CN107755982A - 耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高速铁路用钢轨生产方法领域，尤其是一种利用钛材优良的耐蚀性能，通过在钢坯表层包裹、轧制极薄的耐蚀层，从而提高钢轨表面的耐蚀性能的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，包括以下步骤：a、采用低硫入炉铁水、高碱度精炼渣以及全程保护的浇注工艺进行钢轨钢的生产；b、LF加热过程中，使用发泡剂并且全程保护浇注；c、采用真空电子束焊箱将钛板焊接在钢坯表层；d、利用万能线轧机进行轧制。通过对生产工艺的优化改进，让原本没有耐腐蚀能力的钢轨钢具有了很强的耐腐蚀能力，最终在钢轨表面形成一层很薄的钛材进行耐蚀防护，提高钢轨表层耐蚀性能，降低钢轨脱碳层深度。本发明尤其适用于耐腐蚀要求较高的高速铁路用钢轨生产之中。

Description

耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法

技术领域

本发明涉及高速铁路用钢轨生产方法领域，尤其是一种耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法。

背景技术

随着国内外高铁的发展，高铁建设及高铁线路维护对钢轨内在和表面质量提出了更高的要求。高速铁路用钢轨在隧道或是沿海环境中，钢轨腐蚀已成为一个较为突出的问题，也成为钢轨伤损下道的主要原因。由于钢轨使用的安全及经济性，无法添加过多的防腐合金元素，只能以碳素或是微合金钢轨进行生产供货，利用钢轨基体无法进行有效的防腐。目前，国内外钢轨生产厂家主要以钢轨表面喷涂隔离剂进行防腐，但钢轨耐蚀性能或是环保问题不理想。

高速铁路用钢轨在铺设使用过程中，需对钢轨踏面进行预打磨处理，既修磨了钢轨表面，也要修磨表面脱碳层，以减少钢轨波磨现象。钢轨表层过深的脱碳层，带来的是打磨的困难及成本。为减少钢轨打磨深度，目前一般要求钢轨出厂脱碳层深度≤0.3mm，但国内钢轨生产厂家成材率较低，最终仍以钢轨出厂脱碳层深度≤0.5mm验收。因此，降低脱碳层成为另一高速铁路用钢轨难题。

另外，由于高铁列车轴重轻，运行速度较快，因此高速铁路用钢轨要求以强度降低的U71Mn热轧态供货，钢轨强度为现有钢种最低，但要求韧塑性较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用钛材优良的耐蚀性能，通过在钢坯表层包裹、轧制极薄的耐蚀层，从而提高钢轨表面的耐蚀性能的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，包括以下步骤：

a、采用低硫入炉铁水、高碱度精炼渣以及全程保护的浇注工艺进行钢轨钢的生产，其中，增碳剂采用无烟煤和低氮的合金；

b、LF加热过程中，使用发泡剂并且全程保护浇注，防止与空气接触从而吸入过多的氮元素；

c、浇注后的铸坯钢坯冷却后，对钢坯全断面清理，然后采用真空电子束焊箱将钛板焊接在钢坯表层；

d、钢坯经加热炉加热至奥氏体温度，并达到奥氏体均匀后，利用万能线轧机进行轧制，最终获得耐腐蚀高速铁路用钢轨的成品。

进一步的是，所述钢轨钢的基体化学成分为C：0.1-0.9％、Si：0.1-0.8％，Mn：0.15-1.2％、Cr≤0.4％、V≤0.020％、Nb≤0.40％、P≤0.025％、S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明的有益效果是：通过对生产工艺的优化改进，让原本没有耐腐蚀能力的钢轨钢具有了很强的耐腐蚀能力，即通过在连铸后的钢坯表面焊接钛材，并采用加热、轧制工艺，最终在钢轨表面形成一层很薄的钛材进行耐蚀防护，提高钢轨表层耐蚀性能，降低钢轨脱碳层深度，最终钢轨钢的抗拉强度500-900MPa，延伸率≥10％，脱碳层深度≤0.3mm，耐腐蚀性能优异。本发明尤其适用于耐腐蚀要求较高的高速铁路用钢轨生产之中。

具体实施方式

耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，包括以下步骤：a、采用低硫入炉铁水、高碱度精炼渣以及全程保护的浇注工艺进行钢轨钢的生产，其中，增碳剂采用无烟煤和低氮的合金；b、LF加热过程中，使用发泡剂并且全程保护浇注，防止与空气接触从而吸入过多的氮元素；c、浇注后的铸坯钢坯冷却后，对钢坯全断面清理，然后采用真空电子束焊箱将钛板焊接在钢坯表层；d、钢坯经加热炉加热至奥氏体温度，并达到奥氏体均匀后，利用万能线轧机进行轧制，最终获得耐腐蚀高速铁路用钢轨的成品。

通过上述优化方案生产制得的产品，其钢轨表层存在一层很薄钛材，这就大幅度提高了钢轨表层耐蚀性能及降低了钢轨表层的脱碳层深度。进一步的，所述钢轨钢的基体化学成分为C：0.1-0.9％、Si：0.1-0.8％，Mn：0.15-1.2％、Cr≤0.4％、V≤0.020％、Nb≤0.40％、P≤0.025％、S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。一般来讲，所述钢轨钢的抗拉强度500-900MPa，延伸率≥10％，脱碳层深度≤0.3mm，耐腐蚀性能优异。

实施例

实施例1

本实施例以下化学成分的钢轨钢进行生产

钢轨化学成分/％

本实施例中的对比例采用与实施例1具有相同的化学成分、加热、轧制及在线热处理。

采用权利要求中的方法对钢坯进行不同钛材厚度处理，其中1#至5#为不同的钛材厚度，6#为对比例未进行等离子钛板焊接处理。随后，将6支试样采用相同的加热、轧制及在线热处理工艺生产。

具体详见下表

实施例及对比例钢坯增碳厚度

按照TB/T 2344-2012要求，分别对6支钢轨试样进行轨头脱碳层深度检验，检验结果如下表所示。

实施例及对比例钢轨脱碳层深度

分别按照GB/T 19746和TB/T 2375标准在实施例和对比例钢轨中进行周期浸润加速腐蚀试验，腐蚀剂为2％的NaCl溶液，腐蚀时间200h，试验结果见下表所示。

本发明实施例及对比例钢轨轨头磨损

本发明同时选取了相同化学成分的钢轨进行对比，在实施例中，所采用的五种处理方式均为本发明中的方法。通过上述实验的对比结果表明，通过对钢坯进行钛材包裹处理，钢轨脱碳层深度明显降低，耐蚀性能提高。

综上所述，本发明中耐腐蚀高速铁路用钢轨的生产方法提供了一种有用于提高钢轨耐蚀性能的同时，降低了钢轨轨头脱碳层深度的有效方法，产品适用于国内外高铁线路。

Claims (2)

1.耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、采用低硫入炉铁水、高碱度精炼渣以及全程保护的浇注工艺进行钢轨钢的生产，其中，增碳剂采用无烟煤和低氮的合金；

b、LF加热过程中，使用发泡剂并且全程保护浇注，防止与空气接触从而吸入过多的氮元素；

c、浇注后的铸坯钢坯冷却后，对钢坯全断面清理，然后采用真空电子束焊箱将钛板焊接在钢坯表层；

d、钢坯经加热炉加热至奥氏体温度，并达到奥氏体均匀后，利用万能线轧机进行轧制，最终获得耐腐蚀高速铁路用钢轨的成品。

2.如权利要求1所述的耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法，其特征在于：所述钢轨钢的基体化学成分为C：0.1-0.9％、Si：0.1-0.8％，Mn：0.15-1.2％、Cr≤0.4％、V≤0.020％、Nb≤0.40％、P≤0.025％、S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。