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CN107739775A - 连铸过程中喷涂铬合金的高速耐蚀用钢轨生产方法 - Google Patents

连铸过程中喷涂铬合金的高速耐蚀用钢轨生产方法 Download PDF

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CN107739775A
CN107739775A CN201711046278.2A CN201711046278A CN107739775A CN 107739775 A CN107739775 A CN 107739775A CN 201711046278 A CN201711046278 A CN 201711046278A CN 107739775 A CN107739775 A CN 107739775A
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steel
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evanohm
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袁俊
郭华
邹明
陈崇木
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Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明公开的是钢轨生产技术领域的一种连铸过程中喷涂铬合金的高速耐蚀用钢轨生产方法，采用低S入炉铁水和高碱度精炼渣进行炼钢，采用无烟煤作为增碳剂，LF加热过程中使用发泡剂；将炼钢得到的钢水进行浇注，浇注全程进行保护浇注，浇注后的铸坯进入缓冷坑缓冷；用高碳铬铁合金作为熔覆粉末对连铸后的钢坯进行等离子熔覆，熔覆后的钢坯加热至1100‑1300℃后，采用复合轧制方法将熔覆合金材料与钢轨钢基体材料紧密结合。本发明的有益效果是：使钢轨表层碳含量为正偏析，脱碳层深度较浅及表层富含耐蚀性能优良的铬铁合金材质，从而显著提高钢轨表层耐蚀和降低脱碳层深度的连铸过程中喷涂铬合金的高速耐蚀用钢轨生产方法。

Description

连铸过程中喷涂铬合金的高速耐蚀用钢轨生产方法
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铬合金的高速耐蚀用钢轨生产方法。
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
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以使钢轨表层碳含量为正偏析，脱碳层深度较浅及表层富含耐蚀性能优良的铬铁合金材质，从而显著提高钢轨表层耐蚀和降低脱碳层深度的连铸过程中喷涂铬合金的高速耐蚀用钢轨生产方法。
本发明解决其技术问题所采用的连铸过程中喷涂铬合金的高速耐蚀用钢轨生产方法，采用低S入炉铁水和高碱度精炼渣进行炼钢，采用无烟煤作为增碳剂，LF加热过程中使用发泡剂；将炼钢得到的钢水进行浇注，浇注全程进行保护浇注，浇注后的铸坯进入缓冷坑缓冷；用高碳铬铁合金作为熔覆粉末对连铸后的钢坯进行等离子熔覆，熔覆后的钢坯加热至1100-1300℃后，采用复合轧制方法将熔覆合金材料与钢轨钢基体材料紧密结合。
进一步的是，在轧制之前采取防脱碳涂层对钢坯表面进行涂敷。
进一步的是，低S入炉铁水中S的含量低于0.015％。
本发明的有益效果是：本申请通过无烟煤作为增碳剂，LF加热过程中使用发泡剂提高了钢液在炼钢和浇注环节的纯净度，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喷涂高碳铬铁合金，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，适用性强。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明所采用的连铸过程中喷涂铬合金的高速耐蚀用钢轨生产方法，采用低S入炉铁水和高碱度精炼渣进行炼钢，采用无烟煤作为增碳剂，LF加热过程中使用发泡剂；将炼钢得到的钢水进行浇注，浇注全程进行保护浇注，防止与空气接触，吸入过多的N；浇注后的铸坯进入缓冷坑缓冷；浇注后的铸坯钢坯温度介于800-1200℃时，用高碳铬铁合金作为熔覆粉末对连铸后的钢坯进行等离子熔覆，熔覆后的钢坯加热至1100℃至1300℃后，采用复合轧制方法将熔覆合金材料与钢轨钢基体材料紧密结合。
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。本发明通过减少钢液中的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；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；用高碳铬铁合金作为熔覆粉末对连铸后的钢坯进行等离子熔覆，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，喷涂的高碳铬铁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。
在轧制之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。敷的防脱碳涂层一方面能够对脱碳层的出现起到一定抑制作用，另一方面对钛合金熔覆层起到保护作用，避免在轧制过程中熔覆层脱落。
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。
采用本方法制造的钢轨表层富含耐蚀元素及富碳，提高了钢轨表层耐蚀性能及降低了钢轨表层的脱碳层深度。钢轨钢碳含量为0.3-0.7％，抗拉强度500-900MPa，延伸率≥10％，脱碳层深度≤0.3mm，耐腐蚀性能优异。
以下通过实施例和对比例对本发明作进一步说明。
实施例一：
本发明实施例以及相应的对比例均选用以下钢轨化学成分。
表1实施例和对比例钢轨化学成分/％
本发明中的对比例采用与实施例相同的化学成分、加热、轧制及在线热处理工艺。
采用本发明的方法对钢坯进行等离子熔覆处理，其中1#至5#为不同的涂层厚度，6#为对比例，未进行等离子处理。随后，6支试样采用相同的加热、轧制及在线热处理工艺生产，
表2实施例及对比例钢坯熔覆厚度
按照TB/T 2344-2012要求，分别对6支钢轨试样进行轨头脱碳层深度检验，检验结果如表3所示。
表3实施例及对比例钢轨脱碳层深度
分别按照GB/T 19746和TB/T 2375标准在实施例和对比例钢轨中进行周期浸润加速腐蚀试验，腐蚀剂为2％的NaCl溶液，腐蚀时间200h，试验结果见表4所示。
表4本发明实施例及对比例钢轨轨头磨损
本发明同时选取了相同化学成分的钢轨进行对比，在实施例中，所采用的五种处理方式均为本发明中的方法。表1至表4的对比结果表明，通过对钢坯进行等离子熔覆处理，钢轨脱碳层深度明显降低，耐蚀性能提高。
综上所述，本发明中耐腐蚀高速铁路用钢轨的生产方法提供了一种有用于提高钢轨耐蚀性能的同时，降低了钢轨轨头脱碳层深度的有效方法，产品适用于国内外高铁线路。

Claims (3)

1.连铸过程中喷涂铬合金的高速耐蚀用钢轨生产方法，其特征在于：采用低S入炉铁水和高碱度精炼渣进行炼钢，采用无烟煤作为增碳剂，LF加热过程中使用发泡剂；将炼钢得到的钢水进行浇注，浇注全程进行保护浇注，浇注后的铸坯进入缓冷坑缓冷；用高碳铬铁合金作为熔覆粉末对连铸后的钢坯进行等离子熔覆，熔覆后的钢坯加热至1100-1300℃后，采用复合轧制方法将熔覆合金材料与钢轨钢基体材料紧密结合。
2.如权利要求1所述的连铸过程中喷涂铬合金的高速耐蚀用钢轨生产方法，其特征是：在轧制之前采取防脱碳涂层对钢坯表面进行涂敷。
3.如权利要求1所述的连铸过程中喷涂铬合金的高速耐蚀用钢轨生产方法，其特征是：低S入炉铁水中S的含量低于0.015％。
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