一种降低贝氏体钢轨疲劳裂纹扩展速率的生产方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107227393A(43)申请公布日2017.10.03(21)申请号201710464848.3C21D8/00(2006.01)(22)申请日2017.06.19(71)申请人武汉钢铁有限公司地址430083湖北省武汉市青山区厂前2号门股份公司机关(72)发明人徐志东朱敏周剑华郑建国吴杰费俊杰王瑞敏叶途明苏尚飞(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人王和平(51)Int.Cl.C21C7/06(2006.01)B22D11/16(2006.01)C21D9/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种降低贝氏体钢轨疲劳裂纹扩展速率的生产方法(57)摘要本发明公开一种降低贝氏体钢轨疲劳裂纹扩展速率的生产方法的生产方法，具体包括冶炼脱氧时，将精炼炉渣的渣碱度控制在1.8～2.3范围内，炉渣夹杂物控制在钙斜长石的塑性区域；连铸中包温度在液相线以上10～20℃，拉速控制在0.3～0.5m/min；采用液芯压下工艺得到铸坯，控制铸坯等轴晶率＞95％。通过上述工艺控制夹杂物成分以及大小形成细小的全等轴晶连铸、降低中心偏析，后期通过加热工艺，合适的冷却工艺以及热处理工艺，最终生产出的贝氏体钢轨较常规冶炼方法制备得到的贝氏体钢轨的强度高，1/2且在-20℃断裂韧性KIC高达102MPa·m，疲劳裂纹扩展速率当Δk＝13.5MPa·m1/2时，da/dn低至11m/Gc。CN107227393ACN107227393A权利要求书1/1页1.一种降低贝氏体钢轨疲劳裂纹扩展速率的生产方法，包括以下步骤：1)冶炼脱氧时，LF炉外精炼的渣碱度控制在1.8～2.3范围内，炉渣夹杂物控制在钙斜长石的塑性区域；2)连铸时，中包温度控制在液相线以上10～20℃，拉速控制在0.3～0.5m/min；采用液芯压下工艺得到铸坯，控制铸坯等轴晶率＞95％。2.根据权利要求1所述的降低贝氏体钢轨疲劳裂纹扩展速率的生产方法，其特征在于：还包括轧制步骤，所述轧制步骤中，加热工艺为铸坯加热Ⅰ区温度1050～1150℃，铸坯加热Ⅱ区温度1200～1250℃，均热段温度：1180～1250℃，加热Ⅱ区和均热段时间不少于200min；总加热时间250～280min，开轧温度1080～1180℃，终轧温度850～940℃。3.根据权利要求1所述的降低贝氏体钢轨疲劳裂纹扩展速率的生产方法，其特征在于：还包括轧后热处理步骤，所述轧后热处理步骤中，轧后钢轨放在加热炉中，炉温Ac3+50～100℃，加热时间3～4h，出炉空冷，然后钢轨在600～650℃下保温处理，冷却至室温。4.根据权利要求1所述的降低贝氏体钢轨疲劳裂纹扩展速率的生产方法，其特征在于：所述连铸时，采用液芯压下并配以电磁搅拌技术，电流强度600～750A，频率8Hz。5.根据权利要求1所述的降低贝氏体钢轨疲劳裂纹扩展速率的生产方法，其特征在于：所述连铸时，末端液芯轻压下10mm，铸坯在缓冷坑加保温罩中堆垛48h。2CN107227393A说明书1/4页一种降低贝氏体钢轨疲劳裂纹扩展速率的生产方法技术领域[0001]本发明属于钢轨的生产技术领域，具体涉及一种降低贝氏体钢轨疲劳裂纹扩展速率的生产方法。背景技术[0002]钢轨的滚动接触疲劳伤损(RCF)是世界铁路运输中普遍存在的问题，不仅关系到铁路运输安全，也缩短了钢轨的使用寿命，增加了线路的维修养护成本。针对钢轨的滚动接触疲劳伤损，各国铁路运输部门均开展了大量的研究，主要包括伤损机理的研究、新型抗接触疲劳钢轨材质的研究和钢轨打磨技术的研究。在新型钢轨材质研究方面，贝氏体钢以其优良的强韧性配合被誉为“21世纪的钢轨钢”。美、德、日等国相继于20世纪90年代开展了贝氏体钢轨的试验研究，取得了令人振奋的试验结果。伴随着中国铁路高速重载的快速发展，未来对耐磨及接触疲劳性能都优异的钢轨的需求将越来越迫切。近年来，我国铁路提速后钢轨的伤损明显加剧，并以踏面斜裂纹、隐伤等新的滚动接触疲劳伤损形式呈现。因此，开展如何降低贝氏体钢轨疲劳裂纹速率的研究具有十分重要的意义。[0003]专利CN102899471A公开了一种贝氏体钢轨的热处理方法。该贝氏体钢轨的热处理方法包括：将终轧后的钢轨自然冷却，以使钢轨轨头表层温度降至460～490℃；将钢轨以2.0～4.0℃/s的冷却速度强制冷却，以使钢轨轨头表层温度降至250～290℃；使钢轨温度自然回升直至钢轨轨头表层温度达到300℃以上；将钢轨置于炉膛温度为300～350℃的加热炉内回火处理2～6h；将钢轨空冷至室温。经根据本发明的热处理方法得到的钢轨在获得稳定残余奥氏体组织的同时具有良好的综合力学性能。该方法的缺点的残余奥氏体