[其他]减小辊压矫直钢轨内应力的方法

说明书

在适当地校正过的轧辊中热轧钢轨钢制造的钢轨，在轧制工序之后在冷床上由空气将其冷却至室温，但是因为在轨头和轨底部的质量和表面积之比例不同，因此钢轨在冷却期间要发生变形。由于对钢轨直线性的要求，所以钢轨必须在辊式矫直机上矫直，必要时还要用矫正压力机再矫直，见弗里茨·法斯特拉（Fritz    Fastenrath）著，威廉·恩斯特和桑（Wilhelm    Ernst    &    Son）编辑的德国手册“钢轨”1977年，第113、114页。

在辊压矫直的期间，整根钢轨部件塑性变形。由于在整根钢轨断面各种的变形值不同，在矫直后的钢轨中产生了内应力，钢轨的工作表面和底部的下表面在矫直工序中承受的负荷最大，内应力沿纵向是正的，也就是说存在内部拉应力。（参看上面所述手册第37页。）

所述的内应力可以达到钢轨屈服点的50%或更多些。

在钢轨工作时，内应力上还要迭加上由轮子所产生的弯曲拉应力以及由于钢轨在低温时的冷却及收缩所产生的纵向拉应力。因此在钢轨具有表面裂缝，如由于静应力或动应力而产生的疲劳裂纹的情况下，存在于钢轨中的内部拉应力，降低了钢轨的断裂强度。（克虏伯公司技术部1981年第39期工作报告第33至44页）。

为了降低在钢轨头部和底部的内部拉应力，钢轨可以进行拉伸矫直（DE-OS3223346）或可控制地冷却并水平矫直（DE-PS1942929）。但这一工艺方法在工艺上比较困难（拉伸矫直），而且在某些情况中，高速公共运输所要求的直线性难以精确地调整（拉伸矫直，可控制地冷却并水平矫直），因此由于经济上和实用性的原因，这些工艺方法不能令人满意。

减小轨头及底部内应力的其它方法为正火处理。

根据在提高的温度下正火消除内应力的技术措施在施佩林格出版社1956年出版的胡德列门特（Houdremont）所著的“特种钢技术手册”中第238页至240页中作了介绍。所述的工艺方法是一个热处理方法，该热处理是在温度范围自大约200～700℃对钢轨进行退火，包括接着进行的缓慢冷却。因为内应力的分解是通过流水作业形成的，此流水作业从开始的高温阶段直至运出钢轨为止。此处将内应力减少到很低的剩余值，约20～60N/mm²，只是通过对流水作业的工序给予足够的时间加以保证。由于这一原因钢轨退火处理实际上需要几个小时。“克虏伯技术通报”的公司报告1981年第39期中第33页介绍一种在550℃温度下，六小时的处理方法。

本发明的目的是推荐一种减小辊压矫直后的钢轨头部和底部内应力的有效和价廉的热处理方法，而且该方法可以置于普通的钢轨生产过程中去。

该任务是这样加以解决的，钢轨以0.2m/min至1m/s的速度在加热设备前部的滚道上连续地输送，相应的钢轨传送周期为1至300s/m，在此期间，仅仅钢轨的腹板部分被加热至退火温度，在达到这一温度之后钢轨被冷却至室温。

钢轨腹板的加热可以采用燃烧器或感应的方法。

钢轨在加热装置前部的传送速度取决于所选用的加热装置的能力。

本发明的过程与现有的正火过程不同，钢轨不是整个地被加温，而仅仅是加温其腹板部分。因而热处理时间很短，价格低廉。如果加热装置的能力是足够大的，热处理一根30米长的钢轨仅需30秒，而正火所需的时间为几小时。

在施行本发明的热处理方法之后，在工作面和底面上的内应力基本消除了。作为一个实例，下表给出了具有抗拉强度为1230N/mm²的、辊压矫直的高强度UIC60钢轨，在对其腹板部分加热至300、400、500或680℃后的内应力。钢轨的成分为C0.72%，Si0.70%，Mn1.1%，Cr0.94%，V0.12%，Al0.025%。图1按比例给出了所述钢轨剖面的各部分，即头部、被加热的腹板部分2及底部3。

表

品级为S1200的UIC60钢轨的内应力

其中：

（+）表示拉应力

（-）表示压应力

可以看出，通过对腹板部分的加热，纵向内应力减小至小于50N/mm²。在较高的加热温度下在工作表面甚至出现轻度的压应力。在加热到300℃时工作表面的内部应力仍未消除。