CN111621631B - 钢轨高效热处理生产方法及由该方法制得的钢轨 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢轨高效热处理生产方法及由该方法制得的钢轨，属于炼钢技术领域。该生产方法包括对热轧后的钢轨进行在线加速冷却处理，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度控制在1.5～2.0m/s，起始冷却温度为720～800℃，且对钢轨采用阶段式冷却，第一阶段，轨头加速冷却速度为9～11℃/s，冷却时间为10～14s；第二阶段，轨头加速冷却速度为2～5℃/s，冷却时间为40～50s；第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1～2℃/s，冷却时间为20～26s，随后停止加速冷却，自然冷却至室温。该方法通过提高钢轨热处理机组运行速度，合理控制钢轨冷却强度和冷却时间，使得热处理钢轨生产节奏与轧制节奏匹配，有效提高生产效率，同时提高钢轨头尾部性能的稳定性。

Description

钢轨高效热处理生产方法及由该方法制得的钢轨

技术领域

本发明涉及一种钢轨生产工艺，属于炼钢技术领域，具体地涉及一种钢轨高效热处理生产方法及由该方法制得的钢轨。

背景技术

随着我国铁路的快速发展，列车运行速度、载重量和运行密度显著增加，随之而来的钢轨磨耗和疲劳伤损等问题显著增多，严重影响了钢轨使用寿命和行车安全。研究和应用实践表明，热处理钢轨能有效提高钢轨的耐磨性能和抗疲劳性能，国内外钢轨厂家普遍采用了在线热处理工艺来生产热处理钢轨，即对热轧后的钢轨进行在线加速冷却处理，提高钢轨的强度和硬度。钢轨的在线处理工艺指的是利用轧制余热在生产线上直接冷却钢轨，使其轨头硬化层得到细珠光体组织的一种高强度钢轨热处理方法，它与钢轨离线淬火工艺的主要差别是：钢轨无需重新加热。

目前钢轨在线热处理工艺主要采用走行式，在轧机后布置若干组冷却机组，热轧后的钢轨以一定的速度通过冷却机组，冷却机组喷射冷却介质对钢轨进行加速冷却，达到强化目的。为了保证钢轨尽可能得到稳定均匀的冷却效果，目前行业内钢轨通过热处理冷却机组的速度一般控制在1.0～1.2m/s，但是钢轨轧制生产中的运行速度为1.6～1.8m/s，这导致了在线热处理节奏与轧制生产节奏不匹配，热处理钢轨生产效率较低；同时钢轨生产长度为100米，热处理运行速度较低，钢轨头部进入热处理机组后，仍需要100s左右以后，尾部才能进入热处理机组，这会导致钢轨头部和尾部温差变大，直接影响头尾部的性能稳定性。

在钢轨在线热处理方法中，专利《利用轧制余热生产高强度钢轨的热处理方法及其装置》(专利申请公布号：CN1178250A，公布日：1998-4-8)提供了一种利用轧制余热生产高强度钢轨的热处理方法，将热轧后保持在奥氏体区域的高温状态的连续送入装有热处理装置的机组中，通过喷嘴向钢轨喷射冷却介质，使钢轨得到均匀的加速冷却，获得硬度逐渐降低的微细珠光体组织，生产得到的热处理钢轨能满足铁路运输向高速、重载、大运量的发展要求。但是该专利中钢轨通过热处理冷却机组的速度为0.2～1.2m/s速度较慢，无法与轧制速度完全匹配，同时未提及钢轨头尾部温差的控制。

专利《珠光体类热处理钢轨及其生产方法》(专利申请公布号：CN1793403A，公布日：2006-06-28)提供了一种珠光体类热处理钢轨及其生产方法，其生产方法包括冶炼、轧制和热处理，从650～880℃以1～10℃/s的冷速将钢轨冷却到400～500℃，再自然冷却至室温，生产出来的钢轨具有良好的耐磨性，专利《耐磨性和塑性优良的高碳高强热处理钢轨及其制造方法》(专利申请公布号：CN102220545A，公布日：2011-10-19)提供了一种耐磨性和塑性优良的高碳高强热处理钢轨及生产方法，轧制后热态钢轨余温为680～900℃，以1.5～10℃/s的冷速将钢轨冷却到400～500℃，再自然冷却至室温，钢轨抗拉强度≥1330MPa，延伸率≥9％，轨头硬度≥380HB，硬化层深度为25mm以上，组织为细珠光体，具有优良的耐磨性和塑性，能满足重载铁路的使用要求。

中国发明专利申请(申请公布号：CN109182715A，申请公布日：2019-01-11)公开了钢轨在线热处理平直度控制方法，具体包括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。

中国发明专利申请(申请公布号：CN110527816A，申请公布日：2019-12-03)公开了一种降低钢轨疲劳裂纹扩展速率的热处理方法，包括将热轧后的钢轨轨头进行分段加速冷却热处理：开始冷却温度控制为720～860℃，第一阶段轨头冷却速度5～8℃/s，冷却时间20～35s；随后进行第二阶段冷却，该阶段采用循环周期式冷却，即先对轨头加速冷却，冷却速度3～6℃/s，冷却时间6～10s，再停止加速冷却，钢轨自然放置2～5s，此为一个冷却周期，通过不断的循环此冷却周期，待轨头温度降至300～450℃时，停止加速冷却，随后对轨头保温10～20min，最后自然冷却至室温。该方法得到的钢轨，全断面的室温金相组织为细片状珠光体和少量铁素体，疲劳裂纹扩展速率可以控制在5～8m/Gc(△K＝10MPa·m0.5)和14-18m/Gc(△K＝13.5MPa·m0.5)，可应用于客运及客、货混运等多种线路，提高钢轨使用寿命和行车安全。

中国发明专利申请(申请公布号：CN110592355A，申请公布日：2019-12-20)公开了一种降低热处理钢轨残余应力的生产方法及其所得钢轨，它包括将热轧后的钢轨进行在线的加速冷却处理，其中，开始冷却温度为700～880℃，轨头的冷却速度为5～8℃/s，轨底的冷却速度为1.5～3℃/s，冷却至轨头温度降至460～550℃；进行缓冷处理，缓冷速度为0.5～1℃/s，至轨头温度降至350～450℃；保持轨头冷却速度为0.5～1℃/s，控制轨底冷却速度为0.5～2℃/s，当轨头与轨底的温度差达到一定范围时，停止加速冷却，自然冷却至室温。本发明还提供了通过本生产方法得到的钢轨。本发明能有效降低钢轨轨底残余应力，提高钢轨使用寿命和行车安全。

但上述专利均未提及钢轨通过热处理机组运行速度以及头尾部温差和性能的控制情况。

针对目前热处理钢轨生产中普遍存在的热处理节奏与轧制生产节奏不匹配、生产效率低、头尾部性能波动的问题，亟需一种能提高钢轨生产效率的热处理生产方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种钢轨高效热处理生产方法及由该方法制得的钢轨。该方法通过提高钢轨热处理机组运行速度，合理控制钢轨冷却强度和冷却时间，使得热处理钢轨生产节奏与轧制节奏匹配，有效提高生产效率，同时提高钢轨头尾部性能的稳定性。

为实现上述目的，本发明公开了一种钢轨高效热处理生产方法，该生产方法包括如下工艺：转炉冶炼、精炼、真空处理、连铸、铸坯加热和轧制，还包括对热轧后的钢轨进行在线加速冷却处理，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度控制在1.5～2.0m/s，起始冷却温度为720～800℃，且对所述钢轨采用阶段式冷却，其中，第一阶段，轨头加速冷却速度为9～11℃/s，冷却时间为10～14s；第二阶段，轨头加速冷却速度为2～5℃/s，冷却时间为40～50s；第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1～2℃/s，冷却时间为20～26s，随后停止加速冷却，自然冷却至室温。

进一步地，所述第一阶段和第二阶段轨头加速冷却时，还包括对轨底也进行加速冷却。

进一步地，所述第一阶段轨头冷却介质为65～75KPa的压缩空气配合180～220L/h的水量混合喷出的水雾混合气，所述第二阶段轨头冷却介质为30～45KPa的压缩空气配合40～60L/h的水量混合喷出的水雾混合气。

进一步地，所述第一阶段、第二阶段轨底的冷却介质强度控制在对应轨头冷却强度的50～70％且第一阶段、第二阶段轨底冷却时间与各对应轨头冷却时间保持相等。

进一步地，所述第三阶段轨底冷却介质为12～18KPa的压缩空气。

进一步地，所述钢轨通过热处理冷却机组的运行速度控制在1.6～1.8m/s，开始冷却温度为740～780℃。

进一步地，第一阶段，轨头加速冷却速度为10～11℃/s，冷却时间为11～13s；第二阶段，轨头加速冷却速度为2.5～4℃/s，冷却时间为42～48s；第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1.2～1.6℃/s，冷却时间为23～25s。

进一步地，所述钢轨包括如下质量百分比含量的各化学组分：

C:0.72～0.80％，Si:0.60～0.80％，Mn:0.85～1.2％，V:0.04～0.08％，Cr:0.08～0.15％，B:0.002～0.006％，P≤0.025％，S≤0.025％，余量为Fe及不可避免杂质。

为更好的实现本发明技术目的，本发明还公开了一种钢轨，它为采用上述制备方法制得，其中，所述钢轨全断面的室温金相组织为细片状珠光体和少量铁素体。

进一步地，所述钢轨的抗拉强度为1260～1350MPa，延伸率为10～13％，轨头踏面布氏硬度为362～388HB。因此，本发明制得的钢轨可应用于客运及客、货混运等多种线路。

有益效果：

1、本发明设计的钢轨生产方法通过提高钢轨热处理机组运行速度，分阶段合理控制钢轨冷却强度和冷却时间，钢轨组织和性能与常规生产的在线热处理钢轨一致，均满足铁路行业标准TB/T 2344-2012的要求。

2、本发明设计的钢轨生产方法通过将热处理钢轨生产节奏与轧制节奏能完全匹配，可提高热处理钢轨生产效率30％以上。

3、本发明设计的钢轨生产方法一方面提高钢轨热处理机组运行速度，可减小钢轨头部和尾部的温差，提高钢轨头尾部性能的稳定性。另一方面该生产方法简单，可操作性强，易于推广应用。

4、采用本发明设计方法制得的钢轨抗拉强度为1260～1350MPa，延伸率为10～13％，轨头踏面布氏硬度为362～388HB，该钢轨可应用于客运及客、货混运等多种线路。

附图说明

图1为本发明实施例制得钢轨的室温组织金相照片。

具体实施方式

本发明公开了一种钢轨高效热处理生产方法，主要针对目前热处理钢轨生产中普遍存在的热处理节奏与轧制生产节奏不匹配、生产效率低、头尾部性能波动的问题。

该生产方法包括：转炉冶炼、精炼、真空处理、连铸、铸坯加热和轧制等工序，与此同时，对热轧后的钢轨进行在线的加速冷却处理，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度控制在1.5～2.0m/s，这与现有的钢轨轧制生产中的运行速度为1.6～1.8m/s相匹配，且钢轨是利用轧后余温进行热处理，只有与轧制节奏相匹配，才能有效提高生产效率，因此设置与钢轨轧制相一致的运行速度范围。

此外，钢轨起始冷却温度为720～800℃，这是因为若开冷温度过高，则钢轨加热温度和终轧温度都要相应提高，容易造成晶粒粗大以及表面缺陷增多等问题，而开冷温度过低，则在有效的冷速条件下，相变驱动力不足，轨头珠光体得不到充分的细化。

接下来对钢轨采用阶段式冷却。

具体的，第一阶段，轨头加速冷却速度为9～11℃/s，冷却时间为10～14s；第二阶段，轨头加速冷却速度为2～5℃/s，冷却时间为40～50s；第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1～2℃/s，冷却时间为20～26s，随后停止加速冷却，自然冷却至室温。并且，在加速冷却的第一阶段和第二阶段，在轨头加速冷却的同时，对轨底也进行加速冷却，各轨底冷却速度为各轨头冷却速度的50～70％，而各轨底冷却时间与各轨头冷却时间保持相等。钢轨运行速度提高，相对常规热处理钢轨生产来说，对应的是通过冷却机组的时间变短，即有效热处理时间变短，因此需加强冷却强度。但是钢轨在线热处理是一个轨头热量与外部冷却介质动态平衡的过程，加上钢轨横截面形状不规则，不能简单地在常规热处理钢轨生产的基础上增加冷却强度。本发明人通过大量试验研究发现，采用分阶段冷却，可较好控制钢轨组织性能，第一阶段采用较高冷却速度，一方面是为了保证踏面硬度，另一方面是为了在轨头形成一个温度较低的珠光体帽形，为第二阶段的冷却创造条件，冷却时间相对较短，设置为10～14s，是为了降低出现异常组织的风险；随着第一阶段结束，钢轨心部高温区域的面积减小，通过热传导向轨头温度较低的珠光体帽形区域散热，这一阶段外加冷速可以控制在2～5℃/s的范围即可以满足珠光体转变的冷速要求，同时相对较低的冷却速度可以降低钢轨轨头残余应力和热处理过程中的变形程度，冷却时间相对较长，设置为40～50s，是为了保证钢轨轨头硬化层有足够的深度。同时在第一阶段和第二阶段，因为钢轨轨头温降较快，为了使钢轨整个断面温度分布尽可能一致，降低温度应力，同时也对轨底进行加速冷却，而轨底金属量比轨头小，将轨底冷却介质强度控制在轨头冷却强度的50～70％；第三阶段，轨头已经完成热处理过程，这一阶段主要是控制钢轨的弯曲度，创造更加有利的矫直条件，单独对轨底进行加速冷却，可保证热处理结束后，钢轨轨底温度低于轨头温度，在自然冷却过程中，因为热胀冷缩，钢轨会出现一定程度的向轨头的弯曲，可以用钢轨端部的上弯来量化，一般上弯10～50mm，这样的好处是在随后矫直过程中，在矫直辊压力下，钢轨向轨头的上翘弯曲变平直，此时轨底会产生一定的压应力，根据对钢轨矫前和矫后轨底残余应力的测量对比来看，产生的这部分压应力在20～60MPa，抵消一部分在轧制过程中产生的拉应力，降低轨底残余应力。根据对钢轨矫前和矫后轨底残余应力的测量对比来看，产生的这部分压应力在20～60MPa，而轨底残余应力均为拉应力，这部分压应力，可以降低轨底20～60MPa的残余应力。

而对于加速冷却所采用的冷却介质，本发明选择水雾混合气和压缩空气。优选的，第一阶段轨头冷却介质为65～75KPa的压缩空气配合180～220L/h的水量混合喷出的水雾混合气；第二阶段轨头冷却介质为30～45KPa的压缩空气配合40～60L/h的水量混合喷出的水雾混合气；而第一阶段与第二阶段的轨底冷却介质强度控制在对应轨头冷却强度的50～70％。第三阶段轨底冷却介质为12～18KPa的压缩空气。本发明选择在第一阶段设置较强的水量，是为了增加水雾的冲击力，将钢轨表面的氧化铁皮去除，提高温度测量的准确性和强化冷却效果；第二阶段水量减小，主要靠压缩空气来冷却，是为了提高冷却介质的均匀性和流场的稳定性。

对于上述钢轨的合金元素组成，本发明选择所述钢轨包括如下质量百分比含量的各化学组分：

C:0.72～0.80％，Si:0.60～0.80％，Mn:0.85～1.2％，V:0.04～0.08％，Cr:0.08～0.15％，B:0.002～0.006％，P≤0.025％，S≤0.025％，余量为Fe及不可避免杂质。该具备特定化学成分的钢轨能够具有相对于其他化学成分的钢轨有更良好的组织性能和稳定性，并且能够更适于本生产方法。

此外，对于钢轨热处理过程中采用的转炉冶炼、精炼、真空处理、连铸、铸坯加热、轧制等工序，本发明选择铁水脱硫采用喷镁粉脱硫工艺，转炉冶炼采用顶底复吹工艺，LF炉外精炼的炉渣碱度控制在1.9～2.3范围，真空处理时间不低于20min，连铸过程的中包温度控制在液相线20～28℃，拉速为0.6～1.0m/min，连铸过程应在全程保护下进行，防止与空气接触，同时浇铸成的钢坯应进行缓冷处理。采用步进梁加热炉进行铸坯加热，并进行保温处理，加热温度1250～1300℃，保温时间180～230min，控制开轧温度为1080～1120℃，终轧温度860～920℃。

优选的，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度控制在1.6～1.8m/s，开始冷却温度为740～780℃，对钢轨采用阶段式冷却。第一阶段，轨头加速冷却速度为10～11℃/s，冷却时间为11～13s；第二阶段，轨头加速冷却速度为2.5～4℃/s，冷却时间为42～48s；第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1.2～1.6℃/s，冷却时间为23～25s，随后停止加速冷却，钢轨在冷床上自然冷却至室温。

采用上述生产方法制备的钢轨的全断面的室温金相组织为细片状珠光体和少量铁素体，性能测试发现钢轨抗拉强度为1260～1350MPa，延伸率为10～13％，轨头踏面布氏硬度为362～388HB。

为更好的解释本发明，以下结合具体实施例进行详细说明。

本发明实施例1～5的冶炼化学成分分别按照表1中的1～5#所示，对比例1～3分别按实施例1～5的成分范围进行。

表1实施例和对比例的化学成分

实施例1

热处理钢轨高效生产方法，按照常规的钢轨生产冶炼、浇铸和轧制工艺进行，其中，铁水脱硫采用喷镁粉脱硫工艺，转炉冶炼采用顶底复吹工艺，出钢水1/4左右时，随钢流加入硅、锰、钒等合金和增碳剂，钢水出至3/4时，合金、增碳剂全部加入，LF炉外精炼的炉渣碱度控制在1.9～2.3范围，LF炉处理时间应大于40min，RH真空度≤100Pa，真空处理时间不低于20min，连铸过程的中包温度控制在液相线20～28℃，拉速为0.6～1.0m/min，连铸过程应在全程保护下进行，防止与空气接触，同时浇铸成的钢坯应进行缓冷处理。采用步进梁加热炉进行铸坯加热，并进行保温处理，加热温度1250～1300℃，保温时间180～230min，用万能轧机轧制成钢轨，控制开轧温度为1080～1120℃，终轧温度860～920℃。轧制后对钢轨进行在线热处理，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度为1.6m/s，开始冷却温度为740℃，对钢轨采用阶段式冷却。第一阶段，轨头加速冷却速度为9.5℃/s，冷却介质为66KPa的压缩空气配合190L/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却时间为12s；第一阶段轨底加速冷却速度为5℃/s，冷却时间为12s，冷却介质为35KPa的压缩空气配合110L/h的水量混合喷出的水雾混合气。

第二阶段，轨头加速冷却速度为3℃/s，冷却介质为36KPa的压缩空气配合45L/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却时间为42s；第二阶段轨底加速冷却速度为1.5℃/s，冷却时间为42s，冷却介质为15KPa的压缩空气。第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1.2℃/s，冷却介质为13KPa的压缩空气，冷却时间为25s，随后停止加速冷却，自然冷却至室温。

实施例2

按照实施例1的方法进行，所不同的是，对钢轨进行在线热处理，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度为1.8m/s，开始冷却温度为760℃，对钢轨采用阶段式冷却。第一阶段，轨头加速冷却速度为10℃/s，冷却介质为68KPa的压缩空气配合195L/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却时间为10s；第一阶段轨底加速冷却速度为6℃/s，冷却时间为10s，冷却介质为40KPa的压缩空气配合120L/h的水量混合喷出的水雾混合气。

第二阶段，轨头加速冷却速度为2.2℃/s，冷却介质为30KPa的压缩空气配合40L/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却时间为46s；第二阶段轨底加速冷却速度为1.2℃/s，冷却时间为46s，冷却介质为13KPa的压缩空气。

第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1.5℃/s，冷却介质为15KPa的压缩空气，冷却时间为22s，随后停止加速冷却，自然冷却至室温。

实施例3

按照实施例1的方法进行，所不同的是，对钢轨进行在线热处理，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度为2.0m/s，开始冷却温度为780℃，对钢轨采用阶段式冷却。第一阶段，轨头加速冷却速度为9℃/s，冷却介质为65KPa的压缩空气配合180L/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却时间为13s；第一阶段轨底加速冷却速度为5.5℃/s，冷却时间为13s，冷却介质为37KPa的压缩空气配合116L/h的水量混合喷出的水雾混合气。

第二阶段，轨头加速冷却速度为2.5℃/s，冷却介质为35KPa的压缩空气配合40L/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却时间为48s；第二阶段轨底加速冷却速度为1.7℃/s，冷却时间为48s，冷却介质为18KPa的压缩空气。

第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1.6℃/s，冷却介质为16KPa的压缩空气，冷却时间为20s，随后停止加速冷却，自然冷却至室温。

实施例4

按照实施例1的方法进行，所不同的是，对钢轨进行在线热处理，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度为1.5m/s，开始冷却温度为800℃，对钢轨采用阶段式冷却。第一阶段，轨头加速冷却速度为11℃/s，冷却介质为74KPa的压缩空气配合215L/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却时间为14s；第一阶段轨底加速冷却速度为6.5℃/s，冷却时间为14s，冷却介质为42KPa的压缩空气配合135L/h的水量混合喷出的水雾混合气。

第二阶段，轨头加速冷却速度为4℃/s，冷却介质为38KPa的压缩空气配合55L/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却时间为40s；第二阶段轨底加速冷却速度为2℃/s，冷却时间为40s，冷却介质为26KPa的压缩空气配合30L/h的水量混合喷出的水雾混合气。

第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1.7℃/s，冷却介质为20KPa的压缩空气，冷却时间为24s，随后停止加速冷却，自然冷却至室温。

实施例5

按照实施例1的方法进行，所不同的是，对钢轨进行在线热处理，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度为1.7m/s，开始冷却温度为720℃，对钢轨采用阶段式冷却。第一阶段，轨头加速冷却速度为10.5℃/s，冷却介质为70KPa的压缩空气配合200L/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却时间为11s；第一阶段轨底加速冷却速度为7℃/s，冷却时间为11s，冷却介质为48KPa的压缩空气配合140L/h的水量混合喷出的水雾混合气。

第二阶段，轨头加速冷却速度为4.5℃/s，冷却介质为43KPa的压缩空气配合50L/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却时间为45s；第二阶段轨底加速冷却速度为2.5℃/s，冷却时间为45s，冷却介质为35KPa的压缩空气配合40L/h的水量混合喷出的水雾混合气。

第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1.0℃/s，冷却介质为12KPa的压缩空气，冷却时间为23s，随后停止加速冷却，自然冷却至室温。

对比例1

按照实施例1的方法进行，所不同的是，按目前常规的钢轨热处理工艺生产，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度为1.0m/s。

对比例2

按照实施例2的方法进行，所不同的是，按目前常规的钢轨热处理工艺生产，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度为1.2m/s。

对比例3

按照实施例1的方法进行，所不同的是，钢轨冷却方式与本申请不同，为轨头轨底同时冷却，加速冷却速度为2.5℃/s，冷却介质为35KPa的压缩空气配合40L/h的水量混合喷出的水雾混合气，冷却时间为80s，随后停止加速冷却，自然冷却至室温。

按照TB/T 2344-2012标准规定的方法测定实施例和对比例中所得钢轨的抗拉强度、延伸率、踏面硬度、金相组织等性能指标，结果见表2。

表2实施例和对比例的性能对比

图1为本发明实施例制得钢轨产品的室温组织金相照片，由图1可知内部微观组织为珠光体和少量铁素体，未见马氏体和贝氏体等异常组织。可以看出，实施例1～5所得到的钢轨各项性能和金相组织良好，与对比例1～3中按常规工艺生产的在线热处理钢轨一致，均满足铁路行业标准TB/T 2344-2012的要求，同时钢轨热处理运行速度稳定控制在1.5～2.0m/s，与轧制节奏能完全匹配，可提高现有热处理钢轨生产效率30％以上；同时可以发现，实施例1～5中钢轨头尾部性能差异明显小于对比例1～3，这说明本发明方法可有效提高钢轨头尾部性能的稳定性。

以上所述的实施例仅仅是对于本发明的特定实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种钢轨高效热处理生产方法，该生产方法包括如下工艺：转炉冶炼、精炼、真空处理、连铸、铸坯加热和轧制，其特征在于，还包括对热轧后的钢轨进行在线加速冷却处理，钢轨通过热处理冷却机组的运行速度控制在1.5~2.0m/s，起始冷却温度为720~800℃，且对所述钢轨采用阶段式冷却，其中：第一阶段，轨头加速冷却速度为9~11℃/s，冷却时间为10~14s；第二阶段，轨头加速冷却速度为2~5℃/s，冷却时间为40~50s；其中，所述第一阶段和第二阶段轨头加速冷却时，还包括对轨底也进行加速冷却，轨底冷却速度为各轨头冷却速度的50~70%，而各轨底冷却时间与各轨头冷却时间保持相等；第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1~2℃/s，冷却时间为20~26s，随后停止加速冷却，自然冷却至室温；

所述钢轨包括如下质量百分比含量的各化学组分：

C:0.72~0.80%，Si:0.60~0.80%，Mn:0.85~1.2%，V:0.04~0.06%，Cr:0.08~0.15%，B:0.002~0.006%，P≤0.025%，S≤0.025%，余量为Fe及不可避免杂质；

采用上述生产方法制得的钢轨头尾部性能稳定且差异小。

2.根据权利要求1所述钢轨高效热处理生产方法，其特征在于，所述第一阶段轨头冷却介质为65~75KPa的压缩空气配合180~220L/h的水量混合喷出的水雾混合气，所述第二阶段轨头冷却介质为30~45KPa的压缩空气配合40~60L/h的水量混合喷出的水雾混合气。

3.根据权利要求1或2所述钢轨高效热处理生产方法，其特征在于，所述第三阶段轨底冷却介质为12~18KPa的压缩空气。

4.根据权利要求1或2所述钢轨高效热处理生产方法，其特征在于，所述钢轨通过热处理冷却机组的运行速度控制在1.6~1.8m/s，开始冷却温度为740~780℃。

5.根据权利要求1或2所述钢轨高效热处理生产方法，其特征在于，第一阶段，轨头加速冷却速度为10~11℃/s，冷却时间为11~13s；第二阶段，轨头加速冷却速度为2.5~4℃/s，冷却时间为42~48s；第三阶段，轨头不加速冷却，轨底加速冷却速度为1.2~1.6℃/s，冷却时间为23~25s。

6.一种钢轨，它为权利要求1~5中任意一项所述生产方法制得，其特征在于，所述钢轨全断面的室温金相组织为细片状珠光体和少量铁素体。

7.一种权利要求6所述的钢轨，其特征在于，所述钢轨的抗拉强度为1260~1350MPa，延伸率为10~13%，轨头踏面布氏硬度为362~388HB。

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