包钢百米75 kg/m U75V在线热处理钢轨研发

文章介绍了包钢采用280 mm×380 mm铸坯断面生产百米75 kg/m U75V在线热处理钢轨的生产工艺概况,通过炼钢厂连铸出坯设备改进和轨梁厂余热淬火生产线调试,成功完成百米75 kg/m U75V在线热处理钢轨的工业生产,钢轨各项性能检验满足TB/T 2344-2012标准要求。

百米U75V钢轨在线热处理工艺优化

百米U75V钢轨是我国铁路建设的主型钢轨,在线热处理是其主要强韧化手段,纵向(长度方向)性能均匀性差和生产效率低是其热处理生产存在的主要问题。百米U75V钢轨的在线热处理过程分为2个冷却阶段,共包含4个冷却工艺参数:开淬温度(T_(i))、相变阶段冷却速度(V_(s))、相变冷却结束温度(T_(f))以及相变后冷却速度(V_(a))。通过热模拟试验研究了各参数对百米U75V钢轨组织和性能的影响。随着工艺参数的变化,珠光体片层间距(S)在100.7~209.1 nm范围内变化;T_(i)和V_(s)对S具有特别显著影响,T_(f)和V_(a)对S没有显著影响;T_(i)不一致是百米U75V钢轨纵向性能不均匀的主要原因之一。采用“先慢后快”的两段式冷却方案,即在轧后钢轨表面温度冷却至相变终冷温度(约500℃)之前,以接近但不超过珠光体转变临界冷却速率的速度进行冷却,之后提高冷却速度(不超过10℃/s),有利于同时提高生产效率和百米U75V钢轨纵向性能的均匀性。

百米U75V钢轨矫直前冷却过程弯曲变形的有限元分析

通过研究百米钢轨冷却的边界条件,采用三维瞬态非线性有限元法计算分析了百米U75V平直钢轨矫直前冷却过程中的弯曲变形变化规律。结果表明,平直钢轨在冷却过程中的弯曲变形是一个循环反复的过程,但钢轨最终是弯向轨头的;在考虑钢轨与冷床摩擦作用的情况下,平直钢轨终冷后,其变形特点是中间平直、两端弯曲,端部弯曲范围约为18 m。

百米U75V钢轨矫直前冷却过程温度场的有限元分析

通过研究U75V钢轨冷却过程的热边界条件,采用三维瞬态非线性有限元法计算了百米钢轨矫直前845～150℃冷却过程的温度场。结果表明,在冷却过程中的钢轨横截面不同位置的温度下降速率不同,在冷却初期(200～2 000s),每条冷却温度线都出现一个温度降低缓和的"平台"阶段,如轨底边部冷却速度最快,开始相变时间最早;在冷却2 500～3 000s时,轨头、轨腰、轨底中心的温度迅速下降,轨头与轨底边部的温差约5℃,在冷却5 000～7 000s时,各部位温差趋于一致;计算温度值和现场实测值差别小于50℃。

百米U75V钢轨在线热处理技术研究进展

综述了百米U75V钢轨在线热处理工艺的方法、特点及研究进展。介绍了热处理冷却工艺参数以及喷风工艺参数对百米热处理U75V钢轨的生产效率、组织成分和力学性能等方面的影响特性。提出了百米珠光体型钢轨热处理工艺未来重点研究方向的建议:以缩短钢轨所需热处理冷却时间为目标,综合研究冷却工艺参数对其组织形貌和力学性能的影响规律,并对其进行优化;进一步缩小合金成分含量的允许波动范围,将有利于结合热处理工艺的优化而进一步提升U75V钢轨的性能;研制兼具换热能力和换热均匀性的喷嘴或喷风工艺方法,将有利于促进钢轨热处理工艺的优化和钢轨性能的提高。