本发明专利技术涉及制钢领域，具体地，涉及一种降低钢轨残余应力的方法，以及根据该方法得到的钢轨及其应用。所述降低钢轨残余应力的方法包括将轧制后所得钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位依次进行加速冷却、缓慢冷却和空冷，所述加速冷却的开冷温度为650‑950℃，冷却速度为2‑8℃/s，终冷温度为400‑600℃，所述缓慢冷却的冷却速度为0.1‑1.5℃/s，终冷温度为180‑300℃。本发明专利技术的方法能够在保证钢轨的拉伸性能的前提下有效降低钢轨的残余应力，提高平直度。本发明专利技术的钢轨特别适用于高速铁路。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制钢领域，具体地，涉及一种降低钢轨残余应力的方法，以及根据该方法得到的钢轨及其应用。
技术介绍
随着高速铁路的列车速度的提升，列车运行速率由90年代最高速100kg/h逐渐提升至如今200kg/h、250kg/h、300kg/h以及350km/h。列车速度的提高，以及乘客对列车乘坐舒适度的提高，对钢轨平直度和表面质量提出了更高的要求。现有提高钢轨平直度和表面质量的方法主要集中余钢轨轧制及矫直过程中，但并不能很好的降低钢轨的残余应力，同时较高的矫直力带来的是钢轨表面的擦伤和矫痕。因此，现有方法难以有效满足钢轨的生产要求，亟需一种降低钢轨残余应力的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的钢轨的残余应力较高、平直度和表面质量不够好的缺陷，提供一种降低钢轨残余应力的方法以及该方法得到的钢轨。本专利技术的钢轨具有较低的残余应力，平直度较高，表面质量较好，能更好地适用于平直度较高的高速铁路上的应用。本专利技术提供了一种降低钢轨残余应力的方法，该方法包括将轧制后所得钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位依次进行加速冷却、缓慢冷却和空冷，所述加速冷却的开冷温度为650-950℃，冷却速度为2-8℃/s，终冷温度为400-600℃，所述缓慢冷却的冷却速度为0.1-1.5℃/s，终冷温度为180-300℃。本专利技术还提供了本专利技术的方法得到的钢轨。本专利技术另外提供了本专利技术的钢轨在高速铁路上的应用。本专利技术的专利技术人在深入研究的过程中发现，对轧制后的钢轨进行特定的处理可以使钢轨的金相组织发生一定程度的变化从而能够大大地降低钢轨的残余应力，具体地，本专利技术的专利技术人发现，通过将轧制后所得钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位依次进行加速冷却、缓慢冷却和空冷，并控制加速冷却和缓慢冷却的条件，可以在保证钢轨的拉伸性能的前提下有效降低钢轨的残余应力，提高平直度。根据本专利技术一种优选的实施方式，当选用特定的钢轨成分组成时，能够在保证钢轨的拉伸性能的前提下进一步降低所得钢轨的残余应力。根据本专利技术另一种优选的实施方式，当在所述快速冷却和缓慢冷却的过程中采用全程导位矫直处理并控制全程导位矫直处理的条件时，能够进一步提高所得钢轨的平直度，从而更适合用于平直度较高的高速铁路。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种降低钢轨残余应力的方法，该方法包括将轧制后所得钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位依次进行加速冷却、缓慢冷却和空冷，所述加速冷却的开冷温度为650-950℃，冷却速度为2-8℃/s，终冷温度为400-600℃，所述缓慢冷却的冷却速度为0.1-1.5℃/s，终冷温度为180-300℃。本专利技术的专利技术人发现，当对轧制后所得钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位依次进行加速冷却、缓慢冷却和空冷时能够有效降低所得钢轨的残余应力。其原理可能包括以下因素。加速冷却的原理可能在于：当开冷温度高于950℃时，钢轨表层受到冷却介质的激冷，温度迅速降低；当开冷温度低于650℃时，由于距离相变点温度较近，过快的冷速将使钢轨表层及表层下方一定深度内产生贝氏体、马氏体等异常组织的风险显著增高，而异常组织的产生将使钢轨报废，造成严重损失。当冷却速度＜2℃/s时，在冷却初期，钢轨表层温度明显降低，持续一定时间后，由于心部热量的补充，表层温度不再降低，甚至升高，未达到加速冷却的目的；当冷却速度＞8.0℃/s时，轨头表层及表层下方一定深度内冷速过快，易于产生贝氏体、马氏体等异常组织，导致钢轨报废。当轨头踏面温度降至400-600℃时停止加速冷却并空冷至室温，进行该设定的原因是：为确保钢轨轨头的心部能够获得更优异的性能，要求心部尽可能在更大的过冷度下完成相变，一般来说，在实际生产中，轨头心部的温度难以用物理手段监控，需通过对表面温度监控并经换算后获得。当加速终冷温度＞600℃时，轨头心部热量将高于650℃，该温度为钢轨已发生相变或部分发生相变的温度，即相变未完成，如此时停止加速冷却，则来自轨腰部位的热量迅速向其扩散，导致温度升高，相变冷速降低，最终得到钢轨的综合性能偏低，未达到热处理的目的。当加速终冷温度＜400℃，此时，轨头全断面及轨底中心的相变已基本全部完成，继续施加强制冷却已无显著意义。缓慢冷却的原理可能在于：由于钢轨断面尺寸的不均匀性，在冷却过程中钢轨容易出现弯曲，造成残余应力增加。为减少钢轨在冷却过程中的弯曲，本专利技术在快速冷却之后增加了缓慢冷却的过程。在本专利技术中，优选地，所述加速冷却的开冷温度为700-900℃，冷却速度为3-6℃/s，终冷温度为450-550℃；更优选地，所述加速冷却的开冷温度为750-850℃，冷却速度为4.5-5.5℃/s，终冷温度为450-550℃。在本专利技术中，优选地，所述缓慢冷却的冷却速度为0.5-1℃/s，终冷温度为200-250℃；更优选地，所述缓慢冷却的冷却速度为0.6-0.8℃/s，终冷温度为210-230℃。在本专利技术中，由于钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位的形状结构的不同，它们在冷却的过程中会呈现出不同的冷却速度，该不同的冷却速度均应当落在上述加速冷却和缓慢冷却的冷却速度的范围内，本专利技术所述的开冷温度和终冷温度的测定均以轨头踏面中心的温度为基准。在本专利技术中，所述钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位所指的具体位置为本领域常规所指的位置，是本领域技术人员所公知的，例如，所述轨头踏面中心所指的区域为以轨头踏面上，沿钢轨延长方向的中心线为中心线，宽度为轨头踏面宽度的约三分之一的区域；所述轨头两侧指的是轨头部位的两侧位置；所述轨底中心所指的区域为在于铁路轨枕接触的轨底面上，与轨头踏面中心区域大致对应的区域。在本专利技术中，所述加速冷却的冷却介质没有特别的限定，使用本领域常规的冷却介质即可，例如可以为压缩空气和/或水雾混合气，其中所述水雾混合气可以为0.1-0.2MPa的风压配合200-350L/h的水量混合喷出的水雾混合气。在本专利技术中，所述缓慢冷却的冷却介质优选为压缩空气和/或水雾混合气，其中所述水雾混合气可以为0.015-0.03MPa的风压配合20-40L/h的水量混合喷出的水雾混合气。在本专利技术中，所述空冷即为空气冷却，即放置在常温下进行自然冷却，对此没有特比的限定。本专利技术的处理方法可以用于任何常规成分的钢轨并且均可以降低其残余应力。本专利技术的专利技术人发现，特定化学成分的钢轨能够具有相对于其他化学成分的钢轨更低的残余应力并且能够更适于本专利技术的处理方法，这种特定化学成分的钢轨例如为，以钢轨的总重量为基准，所述钢轨的化学成分可以包括0.71-0.82重量％的C、0.25-0.45重量％的Si、0.75-1.05重量％的Mn、0.03-0.15重量的V、≤0.030重量％的P、≤0.035重量％的S、≤0.1重量％的Al以及97.368-98.26重量％的Fe；优选地，以钢轨的总重量为基准，所述钢轨的化学成分包括0.72-0.80重量％的C、0.30-0.40重量％的Si、0.85-1.02重量％本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种降低钢轨残余应力的方法，该方法包括将轧制后所得钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位依次进行加速冷却、缓慢冷却和空冷，所述加速冷却的开冷温度为650‑950℃，冷却速度为2‑8℃/s，终冷温度为400‑600℃，所述缓慢冷却的冷却速度为0.1‑1.5℃/s，终冷温度为180‑300℃。
【技术特征摘要】
1.一种降低钢轨残余应力的方法，该方法包括将轧制后所得钢轨的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心部位依次进行加速冷却、缓慢冷却和空冷，所述加速冷却的开冷温度为650-950℃，冷却速度为2-8℃/s，终冷温度为400-600℃，所述缓慢冷却的冷却速度为0.1-1.5℃/s，终冷温度为180-300℃。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加速冷却的开冷温度为700-900℃，冷却速度为3-6℃/s，终冷温度为450-550℃。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述加速冷却的冷却介质为压缩空气和/或水雾混合气，优选为0.1-0.2MPa的风压配合200-350L/h的水量混合喷出的水雾混合气。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述缓慢冷却的冷却速度为0.5-1℃/s，终冷温度为200-250℃。5.根据权利要求1或4所述的方法，其中，所述缓慢冷却的冷却介质为压缩空气和/或水雾混合气，优选为0.015-0.03MPa的风压配合20-40L/h的水量混合喷出的水雾混合气。6.根据权利要求1所述的方法，其中，以钢轨的总重量为基准，所述钢轨的化学成分包括0.71-0.82重量％的C、0.25-0.45重量％的Si、0.75-1.05重量％的Mn、0.03-0.15重量的...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁俊，邹明，郭华，李大东，邓勇，韩振宇，汪渊，陈崇木，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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