[其他]一種制造特級耐磨合金鋼軌的方法

無效

• 申請號: 85100652
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100652B
• 公開（公告）日: 1987-12-16
• 發明（設計）人: 劉寶升;張炎慶
• 申請（專利權）人: 鞍山鋼鐵公司;鞍鋼鋼鐵研究所
• 主分類號: E01B5/02
• 分類號: E01B5/02;C22C38/04
• 代理公司: 鞍山鋼鐵公司專利事務所
• 代理人: 趙長芳

本發明涉及一種制造鐵路用強度為1078兆帕特級耐磨合金鋼軌的方法。

鋼軌是鐵路上部建筑的主要構件之一。根據使用條件，鋼軌必須具備足夠的耐磨、耐壓和耐疲勞性能。目前鋼軌普遍存在的最嚴重的問題是材質不耐磨、不耐壓，特別是使用在曲線上的鋼軌，外線嚴重側面磨損，內線軌頭壓寬，使軌距出現超差現象，不僅增加了維修工作量，而且影響行車安全。研究結果表明，鋼軌的使用性能主要是隨著強度的提高而得到改善，因此可以用提高強度的方法使鋼軌承擔更為嚴峻的工作條件。但是，由于抗拉強度為882兆帕級的碳錳鋼軌的組織已經達到了共析組織，不能再提高鋼軌的強度。

為此，國內外主要采用兩種途徑：一種是通過對鋼軌的熱處理以改善鋼軌的性能。例如，日本昭55-125231特許公開提供了兩種成分為C：0.55-0.85%，Si：0.50-1.20%，Mn：0.80-1.50%，Al：0.005-0.05%或C：0.55-0.85%，Si：0.50-1.20%，Mn：0.50-1.20%，Al：0.005-0.05%，Cr：0.20-0.90%，Nb：0.004-0.01%但Mn+Cr≤1.60%，經采取不同的熱處理方法，使其軌頭抗拉強度達到1176兆帕。美國專利4375995介紹“一種制造良好可焊性高強鋼軌的方法”，也是采用調質處理，將含有C：0.65-0.85%，Si：0.5-1.20%，Mn：0.50-1.50%，Al：0.005-0.050%，Nb（或Ti）：0.004-0.050%，（或者另外含有Cr：0.20-0.90%但Mn+Cr＜1.6%），鋼軌經淬火后，其淬硬層深度達10毫米以上，從而使強度達到1176兆帕。上述方法由于增加了熱處理工藝，因此相應增加了設備和再加熱中的能源，使其成本提高且工藝復雜化。

另一種途徑是加入合金元素來進一步強化鋼的組織。很多國家都結合本國資源研制了含有不同合金的特級耐磨鋼軌。如美國《化學文摘》Vol.97（1982）第224頁摘錄加拿大《冶金季刊》（Vol.21，No.1，1982）第17頁關于“對鋼軌的耐用性日益需要”的文章中介紹的高強鋼軌的成分是：C0.70-0.80%，Mn0.50-0.70%，Cr0.50-0.70%，Mo0.21-0.26%，V0.08-0.12%。在1972年倫敦鋼軌鋼會議論文中提到西德克虜伯鋼鐵公司研制了一種鉻錳特級鋼制造的新型鋼軌，其成份為：C0.65-0.80%，Si0.30-0.90%，Mn0.80-1.30%，Cr0.70-1.20%。英、法、蘇等國亦均以鉻為主再添加其他錳、鉬、釩等元素，國外幾乎凡不含鉻而又未經熱處理的鋼軌，其強度均達不到1078兆帕。

實踐證明，含鉻、鉬、釩的特級耐磨鋼軌是成功的，這對于美、蘇等鉻資源豐富的國家是適合的，鉬的價格昂貴，我國鉻的資源缺乏，使鋼軌的成本增加較多。

眾所周知，硅是資源最豐富而且價格最低廉的元素，錳的價格也比較便宜，因此采用硅、錳作為加入元素是一種適合國情的選擇。

隨著鐵路貨運強度的增加，要求車量的軸重和行車速度必需與之相適應，尤其在小半徑曲線地段急需鋪設特級耐磨合金鋼軌。

本發明的目的在于提供一種化學成分資源豐富，制造成本低而綜合性能好，極限強度可達到1078兆帕以上的特級耐磨合金鋼軌的生產工藝方法。

本發明鋼軌的化學成分按重量百分數含量為：C0.65-0.82%，Mn1.10-1.70%，Si0.60-1.65%，V0.06-0.15%，P、S≤0.04%，其余為鐵和雜質。其中以C0.72-0.80%，Mn1.20-1.55%，Si1.20-1.45%，V0.08-0.12%為好。優先推薦的最佳配比為：C0.76%，Mn1.38%，Si1.25%，V0.10%，P、S≤0.04%。

與國外合金鋼軌的合金元素含量相比，本發明大膽采用高硅、高錳且加入一定量的釩的方法以強化鋼的組織，提高鋼軌的性能，形成硅錳釩合金系列。一般來說，鋼軌鋼中錳含量過高會使鋼軌對白點敏感，易造成鋼軌缺陷。當硅含量超過1.0%時，鋼的塑、韌性呈下降趨勢，降低鋼軌的性能。碳來源于鐵水，硅、錳、釩是作為合金元素加入的。

本發明鋼軌除嚴格按普通鋼軌的現行生產工藝操作外，要求脫氧劑進行烘烤。爐前采用硅錳合金和錳鐵脫氧。爐后加硅鐵、鋁和釩鐵。采用含鈣和鋁總量小于1.50%的硅鐵，一部分在出鋼前放在罐底，另一部分在出鋼過程中加入。出鋼溫度控制在1590-1605℃。