【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种屈强比大于0.7的高强度钢轨及其生产方法，属于钢轨生产领域。
技术介绍
1、铁路运输作为我国中长距离、集中、快捷、安全、低耗、环保的运输形式，占据着十分重要的地位。尤其是近年来，随着交通、能源、人口资源压力的不断增大，铁路运输在高速度、高效率、安全性、舒适性和大运量等方面，有着航空、航海和汽车公路运输无法比拟的优势，同时在资源保护、能源消耗以及减少环境污染等方面更符合健康高效的要求。铁路运输在世界范围内呈现出蓬勃发展的强劲势头，而作为铁路建设的核心部件之一的钢轨，其质量和使用性能对铁路运行安全有着重要影响。
2、随着铁路运营朝着高速重载方向发展，车辆轴重增加，速度提高，钢轨与车轮之间由于滚动接触疲劳而引起的失效破坏变得越来越严重，钢轨在使用过程中表现出来的以鱼鳞伤损为主的滚动接触疲劳呈现增多的趋势。钢轨鱼鳞伤损会进一步发展为剥离脱落、掉块，甚至发展为核伤导致钢轨断裂，严重制约着钢轨的使用寿命和威胁列车行车安全。
3、轮轨接触过程中，钢轨受到切向力和法向力共同作用，轨头材料内部会出现最大剪切应力分布，特别是在小曲线半径区域，最大剪切应力超过钢轨材料的屈服强度极限后，钢轨材料发生应力-应变循环的棘齿形滞回效应，材料出现微量塑性变形并形成加工硬化，随着塑性变形的不断累积，材料加工硬化到一定程度，出现塑性耗竭，出现不可逆转的塑性流动，导致钢轨出现微裂纹，最终发展成为滚动接触疲劳伤损。
4、钢轨屈服强度是决定滚动接触疲劳伤损的关键因素，目前行业内普遍采用在线热处理工艺来生产热处理钢轨，
5、cn 1793403a提供了一种珠光体类热处理钢轨及其生产方法，其化学成分按重量百分比包括：c：0.70％～0.95％、si：0.20％～1.10％、mn：0.50％～1.50％、v：0.01％～0.20％、cr：0.15％～1.20％、p：≤0.035％、s：≤0.035％和al：≤0.005％。该方法包括以下步骤：1)冶炼，2)浇铸并轧制，3)从650～880℃以1～10℃/s的冷速冷却到400～500℃或将冷却到室温的钢轨钢，先加热到850～1100℃后，再自然冷却到650～880℃，以1～10℃/s的冷速冷却到400～500℃，停止冷却，4)自然放置，生产出来的钢轨具有良好的耐磨性。该技术未涉及具体轧制工艺，而合理的轧制温度和工艺可以提高屈服强度，提高屈强比。
6、cn 102220545a提供了一种耐磨性和塑性优良的高碳高强热处理钢轨及生产方法，高碳高强热处理钢轨化学成分按重量百分比包括：c：0.80％～1.20％、si：0.20％～1.20％、mn：0.20％～1.60％、cr：0.15％～1.20％、v：0.01％～0.20％、ti：0.002％～0.050％、p≤0.030％、s≤0.030％、al≤0.010％、n≤0.0100％，其余为铁和不可避免的杂质；轧制后热态钢轨余温为680～900℃，以1.5～10℃/s的冷速将钢轨冷却到400～500℃，再自然冷却至室温，钢轨抗拉强度≥1330mpa，延伸率≥9％，轨头硬度≥380hb，硬化层深度为25mm以上，组织为细珠光体，具有优良的耐磨性和塑性，能满足重载铁路的使用要求。该技术采用轧后加速快速冷却工艺来提高钢轨硬度和耐磨性，未涉及屈服强度和屈强比的合理控制，钢轨屈强比低导致钢轨容易出现滚动接触疲劳伤损等问题。
7、上述技术主要偏重于通过在线热处理工艺提高钢轨的抗拉强度和硬度，对于钢轨屈服强度的提升均未涉及，屈服强度是影响钢轨滚动接触疲劳微裂纹萌生的重要因素，高屈强比对于提高钢轨使用性能，降低滚动接触疲劳伤损具有重要意义，因此，亟需开发一种具有高屈强比的高强度钢轨。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对目前铁路运量增加轴重增大所带来的钢轨滚动接触疲劳伤损增多的问题，提供一种屈强比大于0.7的高强度钢轨及其生产方法，通过合理设置化学成分以及冶炼、轧制和热处理工艺，实现钢轨屈服强度的稳定控制，得到高屈强比的高强度钢轨，提高钢轨的综合使用性能和使用寿命，满足铁路发展需求。
2、本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
3、一种屈强比大于0.7的高强度钢轨，以钢轨的总重量为基准，所述钢轨的化学成分包括c 0.72～0.84％、si 0.20～0.80％、mn 0.80～1.20％、nb 0.04～0.09％、ti 0.05～0.10％、cr0.2～0.5％、b 0.002～0.006％、p≤0.025％、s≤0.025％，n 0.005～0.008％，h≤0.00015％，其余为fe和不可避免的杂质。
4、进一步优选地，所述屈强比大于0.7的高强度钢轨的化学成分包括c 0.75～0.84％、si0.35～0.70％、mn 0.85～1.15％、nb 0.04～0.08％、ti 0.05～0.09％、cr 0.25～0.45％、b0.003～0.006％、p≤0.015％、s≤0.01％，n 0.005～0.007％，h≤0.00015％，其余为fe和不可避免的杂质。
5、上述屈强比大于0.7的高强度钢轨的生产方法，包括转炉冶炼、lf精炼、真空处理、连铸、铸坯加热、轧制、加速冷却、矫直等工艺，其特征在于包括如下过程：
6、采用步进梁加热炉进行铸坯加热，加热温度1180～1240℃，保温时间160～200min；钢轨进入万能轧机的温度为910～940℃，精轧阶段压缩比≥2.6，终轧温度为800～830℃；对轧后钢轨进行在线加速冷却，开始冷却温度为680～700℃，冷却速度为1～3℃/s，待钢轨表面冷却至600℃时，停止加速冷却进入保温通道进行缓冷，冷却速度≤0.3℃/s，待钢轨表面温度降低至500℃以下时，空冷至室温，进行矫直后得到成品钢轨。
7、进一步地，铁水脱硫采用喷镁粉脱硫工艺，出站铁水硫含量≤0.005％。
8、进一步地，转炉冶炼采用顶底复吹工艺，并控制出钢碳含量为0.06～0.45％，终渣碱度≥2.5，出钢1/3左右加入合金材料等炼钢原料，出钢2/3前加完，转炉出钢后随钢流加入活性石灰≥380kg(此处活性石灰≥380kg是指一炉钢水(120吨左右)中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种屈强比大于0.7的高强度钢轨，其特征在于：所述高强度钢轨的化学成分包括C0.72～0.84％、Si 0.20～0.80％、Mn 0.80～1.20％、Nb 0.04～0.09％、Ti 0.05～0.10％、Cr0.2～0.5％、B 0.002～0.006％、P≤0.025％、S≤0.025％，N 0.005～0.008％，H≤0.00015％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.权利要求1所述的一种屈强比大于0.7的高强度钢轨的生产方法，包括冶炼、精炼、真空处理、连铸、铸坯加热、轧制、加速冷却的工艺，其特征在于：采用步进梁加热炉进行铸坯加热，加热温度1180～1240℃，保温时间160～200min；钢轨进入万能轧机的温度为910～940℃，精轧阶段压缩比≥2.6，终轧温度为800～830℃；对轧后钢轨进行在线加速冷却，开始冷却温度为680～700℃，冷却速度为1～3℃/s，待钢轨表面冷却至600℃时，停止加速冷却进入保温通道进行缓冷，冷却速度≤0.3℃/s，待钢轨表面温度降低至500℃以下时，空冷至室温，进行矫直后得到成品钢轨。
3.根据权利要求2
4.根据权利要求2所述的一种屈强比大于0.7的高强度钢轨的生产方法，其特征在于：冶炼为转炉冶炼，采用顶底复吹工艺，并控制出钢碳含量为0.06～0.45％，终渣碱度≥2.5，出钢1/3左右加入合金材料，出钢2/3前加完，转炉出钢后随钢流加入活性石灰≥380kg/炉。
5.根据权利要求2所述的一种屈强比大于0.7的高强度钢轨的生产方法，其特征在于：精炼为LF精炼，炉渣碱度控制在1.8～2.4，精炼时间≥30min，精炼过程全程吹氩。
6.根据权利要求2所述的一种屈强比大于0.7的高强度钢轨的生产方法，其特征在于：真空处理采用RH深真空度处理，底吹氩气压力0.40～0.55MPa，软吹时间为8～12min，真空度≤100pa；连铸过程采用大罐长水口和结晶器浸入式水口保护浇注。
7.根据权利要求2所述的一种屈强比大于0.7的高强度钢轨的生产方法，其特征在于：所述加速冷却的冷却介质为本领域常用的冷却介质，包括但不限于水、聚合物溶液、油、压缩空气、水雾或者油雾混合气。
8.权利要求1所述高强度钢轨或者权利要求2～7中任一项生产的高强度钢轨，其特征在于：所述高强度钢轨的金相组织为珠光体和铁素体，珠光体片层间距为110～150nm，抗拉强度≥1200MPa，屈服强度≥860MPa，延伸率≥12％，屈强比≥0.7。
9.权利要求1所述高强度钢轨或者权利要求2～7中任一项生产的高强度钢轨，其特征在于：所述高强度钢轨的金相组织为珠光体和铁素体，珠光体片层间距为120～150nm，抗拉强度≥1250MPa，屈服强度≥930MPa，延伸率≥12％，屈强比≥0.7。
...【技术特征摘要】
1.一种屈强比大于0.7的高强度钢轨，其特征在于：所述高强度钢轨的化学成分包括c0.72～0.84％、si 0.20～0.80％、mn 0.80～1.20％、nb 0.04～0.09％、ti 0.05～0.10％、cr0.2～0.5％、b 0.002～0.006％、p≤0.025％、s≤0.025％，n 0.005～0.008％，h≤0.00015％，其余为fe和不可避免的杂质。
2.权利要求1所述的一种屈强比大于0.7的高强度钢轨的生产方法，包括冶炼、精炼、真空处理、连铸、铸坯加热、轧制、加速冷却的工艺，其特征在于：采用步进梁加热炉进行铸坯加热，加热温度1180～1240℃，保温时间160～200min；钢轨进入万能轧机的温度为910～940℃，精轧阶段压缩比≥2.6，终轧温度为800～830℃；对轧后钢轨进行在线加速冷却，开始冷却温度为680～700℃，冷却速度为1～3℃/s，待钢轨表面冷却至600℃时，停止加速冷却进入保温通道进行缓冷，冷却速度≤0.3℃/s，待钢轨表面温度降低至500℃以下时，空冷至室温，进行矫直后得到成品钢轨。
3.根据权利要求2所述的一种屈强比大于0.7的高强度钢轨的生产方法，其特征在于：冶炼前包括铁水脱硫步骤，采用喷镁粉脱硫工艺，出站铁水硫含量≤0.005％。
4.根据权利要求2所述的一种屈强比大于0.7的高强度钢轨的生产方法，其特征在于：冶炼为转炉冶炼，采用顶底复吹工艺，并控制出钢碳含量为0.0...
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