СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЬНЫХ КРАНОВЫХ РЕЛЬСОВ

1. Способ изготовления высокопрочного кранового рельса с закаленной головкой, включающий стадии:
создания стального рельса состава, включающего, в массовых процентах:
углерод 0,79-1,00%;
марганец 0,40-1,00;
кремний 0,30-1,00;
хром 0,20-1,00;
ванадий 0,05-0,35;
титан 0,01-0,035;
азот 0,002-0,0150; и
остальное преимущественно железо, указанный стальной рельс изготавливают при температуре около 700-800°C;
охлаждения указанного стального рельса со скоростью охлаждения такой, что если нанести на график в x-y-координатах с осью x, представляющей время охлаждения в секундах, и осью y, представляющей температуру в °C поверхности головки стального рельса, то она находится в области между верхней границей скорости охлаждения, определенной верхней линией, соединяющей x-y-координаты (0 с, 800°C), (40 с, 700°C) и (140 с, 600°C), и нижней границей скорости охлаждения, определенной нижней линией, соединяющей x-y-координаты (0 с, 700°C), (40 с, 600°C) и (140 с, 500°C).
2. Способ по п. 1, в котором указанный состав включает, в массовых процентах:
углерод 0,8-0,9;
марганец 0,7-0,8;
кремний 0,5-0,6;
хром 0,2-0,3;
ванадий 0,05-0,1;
титан 0,02-0,03;
азот 0,008-0,01; и
остальное преимущественно железо.
3. Способ по п. 2, в котором состав включает, в массовых процентах:
углерод 0,87; марганец 0,76; кремний 0,54; хром 0,24; ванадий 0,089; титан 0,024; фосфор 0,011; сера 0,006; азот 0,009; и остальное преимущественно железо.
4. Способ по п. 1, в котором указанный крановый рельс имеет головку с полностью перлитной микроструктурой.
5. Способ по п. 2, в котором указанный крановый рельс крана имеет головку с
полностью перлитной микроструктурой.
6. Способ по п. 3, в котором указанный крановый рельс имеет головку с полностью перлитной микроструктурой.
7. Способ по п. 1, в котором головка указанного кранового рельса имеет среднюю твердость по Бринеллю, по меньшей мере, 370 НВ на глубине 3/8 дюйма от верхней центральной части указанной головки кранового рельса; по меньшей мере, 370 НВ на глубине 3/8 дюйма от боковой стороны указанной головки кранового рельса; и, по меньшей мере, 340 НВ на глубине 3/4 дюйма от центра верхней части указанной головки кранового рельса.
2
2
8. Способ по п. 7, в котором крановый рельс имеет предел текучести, по меньшей мере, 120 кфунт/дюйм; предел прочности при растяжении, по меньшей мере, 180 кфунт/дюйм, полное удлинение, по меньшей мере, 8% и уменьшение площади, по меньшей мере, 20%.
9. Способ по п. 7, в котором скорость охлаждения за время от 0 до 20 секунд на графике имеет среднее значение в диапазоне около 2,25-5°C/с, и в котором скорость охлаждения за время от 20 до 140 секунд на графике имеет среднее значение в диапазоне около 1-1,5°C/с.
10. Способ по п. 1, в котором указанная стадия изготовления стального рельса включает стадии:
приготовления расплава стали при температуре от около 1600 до около 1650°C, последовательным добавлением марганца, кремния, углерода, хрома, затем титана и ванадия в любом порядке или совместно для формирования расплава;
вакуумной дегазации указанного расплава для дополнительного удаления кислорода, водорода и других потенциально вредных газов;
разливки указанного расплава в заготовки;
нагрева отлитых заготовок до около 1220°C;
прокатки указанной заготовки в "катаную" заготовку, используя множество проходов в блюминге;
размещение указанных катаных заготовок в нагревательной печи; повторный нагрева указанных катаных заготовок до 1220°C, чтобы обеспечить равномерную температуру прокатки рельса;
удаление окалины с указанной катаной заготовки;
пропускание указанной катаной заготовки последовательно через обжимной стан, промежуточный обжимной стан и чистовой стан для создания готового стального рельса, указанный чистовой стан, имеет конечную температуру на выходе 1040°C;
удаления окалины указанного готового стального рельса при температуре выше около 900°C для получения однородного вторичного оксида на указанном рельсе; и
воздушного охлаждения указанного готового рельса до около 700-800°C.
11. Способ по п. 1, в котором указанная стадия охлаждения указанного стального рельса включает охлаждение указанного рельса водой в течение 140 секунд.
12. Способ по п. 11, в котором указанная стадия охлаждения указанного стального рельса водой включает охлаждение указанного стального рельса распылением струй воды.
13. Способ по п. 12, в котором температуру воды, включающей указанные распыляемые струи воды, поддерживают равной 10-16°C.
14. Способ по п. 12, в котором указанная стадия охлаждения указанного стального рельса распылением струй воды включает направление указанных струй воды на верхнюю часть головки рельса, боковые стороны головки рельса, боковые стороны шейки рельса и подошву рельса.
15. Способ по п. 12, в котором указанная стадия охлаждения указанного стального рельса распылением струй воды включает пропускание указанного стального рельса через камеру охлаждения, которая включает указанные распыляемые струи воды.
16. Способ по п. 15, в котором охлаждающая камера содержит четыре секции и скорость потока воды в каждой секции меняется в зависимости от требуемого охлаждения в каждой из секций.
17. Способ по п. 15, в котором наибольшее количество воды применяют в первой/входной секции камеры охлаждения, создавая скорость охлаждения достаточно высокой, чтобы подавить образование доэвтектоидного цементита и инициировать начало перлитного превращения ниже 700°C.
3
3
3
3
18. Способ по п. 17, в котором скорость потока воды в первой/входной секции камеры охлаждения составляет 25 м/ч, скорость потока воды во второй секции камеры охлаждения составляет 21 м/ч, скорость потока воды в третьей секции камеры охлаждения составляет 9 м/ч; и скорость потока воды в четвертой/последней секции камеры охлаждения составляет 10 м/ч.
19. Способ по п. 11, в котором указанная стадия охлаждения указанного стального рельса дополнительно включает стадию охлаждения указанного рельса на воздухе до температуры окружающей среды после указанной стадии охлаждения указанного рельса водой в течение 140 секунд.