技术摘要：
本发明公开了一种贝马复相组织耐腐蚀钢轨的生产方法，依次包括冶炼、连铸、加热炉加热、开坯、粗轧、中轧、精轧、冷却和矫直、在线控冷热处理；整个轧制过程中，钢坯的加热温度要控制在1100‑1125℃，钢轨的精轧终轧温度控制在850‑890℃。这种方法生产的钢轨，表面形 全部
背景技术：
随着我国铁路事业的发展，钢轨的需求日益增长。我国地域广大，各地的气候自然 条件差距巨大。特别是在气候潮湿的沿海和隧道频繁的山区，在钢轨使用过程中，受到周围 环境的影响，尤其是受周围大气、海洋潮汐等因素的共同作用下，使钢轨在使用不久就发生 各种腐蚀，在钢轨表面出现锈蚀、麻点、脱皮等影响钢轨使用的缺陷，这些缺陷的发生发展 降低了钢轨的使用寿命。这一问题不仅在我国发生，也是困扰世界铁路发展的一大障碍。 钢轨的耐腐蚀，目前主要通过提高材料本身的耐腐蚀性进行解决，主要手段是降 低C含量，通过Cr、Ni、Mo、Cu等元素的合金化设计来实现。例如 CN107130171A的“一种中低 碳高强度高韧耐腐蚀贝氏体钢、钢轨及制备方法”，除了用Cr、Ni、Mo、Cu外，还要控制Ni/Cu> 1.8。而CN108531833A的“一种耐腐蚀高强韧耐磨贝氏体钢轨及其生产方法”，在前述合金元 素基础上还要添加B、Nb、Sb。CN109182820A的“一种搞湿热与腐蚀环境的轨道交通用贝氏体 钢轨轮及其制程方法”，更是还要添加W、V、Nb、B.然而，合金化设计对材料的影响是复杂的， 材料的强度、韧性、硬度等均与合金元素及其含量有关，而且影响产品的经济性。 另一种途径是，通过改进钢轨钢的冶炼、轧制和精整工艺，使钢的晶粒细化，提高 其组织的致密度来改善其耐腐蚀性。 北京特冶工贸有限公司，经过多年的研究、试验，开发出了BTF贝氏体钢及钢轨，为 了在降低碳含量而不影响其强度和综合性能，在钢中加进了合金元素Ni、Mo、Cr，这样保证 了BTF钢具有超高强度和良好韧性，同时使该钢具有贝马复相组织。这一钢种成分设计在国 内外具有独创性，它比传统的钢轨钢采用Cu合金性能更优越。该钢种通过控轧控冷，使奥氏 体转变成为细小的贝氏体板条，并通过Ni、Mo等合金元素的析出强化，使其屈服强度和抗涨 强度大幅提高，钢的韧性大大改善。经过在大秦线等线路试用，钢轨的强度、韧性、硬度、抗 腐蚀等综合性能，均满足了重载、曲线的铁路要求，并优于传统的钢轨，而低合金也带来了 经济优势。 北京特冶工贸有限公司在多年的钢轨研制和生产过程中发现，由于钢轨生产过程 中无论怎么进行除鳞处理，很快就会有氧化层出现，而通过对工艺的改进和控制，利用表层 氧化特点，也可以达到提高钢轨耐腐蚀性的效果，经过在钢轨生产工艺上进行了多项创新， 并得到本发明。
技术实现要素：
本发明的目的在于，针对BTF贝马复相组织钢轨，提供一种耐腐蚀的生产方法，是 通过对钢轨生产工艺进行改进和控制，在生产过程中控制钢轨表面的氧化，使钢轨表面形 成致密的氧化层(膜)，可以阻止或延缓钢轨的腐蚀。 为了实现上述目的，本发明提供的贝马复相组织耐腐蚀钢轨的生产方法，依次包 3 CN 111593182 A 说 明 书 2/3 页 括冶炼、连铸、加热炉加热、开坯、粗轧、中轧、精轧、冷却和矫直、在线控冷热处理；整个轧制 过程中，钢坯的加热温度要控制在1100-1125℃，钢轨的精轧终轧温度控制在850-890℃，优 选875-890℃。 所述的贝马复相组织钢轨，优先采用北京特冶工贸有限公司的BTF贝马复相组织 钢轨，包含20～50％的贝氏体，40～70％的马氏体，其合金元素重量百分含量为冶炼合金成 份为C 0.12-0.22，Mn 1.8-2.3，Si 0.6-1.2，Cr 0.5-1.0，Mo 0.25-0.45，Ni 0-0.38，其余 部分为Fe和不可避免的杂质元素。 虽然温度是影响表面氧化物成份的关键因素，但钢组织中的氧化物以及表面的碳 含量也是氧化腐蚀的重要影响因素，特别对氧化速度和温度的影响，也需要重视。因此，在 其他工序中，最好还要进行如下控制： 在所述冶炼和连铸过程中，通过真空脱气严格控制钢水中的O、N、H的含量为： 10ppm、2ppm、40ppm，对钢包和中间罐采用长水口，中间罐和结晶器采用侵入式水口，通过对 中间罐、结晶器采取保护渣对浇注全过程保护，防止钢水在浇注过程中被二次氧化，使钢中 夹杂物含量显著降低。同时在结晶器处安装电磁搅拌装置，在连铸末端对连铸坯进行轻压 下，改善铸坯内部和表面质量。 要严格控制加热炉内高温段炉内气氛，保持还原性气氛，即空气过剩系数在0.9- 1.0为好。这样即可减少钢坯表面脱碳，又有利于在炉内生成的氧化铁皮薄而致密。同时还 要控制钢坯在加热炉内高温段的停留时间，一般不要超过2.5 小时。 钢坯出炉后，进入开坯轧机前，要采用高压水对钢坯四面除鳞作业，防止氧化铁皮 在轧制过程中压入钢坯，形成轧痕、结巴等缺陷，同时也为在高温阶段钢坯表面形成新的氧 化铁皮创造条件。 在钢坯进入精轧机组前，要再次对轧件四面用高压水除鳞，这次除去的是在轧制 过程中新生的氧化铁皮，保证在轧后形成的氧化铁皮薄和致密。 进一步地，轧件在冷床冷却前要采取反向预弯，降低冷却时的弯曲变形量，以减轻 钢轨矫直压力。同时对钢轨的矫直采用轻压力矫直，保护钢轨表面生成的致密氧化层不产 生脱落或裂纹。 目前，贝氏体钢轨开坯前的加热温度一般1150-1300℃，精轧的终轧温度≥ 900 ℃。申请人在研究过程中发现，钢轨的加工过程中的氧化，产物为FeO、 Fe3O4、Fe2O3的混合 体。而当控制钢坯的加热温度要控制在<1150℃，钢轨的精轧终轧温度控制在<900℃，氧化 物是以Fe3O4为主，然而，加工过程中温度的影响是多方面的，例如轧制性能和金相组织，考 虑到BTF钢轨的生产工艺和金相组织，本发明采用钢坯的加热温度要控制在1100-1125℃， 钢轨的精轧终轧温度控制在850-890℃，然后再进行热处理以形成贝马复相组织，在钢轨表 面生成的是致密的Fe3O4为主的薄皮，其致密性阻止了氧、水等的侵入，阻止内部进一步被氧 化腐蚀，这是一种更为经济的提高钢轨耐腐蚀性的方法。
本发明公开了一种贝马复相组织耐腐蚀钢轨的生产方法，依次包括冶炼、连铸、加热炉加热、开坯、粗轧、中轧、精轧、冷却和矫直、在线控冷热处理；整个轧制过程中，钢坯的加热温度要控制在1100‑1125℃，钢轨的精轧终轧温度控制在850‑890℃。这种方法生产的钢轨，表面形 全部
背景技术：
随着我国铁路事业的发展，钢轨的需求日益增长。我国地域广大，各地的气候自然 条件差距巨大。特别是在气候潮湿的沿海和隧道频繁的山区，在钢轨使用过程中，受到周围 环境的影响，尤其是受周围大气、海洋潮汐等因素的共同作用下，使钢轨在使用不久就发生 各种腐蚀，在钢轨表面出现锈蚀、麻点、脱皮等影响钢轨使用的缺陷，这些缺陷的发生发展 降低了钢轨的使用寿命。这一问题不仅在我国发生，也是困扰世界铁路发展的一大障碍。 钢轨的耐腐蚀，目前主要通过提高材料本身的耐腐蚀性进行解决，主要手段是降 低C含量，通过Cr、Ni、Mo、Cu等元素的合金化设计来实现。例如 CN107130171A的“一种中低 碳高强度高韧耐腐蚀贝氏体钢、钢轨及制备方法”，除了用Cr、Ni、Mo、Cu外，还要控制Ni/Cu> 1.8。而CN108531833A的“一种耐腐蚀高强韧耐磨贝氏体钢轨及其生产方法”，在前述合金元 素基础上还要添加B、Nb、Sb。CN109182820A的“一种搞湿热与腐蚀环境的轨道交通用贝氏体 钢轨轮及其制程方法”，更是还要添加W、V、Nb、B.然而，合金化设计对材料的影响是复杂的， 材料的强度、韧性、硬度等均与合金元素及其含量有关，而且影响产品的经济性。 另一种途径是，通过改进钢轨钢的冶炼、轧制和精整工艺，使钢的晶粒细化，提高 其组织的致密度来改善其耐腐蚀性。 北京特冶工贸有限公司，经过多年的研究、试验，开发出了BTF贝氏体钢及钢轨，为 了在降低碳含量而不影响其强度和综合性能，在钢中加进了合金元素Ni、Mo、Cr，这样保证 了BTF钢具有超高强度和良好韧性，同时使该钢具有贝马复相组织。这一钢种成分设计在国 内外具有独创性，它比传统的钢轨钢采用Cu合金性能更优越。该钢种通过控轧控冷，使奥氏 体转变成为细小的贝氏体板条，并通过Ni、Mo等合金元素的析出强化，使其屈服强度和抗涨 强度大幅提高，钢的韧性大大改善。经过在大秦线等线路试用，钢轨的强度、韧性、硬度、抗 腐蚀等综合性能，均满足了重载、曲线的铁路要求，并优于传统的钢轨，而低合金也带来了 经济优势。 北京特冶工贸有限公司在多年的钢轨研制和生产过程中发现，由于钢轨生产过程 中无论怎么进行除鳞处理，很快就会有氧化层出现，而通过对工艺的改进和控制，利用表层 氧化特点，也可以达到提高钢轨耐腐蚀性的效果，经过在钢轨生产工艺上进行了多项创新， 并得到本发明。
技术实现要素：
本发明的目的在于，针对BTF贝马复相组织钢轨，提供一种耐腐蚀的生产方法，是 通过对钢轨生产工艺进行改进和控制，在生产过程中控制钢轨表面的氧化，使钢轨表面形 成致密的氧化层(膜)，可以阻止或延缓钢轨的腐蚀。 为了实现上述目的，本发明提供的贝马复相组织耐腐蚀钢轨的生产方法，依次包 3 CN 111593182 A 说 明 书 2/3 页 括冶炼、连铸、加热炉加热、开坯、粗轧、中轧、精轧、冷却和矫直、在线控冷热处理；整个轧制 过程中，钢坯的加热温度要控制在1100-1125℃，钢轨的精轧终轧温度控制在850-890℃，优 选875-890℃。 所述的贝马复相组织钢轨，优先采用北京特冶工贸有限公司的BTF贝马复相组织 钢轨，包含20～50％的贝氏体，40～70％的马氏体，其合金元素重量百分含量为冶炼合金成 份为C 0.12-0.22，Mn 1.8-2.3，Si 0.6-1.2，Cr 0.5-1.0，Mo 0.25-0.45，Ni 0-0.38，其余 部分为Fe和不可避免的杂质元素。 虽然温度是影响表面氧化物成份的关键因素，但钢组织中的氧化物以及表面的碳 含量也是氧化腐蚀的重要影响因素，特别对氧化速度和温度的影响，也需要重视。因此，在 其他工序中，最好还要进行如下控制： 在所述冶炼和连铸过程中，通过真空脱气严格控制钢水中的O、N、H的含量为： 10ppm、2ppm、40ppm，对钢包和中间罐采用长水口，中间罐和结晶器采用侵入式水口，通过对 中间罐、结晶器采取保护渣对浇注全过程保护，防止钢水在浇注过程中被二次氧化，使钢中 夹杂物含量显著降低。同时在结晶器处安装电磁搅拌装置，在连铸末端对连铸坯进行轻压 下，改善铸坯内部和表面质量。 要严格控制加热炉内高温段炉内气氛，保持还原性气氛，即空气过剩系数在0.9- 1.0为好。这样即可减少钢坯表面脱碳，又有利于在炉内生成的氧化铁皮薄而致密。同时还 要控制钢坯在加热炉内高温段的停留时间，一般不要超过2.5 小时。 钢坯出炉后，进入开坯轧机前，要采用高压水对钢坯四面除鳞作业，防止氧化铁皮 在轧制过程中压入钢坯，形成轧痕、结巴等缺陷，同时也为在高温阶段钢坯表面形成新的氧 化铁皮创造条件。 在钢坯进入精轧机组前，要再次对轧件四面用高压水除鳞，这次除去的是在轧制 过程中新生的氧化铁皮，保证在轧后形成的氧化铁皮薄和致密。 进一步地，轧件在冷床冷却前要采取反向预弯，降低冷却时的弯曲变形量，以减轻 钢轨矫直压力。同时对钢轨的矫直采用轻压力矫直，保护钢轨表面生成的致密氧化层不产 生脱落或裂纹。 目前，贝氏体钢轨开坯前的加热温度一般1150-1300℃，精轧的终轧温度≥ 900 ℃。申请人在研究过程中发现，钢轨的加工过程中的氧化，产物为FeO、 Fe3O4、Fe2O3的混合 体。而当控制钢坯的加热温度要控制在<1150℃，钢轨的精轧终轧温度控制在<900℃，氧化 物是以Fe3O4为主，然而，加工过程中温度的影响是多方面的，例如轧制性能和金相组织，考 虑到BTF钢轨的生产工艺和金相组织，本发明采用钢坯的加热温度要控制在1100-1125℃， 钢轨的精轧终轧温度控制在850-890℃，然后再进行热处理以形成贝马复相组织，在钢轨表 面生成的是致密的Fe3O4为主的薄皮，其致密性阻止了氧、水等的侵入，阻止内部进一步被氧 化腐蚀，这是一种更为经济的提高钢轨耐腐蚀性的方法。
