[发明专利]一种连铸过程中喷涂钛合金生产高速耐蚀钢轨的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢轨生产技术领域，尤其涉及一种连铸过程中喷涂钛合金生产高速耐蚀钢轨的方法。

背景技术

随着国内外高铁的发展，高铁建设及高铁线路维护对钢轨内在和表面质量提出了更高的要求。高速铁路用钢轨在隧道或是沿海环境中，钢轨腐蚀已成为一个较为突出的问题，也成为钢轨伤损下道的主要原因。由于钢轨使用的安全及经济性，无法添加过多的防腐合金元素，只能以碳素或是微合金钢轨进行生产供货，利用钢轨基体无法进行有效的防腐。目前，国内外钢轨生产厂家主要以钢轨表面喷涂隔离剂进行防腐，但钢轨耐蚀性能或是环保问题不理想。

高速铁路用钢轨在铺设使用过程中，需对钢轨踏面进行预打磨处理，既修磨了钢轨表面，也要修磨表面脱碳层，以减少钢轨波磨现象。钢轨表层过深的脱碳层，带来的是打磨的困难及成本。为减少钢轨打磨深度，铁路总公司曾要求钢轨出厂脱碳层深度≤0.3mm，但国内钢轨生产厂家成材率较低，最终仍以钢轨出厂脱碳层深度≤0.5mm验收。因此，降低脱碳层成为另一高速铁路用钢轨难题。

由于高铁列车轴重轻，运行速度较快，因此高速铁路用钢轨要求以强度降低的U71Mn热轧态供货，钢轨强度为现有钢种最低，但要求韧塑性较高。

发明内容

为克服现有高速铁路用钢轨在耐蚀和防脱碳方面存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种以钢坯喷涂钛合金物质，并对钢轨钢坯进行复合轧制，以提高钢轨表层耐蚀和降低脱碳层深度的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种连铸过程中喷涂钛合金生产高速耐蚀钢轨的方法，包括以下步骤：

a、炼钢，对钢轨钢采用低S入炉铁水和高碱度精炼渣，增碳剂采用无烟煤，LF加热过程中使用发泡剂，防止钢液与空气接触；

b、浇注，浇注全程进行保护浇注，浇注后的铸坯进入缓冷坑缓冷；

c、等离子熔覆，待浇注后的铸坯钢坯温度介于800-1200℃时，采用等离子熔覆方式对钢坯全断面喷涂钛合金；

d、轧制，对熔覆有钛合金的钢坯进行加热炉加热后再采用轧制机进行轧制，得到具有耐蚀功能的高速铁路用钢轨。

进一步的是，在炼钢过程中保证S的含量低于0.015％。

进一步的是，在轧制前采取防脱碳涂层对钢坯表面进行涂敷，保护钢坯表层熔覆层。

本发明的有益效果是：首先在炼钢和浇注环节提高了钢液的纯净度，同时避免了与空气接触，减少碳的溢出，其次在轧制前采用等离子熔覆方式对钢坯全断面喷涂钛合金，一方面避免了加热过程中钢坯表面与空气接触导致的脱碳，另一方面能够起到很好的防蚀作用，最终得到的钢轨脱碳层深度明显降低，耐蚀性能提高，适用于国内外高铁线路。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

一种连铸过程中喷涂钛合金生产高速耐蚀钢轨的方法，包括以下步骤：

a、炼钢，对钢轨钢采用低S入炉铁水和高碱度精炼渣，增碳剂采用无烟煤，LF加热过程中使用发泡剂，防止钢液与空气接触；

b、浇注，浇注全程进行保护浇注，浇注后的铸坯进入缓冷坑缓冷；

c、等离子熔覆，待浇注后的铸坯钢坯温度介于800-1200℃时，采用等离子熔覆方式对钢坯全断面喷涂钛合金；

d、轧制，对熔覆有钛合金的钢坯进行加热炉加热后再采用轧制机进行轧制，得到具有耐蚀功能的高速铁路用钢轨。

传统的钢轨脱碳层较厚，主要是由于浇注和轧制过程中，钢轨表面的碳元素与空气中的氧发生反应生成了二氧化碳等气体外溢。本发明从多个方面进行了改进，首先减少了钢液中的S，并采用高碱度精炼渣，可以有效提高钢的延展性和韧性，便于后续轧制，在LF加热过程中使用发泡剂，使钢液与空气隔离，避免空气中的有害元素进入钢液，也防止钢液中的元素外溢；然后在浇注环节采用保护浇注，也是为了防止与空气接触发生反应，保护浇注的具体方式可以采用真空或气体保护浇注；最后，最为关键的是采用等离子熔覆方式对钢坯全断面喷涂钛合金，为了达到最佳的熔覆效果，应该等钢坯的温度介于800-1200℃时进行，喷涂的钛合金层能够有效的将钢坯与外界空气隔离，降低了钢坯在加热轧制过程中碳元素的外溢，也就减少了脱碳层的厚度，同时熔覆的钛合金层性质较稳定，具有很好的耐蚀效果，提高了钢轨的性能。

根据多次试验对比，结合高速铁路用钢轨对强度的要求，当钢液中的S含量低于0.015％时，钢轨能够达到所要求的延展性和韧性。