一种高速铁路用60AT2-60kg/mU75VH钢轨跟端热处理方法与流程

本发明涉及钢轨热处理领域，尤其涉及一种高速铁路用60at2-60kg/m u75vh钢轨跟端热处理方法。

背景技术：

1、道岔是高速铁路轨道结构的薄弱环节，是限制列车通过速度的关键部分。随着高速铁路及重载线路承重情况的不断发展，在线热处理钢轨尖轨跟端光带不良已成为高速铁路道岔轨件常见危害之一，线路中时有跟端压塌发生，跟端压塌主要与在线热处理钢轨跟端与母材连接部位热影响区有关，热影响区轨顶面硬度远低于钢轨原材硬度。铁路运输线路上对于道岔跟端的耐磨性要求更高，因此提高高速铁路道岔尖轨跟端软化区的质量和使用寿命意义重大。

2、高速铁路道岔的尖轨采用非对称对面60at2钢轨制造，前端部分进行切削加工，使用时与基本轨或翼轨密贴，实现引导列车平稳过渡运行。跟端通常采用锻压成型加工成标准60kg/m断面轨型，由于60at2钢轨跟端经高温模锻后，其金相组织为粗片状的珠光体，其强度、硬度较低，无法与母材相匹配，难以满足线路服役要求，为了细化异型钢轨的珠光体组织，恢复钢轨跟端锻压区域性能，需重新对钢轨跟端锻压区域进行感应正火热处理。本发明针对高速铁路用60at2-u75vh钢轨尖轨跟端锻压区域热处理的发明，采用钢轨全断面加热及轨头顶面、轨头侧面喷风冷却处理的工艺，生产的60at2尖轨跟端力学性能及金相组织均满足《tb/t2344.3-2018钢轨第3部分：异型钢轨》的标准要求。

3、申请号为201310431374.4的专利，公开了钢轨压型跟端段热处理装置及热处理方法，该专利主要涉及了一种钢轨压型跟端段热处理装置，并未对钢轨压型跟端段的热处理工艺、方法、材质及性能等重要指标进行说明。本发明是高速铁路用60at2-60kg/m u75vh钢轨跟端锻压区域的热处理方法，提供了60at2-60kg/m u75vh钢轨不同位置处的加热温度、加热时间、冷却速度、冷却位置等关键参数，并结合不同实施例下钢轨组织性能，得到的异型钢轨跟端锻压区域、热影响区域与母材强度、硬度、韧性相匹配。

4、申请号为201910277768.6的专利，公开了一种钢轨跟端锻压段的热处理方法，对跟端锻压段的钢轨加热至850-950℃后，轨头喷风冷却至350-500℃，该专利轨头喷风冷却温度在350-500℃之间，过低的冷却温度导致钢轨出现异常组织和成型段钢轨硬度超标等问题，且较宽的冷却范围不适用于专利的推广和应用。本发明对异型钢轨的成型段、过渡段及热影响区分别单独喷风处理，通过控制不同位置处(成型段、过渡段及热影响区)的冷却速度和终冷温度，从而达到异型钢轨跟端锻压区域、热影响区域与母材力学性能相匹配，可以满足高速铁路对道岔尖轨的平直度、耐磨性等要求。

5、申请号为201610148350.1的专利，公开了一种应用于钢轨生产加工技术，将钢轨跟端加热至1050℃-1250℃之间，风冷至400℃-450℃之间，该专利只针对尖轨跟端过渡段进行的发明，对主要影响尖轨跟端组织和性能的热影响区及成型段并未说明，且该专利未提及钢质及性能指标。本发明针对高速铁路用60at2-60kg/m u75vh钢轨的成型段、过渡段及热影响区分别单独喷风处理，保证了异型钢轨各段硬度均满足标准要求的前提下，使异型轨与母材达到优良的硬度匹配。本专利提供的生产技术，生产难度低、通用性强，适合批量生产及应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高速铁路用60at2-60kg/m u75vh钢轨跟端热处理方法，结合本方法可有效的提高高速铁路用60at2钢轨跟端锻制成60kg/m钢轨异型部分各项力学性能，解决钢轨跟端锻制后强度、硬度偏低、晶粒粗大及易出现异常组织等问题，使钢轨成型跟端经热处理后的性能与原材匹配，满足高速铁路对道岔尖轨跟端的平直度、耐磨性等要求。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种高速铁路用60at2-60kg/m u75vh钢轨跟端热处理方法，60at2-60kg/mu75vh钢轨跟端热处理工艺流程为：上料→跟端部位进入加热炉→中频感应加热→到温停止加热→跟端部位进入冷却装置→轨头喷风冷却→到温停止冷却→空冷至室温；具体包括：

4、1)将锻制的60at2-60kg/m u75vh钢轨跟端锻压区域及影响区域放置到中频感应加热器进行感应加热，感应加热加热区域长度在800-900mm之间，且保证锻后异型钢轨热处理的加热区长度大于锻造区域长度；

5、2)将60at2-60kg/m u75vh钢轨跟端锻造态异型钢轨由室温加热到900-980℃，加热时间控制在240-300s；钢轨跟端加热到900-980℃目标温度后，降低加热功率，使加热区域在目标温度范围内保温20-30s；

6、3)高温的60at2-60kg/m u75vh钢轨跟端部位进入到冷却装置，对跟端进行喷风加速冷却处理，主要针对轨头顶面、轨头侧面进行喷风冷却，喷风冷却部位超过加热部位60mm以上；

7、4)60at2-60kg/m u75vh钢轨跟端由成形段、过渡段、热影响区构成，其中钢轨成形段长度450mm，过渡段长度150mm、热影响区长度100-200mm，分别对钢轨三段区域进行单独控制冷却处理；

8、5)成型段及过渡段冷却工艺：轨头顶面风压为0.10-0.20mpa，轨头侧面风压为0.07-0.15mpakpa，轨头冷却速度2.0-3.0℃/s，将成型段轨头由900-980℃控制冷却至450-500℃，返温温度控制在540-590℃；

9、6)热影响区冷却工艺：轨头顶面风压为0.20-0.30mpa，轨头侧面风压为0.10-0.20mpa，轨头冷却速度3.0-5.0℃/s，将热影响区轨头由900-980℃控制冷却至420-480℃，返温温度控制在490-520℃；

10、7)60at2-60kg/m u75vh钢轨跟端热处理区域不同位置控制冷却达到目标温度后，空冷至室温。

11、进一步的，60at2-u75vh钢轨母材以c、s i、mn、v为主要强化元素，钢轨化学成分的重量百分比为c：0.71-0.80％，si：0.50-0.80％，mn：0.75-1.05％，v：0.04-0.12％，p≤0.025％，s≤0.025％，al：≤0.010％，其余为fe及不可避免的杂质。

12、进一步的，钢轨母材生产流程为：铁水预处理→复吹转炉冶炼→lf精炼→vd真空脱气→大方坯连铸→钢坯加热→高精度轧制→在线热处理→复合矫直→探伤。

13、进一步的，在与成型段轨端距离580-620mm位置的跟端进行高温锻制，60at2断面钢轨经2-3次模锻成60kg/m钢轨。

14、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

15、基于以上
技术实现要素：
，得到的60at2-60kg/m u75vh钢轨跟端部分：成型段抗拉强度rm≥1200mpa，断后伸长率a≥12.0％；成型段、过渡段及热影响区的轨顶面硬度在340-360hbw之间；成型段、过渡段距表面3mm(a1、b1、c1)横断面硬度均≥37.0hrc，距表面15mm(a5、b5、c5)横断面硬度均≥36.0hrc；成型段、过渡段显微组织与母材类型一致，均为典型的珠光体加少量铁素体组织，不存在异常组织，全部力学性能及金相组织均满足标准要求。

16、本发明针对60at2钢轨跟端锻制60kg/m异型钢轨跟端热处理冷却过程中，对成型段、过渡段及热影响区分别单独喷风处理，通过控制60at2-60kg/m u75vh钢轨跟端不同位置的冷却速度，有效的改善了异型钢轨跟端经高温模锻后与母材的组织及性能差异，从而使锻制的异型钢轨跟端区域与母材强度、硬度、韧性相匹配，并满足标准的要求。结合本方法可有效的提高高速铁路用60at2钢轨跟端锻制成60kg/m钢轨异型部分各项力学性能，解决钢轨跟端锻制后强度、硬度偏低、晶粒粗大及易出现异常组织等问题，使钢轨成型跟端经热处理后的性能与原材匹配，满足高速铁路对道岔尖轨跟端的平直度、耐磨性等要求，保证列车在60at2-60kg/m u75vh异型钢轨线路间安全平稳的运行。