[发明专利]一种能减少热轧钢轨踏面脱碳深度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢轨的轧制方法，具体地属于一种能减少热轧钢轨踏面脱碳深度的方法。 

背景技术

由于重轨钢含碳量高，钢坯加热过程氧化、脱碳较严重。钢轨脱碳将使其性能降低 ，如机械性能下降、硬度降低、耐磨性差和疲劳强度降低等。钢轨踏面脱碳层厚薄直接影响火车行车安全，钢轨踏面脱碳后，其与列车车轮接触面就变得非常软，一是会使的钢轨变得不耐磨，二是会使钢轨表面变得不平滑,这对要求平顺性高的客运专线或高速铁路尤为重要。因此要求钢轨踏面脱碳层要尽可能的薄（标准要求≤0.5mm）。 

以前大部分厂家都使用推钢式加热炉，而现在大部分都采用计算机控制的步进梁式加热炉，与推钢式加热炉相比较，步进梁式加热炉操作灵活，能够控制钢坯在加热炉内不同位置处的加热时间，对产量波动、品种规格变化以及因换辊检修或临时事故所造成的停轧待轧等具有更大的适应性，同时钢坯在加热炉内多面受热 (三面或四面受热)，可缩短加热时间 50％，能够实现快速加热，对加热易脱碳钢是十分有利的。但是在实际生产中仅仅改变加热方式仍然免不了脱碳层超标或接近标准上限。 

为了尽量降低钢轨踏面脱碳层厚度，国内外都进行较深入的研究。 

经检索：由周清跃、张银花等人在（中国铁道科学、2003年第六期）撰写的“国产PD3钢轨与进口钢轨材质性能的对比研究”指出：国外生产重轨时在严格控制加热时间和温度的情况下，采取在加热的钢坯上涂抹防脱碳的油漆，脱碳层大部分控制在0.1mm以内，少数情况达到0.20～0.30mm。此种方法缺点一是增加生产成本，二是所涂抹油漆在生产过程中燃烧污染环境。 

由陈永、孙浩等在（钢铁.2002(9)-52-22）撰写的“重轨钢坯加热工艺优化研究”以及由陈永、梅东生在（中国金属学会第一届青年学术年会,0021001-486-490）撰写的“攀钢高速铁路钢轨钢加热技术及效果”指出：通过优化钢坯的加热工艺、完善加热炉热工制度，使得钢坯加热温度波动由原来的±40℃减至±20℃，断面温差由65℃减至45℃以内，使得重轨脱碳层深度由0.35～0.82mm降至0.20～0.50mm。此方法缺点是工艺控制难度极大，脱碳层厚度存在超标风险。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种能使重轨踏面脱碳层深度小于0.2mm，从而提高合格率及列车行车安全性的能减少热轧钢轨踏面脱碳深度的方法。 

实现上述目的的措施： 

一种能减少热轧钢轨踏面脱碳深度的方法：

采用步进式加热炉进行加热，并控制：加热一段的空燃比在1.1~1.7，二段的空燃比在0.75~1.05，均热段的空燃比在0.55~0.74；

重轨轨头部分的脱碳层深度按照以下公式确定：

  

式中：d—重轨轨头部分的脱碳层深度，单位：mm；

D—钢坯的脱碳层深度，单位：mm；

h—重轨的高度，单位：mm；

H—钢坯的高度，单位：mm；

λ—由坯料到轧制成件的延伸系数，其与钢轨断面尺寸有关；

η—比例常数，根据实测数据进行回归处理，取值为6.225；

加热工艺按以下步骤及方式进行：

1）在开始加热的10~15分钟内，在加热速率为8~13℃/分钟下加热到140~150℃，并在此温度下保温2~6分钟；

2）在加热速率为13~18℃/分钟下，在18~23分钟的加热时间内加热到440~450℃，并在此温度下保温1~5分钟；

3）在加热速率为30~70℃/分钟下，在3~7分钟的加热时间内加热到580~620℃，并在此温度下保温1~5分钟；

4）在加热速率为60~100℃/分钟下，在6~10分钟的加热时间内加热到950~1000℃，并在此温度下保温20~25分钟；

5）在加热速率为10~15℃/分钟下，在20-25分钟的加热时间内加热到不低于1200℃。

本发明中主要工序的作用