率≥14.5％，布氏硬度≥302HB，‑40℃冲击功≥13.5J，具有很好的抗拉强度、踏面硬度、低温韧性和冲击功。

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种低温冲击性能高的轧态钢轨及其生产方法，尤其涉及一种高寒地区用低温冲击性能高的轧态钢轨及其生产方法。

背景技术

据《中国交通运输发展》白皮书显示：截至2016年底中国铁路营运里程达12.1万公里，如此高速度增长，钢轨服役工况环境必然会更加复杂。其中，我国大部分地区冬季寒冷漫长，部分地区冬季气温有时低于-40℃。钢轨长时间在低温环境下服役可能会出现脆断问题，直接影响铁路运输的安全。这就需要研究并设法提升钢轨低温力学性能指标。从钢轨标准来看，各国对钢轨钢的低温性能没有具体规定，只有俄罗斯ГОСТР51685-2013标准中有耐低温钢轨，但也只对踏面硬度350HB这一级别的钢轨有低温技术要求，检测方法为钢轨低温回火后进行冲击性能测试。一些研究学者研究表明，常温下，U71Mn钢轨硬度平均值为275HB，抗拉强度值为930MPa，低温-40℃轨头U型冲击值为7J左右，低温-60℃轨头U型冲击功为5J左右。热处理是提高钢轨强韧性一个重要手段，通过在线余热，在钢轨珠光体转变温度范围内，进行快速冷却细化珠光体片层间距，这种工艺可同时提高钢轨的强度、硬度和韧性指标。但热处理钢轨生产成本较高，并且成材率和表面质量均较低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明的一个方面提供一种低温冲击性能高的轧态钢轨，其原料中含有以下质量百分比的化学成分：C 0.60～0.75；Si 0.45～0.80；Mn 0.85～1.20；Cr 0.15～1.0；V 0.02～0.10；P≤0.025；S≤0.025；RE合金加入量为0.002～0.01％；其余为Fe和不可避免的杂质；

其中所述低温冲击性能高的轧态钢轨的力学性能为：屈服强度≥580MPa，抗拉强度≥1029MPa，屈强比≤0.58，伸长率≥14.5％，布氏硬度≥302HB，-40℃冲击功≥13.5J。

本发明另一方面提供一种低温冲击性能高的轧态钢轨的生产方法，包括将上述的原料经过炼钢生产工艺和钢轨轧制工艺，其中所述炼钢生产工艺包括以下步骤：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→VD→连铸→缓冷48小时以上；所述钢轨轧制工艺包括以下步骤：方坯→锯切→加热→BD1轧制→BD2轧制→CCS万能轧机连轧→锯切→冷却→切头尾→矫直→检查→包装→过磅→入库。

上述转炉冶炼采用无铝脱氧合金化，全过程按精炼正常吹氩；真空度≤0.10KPa，深真空时间≥18min，过热度ΔT≤30℃，稀土合金在VD工位加入。

上述方坯加热预热段温度不大于900℃；总加热时长不小于3小时45分钟；出炉温度为不低于1100℃，开轧温度≥1050℃，终轧温度850～960℃。