本發(fā)明涉及一種冶金材料技術(shù)，具體說，涉及一種低成本耐磨鋼軌及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

鋼軌是鐵路交通運輸、地鐵軌道中的最重要組成部分之一，它的功用在于引導(dǎo)機車車輛的車輪前進，承受車輪的巨大壓力，并傳遞到軌枕上。鋼軌必須為車輪提供連續(xù)、平順和阻力最小的滾動表面。在電氣化鐵道或自動閉塞區(qū)段，鋼軌還可兼做軌道電路之用。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，交通運輸線路不斷增加，使得鐵路線路中鋼軌需求也不斷增大。

用于鐵路運輸?shù)匿撥壱哂辛己玫膹姸取㈨g性、橫截面硬度及耐磨耐腐蝕等力學(xué)性能。目前，用于鐵路交通中的鋼軌材料，基本上是tb/t2344-2012標準中各類鋼軌，在標準基礎(chǔ)上對微量元素的含量進行有效的控制。此外，根據(jù)鋼軌發(fā)展要求，采用在線余熱淬火、離線回火等熱處理方法提高鋼軌的綜合性能。生產(chǎn)的這一鋼軌材料僅能滿足標準基本性能要求。

但是，最近幾年鐵路鋪設(shè)、開通逐漸從平原地區(qū)轉(zhuǎn)向高原、從氣候宜人地方延伸至嚴寒地區(qū)，鋼軌使用環(huán)境更加復(fù)雜和惡劣，這就要求鋼軌能在更加苛刻的條件下進行工作，對其踏面硬度、韌性和耐腐性的要求更高。同時，鋼軌屬于不可替代型、事關(guān)生命安全的工業(yè)類產(chǎn)品，是鐵路運輸?shù)闹匾M成部分和損耗件，經(jīng)分別就中鐵物資公司的需求量進行統(tǒng)計，國內(nèi)年鋼軌需求約150萬噸左右。另據(jù)統(tǒng)計，國際市場每年穩(wěn)步增長，市場需求量不斷增長。所以，開發(fā)出具有優(yōu)良性能、低成本鋼軌具有非常重要的生產(chǎn)和經(jīng)濟意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種低成本耐磨鋼軌，具有很好的抗拉強度和踏面硬度。

技術(shù)方案如下：

一種低成本耐磨鋼軌，質(zhì)量百分的化學(xué)成分包括：c0.76～0.80％；si0.50～0.60％；mn1.10～1.25％；p≤0.025％；s≤0.025％；其余為fe和re。

進一步：材料的抗拉強度≥1175mpa，伸長率≥9，鋼軌踏面硬度≥320hb。

本發(fā)明所解決的另一個技術(shù)問題是提供一種低成本耐磨鋼軌的生產(chǎn)工藝，得到的耐磨鋼軌具有很好的抗拉強度和踏面硬度。

技術(shù)方案如下：

一種低成本耐磨鋼軌的生產(chǎn)工藝，包括冶煉和軋制，轉(zhuǎn)爐冶煉采用無鋁脫氧合金化，全過程按精煉正常吹氬，真空度≤0.10kpa，深真空時間≥15min，過熱度δt≤30℃；軋制過程中，加熱預(yù)熱段溫度不低于800℃，出爐溫度為不低于1100℃，開軋溫度1060℃～1130℃，終軋溫度910～940℃；得到的低成本耐磨鋼軌，質(zhì)量百分的化學(xué)成分包括：c0.76～0.80％；si0.50～0.60％；mn1.10～1.25％；p≤0.025％；s≤0.025％；其余為fe和re。

進一步：冶煉后連鑄坯化學(xué)成分包括：c0.77～0.79％，si0.54～0.56％，mn1.13～1.19％，p0.014～0.019％，s0.003～0.007％，v0.003～0.004％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)效果包括：

本發(fā)明利用c元素提高鋼軌強度的作用，通過在線余熱淬火技術(shù)，合金設(shè)計成分和降低鋼軌中添加的si、mn合金元素，在此軋制工藝下能提高鋼軌的抗拉強度、伸長率、踏面硬度、耐磨等性能。用其生產(chǎn)的耐磨鋼軌，具有很好的抗拉強度和踏面硬度。

本發(fā)明的低成本耐磨鋼軌具有獨特的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)效率高、成本低，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟效益好，適合于大規(guī)模生產(chǎn)，具有良好的推廣價值。

本發(fā)明從鋼種化學(xué)成分上降低合金加入量，從生產(chǎn)加熱、軋制等工序減少能耗，具有節(jié)能環(huán)保等特點。

具體實施方式

下面參考示例實施方式對本發(fā)明技術(shù)方案作詳細說明。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

本發(fā)明利用包鋼自有礦石和生產(chǎn)鋼軌獨有裝備的特性，冶煉具有良好強度和韌性配比及優(yōu)異的耐磨性能鋼軌，使其可應(yīng)用到高強、高硬、地面工況復(fù)雜等環(huán)境中。

低成本耐磨鋼軌的生產(chǎn)工藝，整體上包括冶煉和軋制，其中冶煉包括：轉(zhuǎn)爐冶煉→lf精煉→vd→連鑄，具體包括以下步驟：

轉(zhuǎn)爐冶煉采用無鋁脫氧合金化，全過程按精煉正常吹氬；真空度≤0.10kpa，深真空時間≥15min，過熱度δt≤30℃。

連鑄坯化學(xué)成分如表1所示。

表1各實例成分(質(zhì)量百分數(shù)/％)

鋼軌軋制工藝為：方坯→鋸切→加熱→bd1軋制→bd2軋制→ccs萬能軋機連軋→在線余熱淬火→鋸切→冷卻→切頭尾→矯直→檢查→包裝→過磅→入庫。

其方坯加熱預(yù)熱段溫度不低于800℃；出爐溫度為不低于1100℃，開軋溫度1060℃～1130℃，終軋溫度910～940℃。

得到的低成本耐磨鋼軌，其質(zhì)量百分的化學(xué)成分包括：c0.76～0.80％；si0.50～0.60％；mn1.10～1.25％；p≤0.025％；s≤0.025％；其余為fe和re，質(zhì)量分數(shù)共計為100％。

該材料中所添加的主要合金元素si、mn使鋼軌提高強度能力，該鋼材中c成分設(shè)計與fe有較大的固溶度，具有固溶強化作用，提高鋼材的強度和硬度。mn擴大奧氏體相區(qū)，增加鋼的過冷奧氏體的穩(wěn)定性，顯著提高鋼的淬透性。si降低奧氏體到鐵素體轉(zhuǎn)變速度，提高鋼的強度、彈性和抗回火穩(wěn)定性；此外，包鋼礦石原料中含天然的re元素，雖然在成品軌中含量無法檢測到具體級度，但含稀土礦石生產(chǎn)中具有控制冶煉過程中硫化物的形態(tài)作用，形成稀土的硫氧化合物并減少其他金屬硫化合物的形成，這種新的硫化合物在軋制過程中不變形或很小，使得鋼材中的晶粒得到細化，此外，稀土能提高鋼材的抗氧化和耐蝕性。

軋制后鋼材試樣性能：抗拉強度≥1175mpa，伸長率≥9，鋼軌踏面硬度≥320hb。

其中拉伸試樣規(guī)格為，直徑d0＝10mm，標距l(xiāng)o＝5do。踏面硬度在鋼軌上隨機取樣，試樣長度250mm，軌頭頂面磨去0.5mm，測試點5個，進行布氏硬度測試，計算平均值。試驗溫度為20℃土5℃。實驗結(jié)果如表2所示。

表2各實例力學(xué)性能

從2可以看出，各實例具有良好強度、韌性及力學(xué)性能，用其生產(chǎn)的鋼軌具有很好的耐磨性。各項性能滿足相關(guān)技術(shù)標準要求和特殊環(huán)境條件下鐵路線路對鋼軌的性能要求。

本發(fā)明所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當理解，上述實施例不限于任何前述的細節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。