一种含Cr元素的细晶粒钢轨的生产方法与流程

本发明涉及金属材料，尤其涉及一种含cr元素的细晶粒钢轨的生产方法。

背景技术：

1、随着全球经济的快速发展,国际合作日益加强，对煤炭、石油、铁矿石等大宗原燃料的需求逐年提升,货运铁路将迎来新一轮的快速发展期。我国铁路建设正向着“客运高速化，货运重载化”方向快速发展，列车运行速度、载重量和运行密度显著增加，钢轨的使用环境也变得更为苛刻，钢轨磨耗和疲劳伤损等问题日益严重，严重影响了钢轨使用寿命和行车安全。由我国钢轨发展来看，钢轨正面向合金化和热处理两个方向发展，钢轨合金化是在普通碳素钢轨中加入cr、v、nb等合金元素，合金元素在钢中固溶，形成固溶强化，以达到提升钢轨性能的目的，目前我国大量使用普通及微合金钢轨主要有五个钢种，抗拉强度为880mpa级的u71mn，980mpa级的u75v、u77mncr，1080mpa级的u76crre、u78crv钢轨。结合以上钢轨研究思路，将钢轨中的nb元素取代为cr元素，钢轨性能提高到1080mpa级别。包钢二代稀土热轧钢轨已经铺设到神华铁路线，钢轨使用效果良好。攀钢自助研发的u78crv钢轨中cr含量范围达到0.30％～0.50％，热轧钢轨强度达到1080mpa级别，热处理态钢轨强度达到1280mpa级别，攀钢u78crv钢轨和包钢u76crre钢轨同属于国内强度级别最高的热轧和热处理钢轨。

2、铬元素的增加可以提高钢的淬透性并有二次硬化的作用，能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，同时可是使cct曲线向右移动，在相同冷速下能获得晶粒度更加细小的珠光体组织，钢轨钢的抗拉强度、屈服强度和硬度均有不同程度的提高。cr元素和fe能形成连续的固溶体，与碳形成多种碳化物，对钢的性能有明显的影响，尤其是钢的耐磨性。所以研发出含cr元素的出口钢轨材质，可抢占市场先机，为企业带来积极的社会效益。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种含cr元素的细晶粒钢轨的生产方法，本发明的目的是生产符合arema-2020标准的含cr元素的细晶粒的珠光体钢轨，提高钢轨的韧性塑性细化片层间距，获得性能优异的珠光体钢轨。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种含cr元素的细晶粒钢轨的生产方法，工艺流程：脱硫预处理铁水—150t顶底复吹转炉冶炼—lf精炼—vd真空脱气精炼—方坯连铸—加热—高压水除鳞—bd1粗轧—bd2粗轧—万能轧机轧制—在线热处理—矫直—探伤—加工—检查入库；其中：

4、铁水预处理采用镁基喷粉脱硫，入炉铁水s≤0.030％。转炉冶炼终点控制c>0.08％，出钢温度t>1610℃，控制p≤0.120％，出钢加入硅锰、锰铁和硅铁合金进行罐内脱氧合金化；

5、lf精炼采用硅钙钡脱氧，加入硅铁和铬铁合金，脱硫和微调化学成分；lf炉就位温度1545±50℃，加热时间22±5min，离位温度1580±50℃；vd真空度不大于0.10kpa，深真空处理时间≥15min，真空处理结束后软吹时间保证15min以上，软吹全程钢液表面无裸露；

6、浇铸铸坯尺寸为280㎜×380㎜；大方坯连铸机中间包覆盖剂采用钙镁质颗粒，结晶器采用低铝保护渣，全程保护浇铸，同步开启结晶器电磁搅拌和凝固末端轻压下模式。试制钢轨液相线温度为1464±50℃，过热度控制在27-31℃。全程恒拉速操作，拉速0.6-0.7m/min；

7、在万能轧制线轧制钢轨，钢轨轧制断面55-65n；连铸坯经三段步进式加热炉加热3-4小时后，在万能轧制线共轧制13道次，压缩比为13.1，轧制道次分配：bd1开坯3道次+bd2粗轧7道次+万能轧机3道次，bd1开轧温度1090℃～1150℃，终轧温度940℃-950℃；

8、轧制后的钢轨进入淬火机组进行全长热处理，热处理工序的控制要点是钢轨入、出淬火机组的温度区间和钢轨全长头尾温差，钢轨保证入口温度≤850℃、出口温度≤700℃，头尾温差要求≤50℃，淬火风压10-14kpa；待钢轨温度≤60℃进行全长矫直，超声波探伤合格后入库。

9、进一步的，所述轨钢按照质量百分比计包括以下元素组分：c：0.77-0.83％，s i:0.44-0.60％，mn:0.95-1.15％，cr:0.10-0.28％，p≤0.020％，s≤0.025％，其余为fe及不可避免的杂质。

10、进一步的，检验淬火钢轨全断面金相组织，每隔25米在轨头、轨腰、轨底、轨底角分别取样，取样检测结果一致性强，无明显差异，显微组织晶粒度8级，以细小珠光体为主，其余为微量的铁素体，未发现异常组织，。

11、进一步的，脱碳层深度最大0.25mm。

12、进一步的，lf炉就位温度1545℃，加热时间22min，离位温度1580℃。

13、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

14、检验淬火钢轨全断面金相组织，每隔25米在轨头、轨腰、轨底、轨底角分别取样，取样检测结果一致性强，无明显差异，显微组织晶粒度8级，以细小珠光体为主，其余为微量的铁素体，未发现异常组织，脱碳层深度最大0.25mm。且强度优异。

技术特征：

1.一种含cr元素的细晶粒钢轨的生产方法，其特征在于：工艺流程：脱硫预处理铁水—150t顶底复吹转炉冶炼—lf精炼—vd真空脱气精炼—方坯连铸—加热—高压水除鳞—bd1粗轧—bd2粗轧—万能轧机轧制—在线热处理—矫直—探伤—加工—检查入库；其中：

2.根据权利要求1所述的含cr元素的细晶粒钢轨的生产方法，其特征在于：所述轨钢按照质量百分比计包括以下元素组分：c：0.77-0.83％，si:0.44-0.60％，mn:0.95-1.15％，cr:0.10-0.28％，p≤0.020％，s≤0.025％，其余为fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的含cr元素的细晶粒钢轨的生产方法，其特征在于：检验淬火钢轨全断面金相组织，每隔25米在轨头、轨腰、轨底、轨底角分别取样，取样检测结果一致性强，无明显差异，显微组织晶粒度8级，以细小珠光体为主，其余为微量的铁素体，未发现异常组织。

4.根据权利要求1所述的含cr元素的细晶粒钢轨的生产方法，其特征在于：脱碳层深度最大0.25mm。

5.根据权利要求1所述的含cr元素的细晶粒钢轨的生产方法，其特征在于：lf炉就位温度1545℃，加热时间22min，离位温度1580℃。

技术总结本发明公开了一种含Cr元素的细晶粒钢轨的生产方法，工艺流程：脱硫预处理铁水—150t顶底复吹转炉冶炼—LF精炼—VD真空脱气精炼—方坯连铸—加热—高压水除鳞—BD1粗轧—BD2粗轧—万能轧机轧制—在线热处理—矫直—探伤—加工—检查入库。本发明的目的是提供一种含Cr元素的细晶粒钢轨的生产方法，本发明的目的是生产符合AREMA‑2020标准的含Cr元素的细晶粒的珠光体钢轨，提高钢轨的韧性塑性细化片层间距，获得性能优异的珠光体钢轨。技术研发人员：边影,薛虎东,赵桂英,王嘉伟,郑瑞,张凤明,王慧军,苏航,彭泽清受保护的技术使用者：包头钢铁（集团）有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13