專利名稱：一種減小鋼軌脫碳層厚度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼軌軋制技術領域，更具體地講，涉及一種減小鋼軌脫碳層厚度的方法。
背景技術：
國內外研究表明，鋼軌鋼的脫碳層厚度對鋼軌的使用效果具有直接影響。因此，相關國內外鋼軌標準對脫碳層厚度要求是< 0. 50mm。同時從使用角度出發(fā)，要求脫碳層厚度 (或者，也可被稱為深度)越小越好。與其它大多數鋼鐵材料一樣，鋼軌屬于一種高溫加工產品，其在高溫加工、生產過程中，不可避免地會在產品表面形成一定厚度的脫碳層。當前國內均是采用長380毫米、寬280毫米的矩形方坯生產60kg/m鋼軌。在生產過程中，如果加熱氣氛、加熱溫度和加熱時間控制不合理，例如在微氧化氣氛加熱條件下，當加熱時間達到7小時時，成品鋼軌的脫碳層厚度將達到0. 70mm，這遠遠超過鋼軌鋼對其脫碳層厚度的標準要求。此外，在現有技術中，通常采用氣氛控制(氧化氣氛或還原氣氛)來控制鋼軌的脫碳層厚度。具體來講，在流水化工藝流程中，多個鋼坯以均勻的速度(例如，步進速度)連續(xù)通過加熱爐的預熱段、加熱段和均熱段，從而實現對鋼坯的加熱同時控制鋼坯的脫碳層厚度。然而，為了保證脫碳層厚度50mm，其加熱時間通常不能過長(例如，在4個小時內)。因此，當后續(xù)工藝出現異常情況而需要將鋼坯保溫在加熱爐中時，上述方法就難以實現將脫碳層厚度控制為< 0. 50mm。此外，在現有技術中，采用連鑄方坯軋制鋼軌時，通常在保證性能的情況下，要求壓縮比不能低于9。壓縮比是指方坯橫斷面積與鋼軌橫斷面積之比。按照軋制理論，壓縮比越大，軋件越容易產生劈頭現象，從而造成軋件沖擊設備，使生產無法正常進行，因此，通常壓縮比不能超過15。

發(fā)明內容
針對現有技術存在的上述問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠在確保生產過程中軋件不出現劈頭現象的情況下，將鋼軌的脫碳層厚度減小至0. 50mm以下的方法。此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種當軋制工藝出現特殊情況而需要將鋼坯的加熱時間延長(例如，延長至5小時或7小時)時，也能夠順利將鋼軌脫碳層厚度減小至0.50mm以下的方法。本發(fā)明的方法可用于生產具有脫碳層厚度不超過0. 50mm的U71Mn鋼軌。本發(fā)明提供了一種減小鋼軌脫碳層厚度的方法。所述方法包括依次對鋼坯進行加熱、開坯軋制和萬能軋制的步驟，其中，所述加熱步驟將鋼坯的溫度加熱至大于或等于 1220°C并小于或等于1250°C的范圍內，所述加熱步驟的加熱時間不大于7小時，并且在所述加熱步驟中，在鋼坯溫度小于或等于800°C時，將空氣過剩系數控制為1. 10 1. 15，在鋼坯溫度大于800°C并小于1200°C時，將空氣過剩系數控制為0. 95 1. 00，在鋼坯溫度大于或等于1200°C時，將空氣過剩系數控制為0. 90 0. 95 ；將所述萬能軋制步驟的壓縮比控制為 2. 70 2. 75。根據本發(fā)明的減小鋼軌脫碳層厚度的方法，其中，所述鋼坯為方坯，其尺寸可以為 450mmX 360mm、380mmX 280mm 或 325mmX 280mm ；所述鋼軌的規(guī)格可以為 60kg/m、75kg/m、 50kg/m 或 43kg/m。根據本發(fā)明的減小鋼軌脫碳層厚度的方法，其中，在所述鋼坯為方坯且鋼坯的尺寸為450mmX360mm、所述鋼軌的規(guī)格為60kg/m的情況下，可以將所述開坯軋制步驟的壓縮比控制為7. 40 7. 53。根據本發(fā)明的減小鋼軌脫碳層厚度的方法，其中，所述加熱步驟的加熱時間可以為大于或等于5小時。根據本發(fā)明的減小鋼軌脫碳層厚度的方法，其中，所述加熱步驟可以通過在預熱段將鋼坯的溫度控制為小于或等于800°c、在加熱段將鋼坯的溫度控制為大于800°C并小于1200°C以及在均熱段將鋼坯的溫度控制為大于或等于1200°C來實現。與現有技術相比，本發(fā)明的減小鋼軌脫碳層厚度的方法的有益效果包括能夠在確保生產過程中軋件不出現劈頭現象的情況下，將鋼軌的脫碳層厚度減小至0. 50mm以下； 當軋制工藝出現特殊情況而需要將鋼坯的加熱時間延長(例如，延長至5小時或7小時) 時，也能夠順利將鋼軌的脫碳層厚度控制在0. 50mm以下，因此，本發(fā)明的方法的適應性更強。


圖1為根據本發(fā)明示例實施例的加熱鋼坯的示意圖。
具體實施例方式在下文中，將結合附圖和示例性實施例來詳細描述本發(fā)明的減小鋼軌脫碳層厚度的方法。尤其適合于生產具有脫碳層不大于0. 50mm的U71Mn鋼軌。根據本發(fā)明的減小鋼軌脫碳層厚度的方法包括依次對鋼坯進行加熱、開坯軋制和萬能軋制的步驟，其中，所述加熱步驟將鋼坯的溫度加熱至大于或等于1220°C并小于或等于1250°C的范圍內，所述加熱步驟的加熱時間不大于7小時，并且在所述加熱步驟中，在鋼坯溫度小于或等于800°C時，將空氣過剩系數控制為1. 10 1. 15，在鋼坯溫度大于800°C并小于1200°C時，將空氣過剩系數控制為0. 95 1. 00，在鋼坯溫度大于或等于1200°C時，將空氣過剩系數控制為0. 90 0. 95 ；將所述萬能軋制步驟的壓縮比控制為2. 70 2. 75。在本發(fā)明中，在加熱步驟將鋼坯的目標溫度設置為1220°C 1250°C，是為了滿足后續(xù)的開坯軋制和萬能軋制步驟對鋼坯溫度的要求。在加熱步驟中，在鋼坯溫度小于或等于80(TC時，將空氣過剩系數控制為1. 10 1. 15，能夠實現在弱氧化氣氛下預熱鋼坯，同時具有中和加熱段和均熱段還原氣氛，保護加熱裝備作用；在鋼坯溫度大于800°C并小于 1200°C時，將空氣過剩系數控制為0. 95 1. 00,能夠實現在弱還原氣氛下預熱鋼坯；在鋼坯溫度大于或等于1200°C時，將空氣過剩系數控制為0. 90 0. 95，能夠實現在弱還原氣氛下預熱鋼坯，使鋼坯整體溫度趨于一致。在本發(fā)明的方法中，當所述加熱步驟的加熱時間大于7小時可能會出現因加熱時間過長而導致鋼軌的脫碳層厚度大于0. 50mm的情況，因此， 將所述加熱步驟的加熱時間控制為不大于7小時。因此，當軋制工藝出現特殊情況而需要將鋼坯的加熱時間延長(例如，延長至5小時或7小時)時，本發(fā)明的方法也能夠順利生產出脫碳層厚度不超過0. 50mm的鋼軌。通常，將超過理論空氣量多供給的空氣量稱為過剩空氣量，并把實際空氣量Va與理論空氣量Vatl之比定義為空氣過剩系數α，其中，單位重量燃料完全燃燒時所需要的空氣量，稱為理論空氣量。在本發(fā)明中，空氣過剩系數是指實際空氣量與諸如煤氣、重油等燃料所消耗的理論空氣量的比值。此外，發(fā)明人經過多次試驗發(fā)現，通常軋件最容易在萬能軋制步驟產生劈頭現象， 因此，在本發(fā)明的方法中，將所述萬能軋制步驟的壓縮比控制為2. 70 2. 75，從而能夠避免軋件在萬能軋制步驟出現劈頭現象。此外，在本發(fā)明的方法的一個實施例中，所述加熱步驟可通過在加熱爐的預熱段將鋼坯的溫度控制為小于或等于800°C并將空氣過剩系數控制為1. 10 1. 15、在加熱爐的加熱段將鋼坯的溫度控制為大于800°C并小于1200°C并將空氣過剩系數控制為0. 95 1.00以及在加熱爐的均熱段將鋼坯的溫度控制為大于或等于1200°C并將空氣過剩系數控制為0. 90 0.95來實現。此外，在本發(fā)明的方法中，所述鋼坯為方坯，其尺寸可以為450mmX360mm、 380mmX^0mm或325mmX^0mm等常用于軋制鋼軌的鋼坯，生產得到的鋼軌的規(guī)格可以為 60kg/m,75kg/m,50kg/m或43kg/m。本領域技術人員能夠根據鋼坯的尺寸和鋼軌的規(guī)格來確定壓縮比。例如，在所述鋼坯的尺寸為450mmX360mm、所述鋼軌的規(guī)格為60kg/m的情況下，軋制的壓縮比約為20. 3。在本發(fā)明的方法中，在所述鋼坯的尺寸為450mmX360mm、所述鋼軌的規(guī)格為60kg/m的情況下，將所述開坯軋制步驟的壓縮比控制為7. 40 7. 53，相應地的萬能軋制步驟的壓縮比為2. 70 2. 75，從而通過合理控制開坯軋制步驟的壓縮比和萬能軋制步驟的壓縮比，在避免軋件出現劈頭現象的情況下，制得了規(guī)格為60kg/m的U71Mn 鋼軌。在本發(fā)明中，所述U7 IMn鋼軌為國家標準GB2585-2007中的鐵路用熱軋鋼軌 U71Mn。其化學成分和主要力學性能要求如表1和表2所示。表lU71Mn鋼軌的化學成分要求(按重量百分比計)
CSiMnSPVNb0. 65-0. 760. 15-0. 351. 10-1. 40sS 0. 030sS 0. 030sS 0. 030sS 0. 010表2U71Mn鋼軌的主要力學性能要求
抗拉強度(N/mm2)斷后伸長率A/%不小于880不小于9 以下，將通過具體示例1至示例32來詳細說明本發(fā)明的方法。
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下面的示例1至32采用由預熱段、加熱段和均熱段組成的步進式加熱爐來實現本發(fā)明的方法的加熱步驟及氣氛控制；并采用開坯軋制機組和萬能軋制機組來分別實現本發(fā)明的方法的開坯軋制步驟和萬能軋制步驟。鋼坯的尺寸為450mmX360mm，鋼軌的規(guī)格為 60kg/m、75kg/m或50kg/m。圖1為根據本發(fā)明示例的加熱鋼坯的示意圖。如圖1所示，A 區(qū)、B區(qū)和C區(qū)分別為步進式加熱爐的預熱段、加熱段和均熱段，E為步進式加熱爐入口，F 為步進式加熱爐出口，G為450 X 360mm鋼坯。步進式加熱爐的步進速度為^iin/步。表3示出了示例1 32的加熱步驟參數及脫碳層厚度情況。在示例1至32中， 在步進式加熱爐的預熱段將鋼坯溫度控制為< 800°C，并將空氣過剩系數控制在1. 10 1. 15的范圍內；在步進式加熱爐的加熱段將鋼坯溫度控制在800 1200°C的范圍內，并將空氣過剩系數控制在0. 95 1. 00的范圍內；在步進式加熱爐的均熱段將鋼坯溫度控制為不小于1200°C并不大于鋼坯的目標溫度(即，1220 1250°C )，并且將空氣過剩系數控制在0.90 0.95的范圍內。然后，在1200 1050°C的溫度區(qū)間進行開坯軋制(也稱為BD 區(qū)粗軋)，接下來在1050 900°C的溫度區(qū)間進行萬能軋制(也稱為萬能區(qū)精軋)，最終形成具有脫碳層厚度不大于0. 50mm的60kg/m鋼軌。表3示例1 32的加熱步驟參數及脫碳層厚度
權利要求
1.一種減小鋼軌脫碳層厚度的方法，所述方法包括依次對鋼坯進行加熱、開坯軋制和萬能軋制的步驟，其特征在于，所述加熱步驟將鋼坯的溫度加熱至大于或等于1220°c并小于或等于1250°C的范圍內，所述加熱步驟的加熱時間不大于7小時，并且在所述加熱步驟中，在鋼坯溫度小于或等于800°C時，將空氣過剩系數控制為1. 10 1. 15，在鋼坯溫度大于800°C并小于1200°C時， 將空氣過剩系數控制為0. 95 1. 00，在鋼坯溫度大于或等于1200°C時，將空氣過剩系數控制為0. 90 0. 95 ；將所述萬能軋制步驟的壓縮比控制為2. 70 2. 75。
2.根據權利要求1所述的減小鋼軌脫碳層厚度的方法，其特征在于，所述鋼坯為方坯， 其尺寸為 450mmX 360mm、380mmX ^Omm 或 325mmX ^Omm ；所述鋼軌的規(guī)格為 60kg/m、75kg/ m、50kg/m 或 43kg/m。
3.根據權利要求1所述的減小鋼軌脫碳層厚度的方法，其特征在于，在所述鋼坯為方坯且鋼坯的尺寸為450mmX 360mm、所述鋼軌的規(guī)格為60kg/m的情況下，將所述開坯軋制步驟的壓縮比控制為7. 40 7. 53。
4.根據權利要求1所述的減小鋼軌脫碳層厚度的方法，其特征在于，所述加熱步驟的加熱時間為大于或等于5小時。
5.根據權利要求1所述的減小鋼軌脫碳層厚度的方法，其特征在于，所述加熱步驟通過在預熱段將鋼坯的溫度控制為小于或等于800°C、在加熱段將鋼坯的溫度控制為大于 800°C并小于1200°C以及在均熱段將鋼坯的溫度控制為大于或等于1200°C來實現。
6.根據權利要求1所述的減小鋼軌脫碳層厚度的方法，其特征在于，所述鋼軌為U71Mn 鋼軌。
7.根據權利要求1至6中任意一項所述的減小鋼軌脫碳層厚度的方法，其特征在于，所述脫碳層厚度不大于0. 50mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種減小鋼軌脫碳層厚度的方法。所述方法包括依次對鋼坯進行加熱、開坯軋制和萬能軋制的步驟，加熱步驟將鋼坯的溫度加熱至1220℃～1250℃的范圍內，加熱時間不大于7小時，并且在加熱步驟中，在鋼坯溫度不大于800℃時，將空氣過剩系數控制為1.10～1.15，在鋼坯溫度為800℃～1200℃時，將空氣過剩系數控制為0.95～1.00，在鋼坯溫度不小于1200℃時，將空氣過剩系數控制為0.90～0.95；將所述萬能軋制步驟的壓縮比控制為2.70～2.75。本發(fā)明的方法能夠在確保生產過程中軋件不出現劈頭現象的情況下，將鋼軌的脫碳層厚度減小至0.50mm以下，并且本發(fā)明具有更好的適應性。
文檔編號C21D9/04GK102399959SQ201110367248
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權日2011年11月18日
發(fā)明者王代文, 趙文, 鄧勇, 鄒明, 郭華, 韓振宇 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司