本发明涉及钢轨制造，尤其涉及一种细化贝氏体钢轨的连铸坯原奥氏体晶粒的方法。
背景技术：
1、对于重载铁路来说，不断增加的轴重提高了钢轨所承受的应力，钢轨的服役条件逐渐恶化，磨损和滚动接触疲劳导致的钢轨伤损频率明显上升，钢轨的铁路维护费用也越来越大。珠光体钢轨因其具有较高的强度及韧性和抗磨损性能在国内外重载铁路中应用广泛。同时，主要通过增加珠光体钢轨的碳含量或者调整热处理工艺两个途径来降低珠光体团的片层间距，从而提高珠光体钢的强度。但是目前珠光体钢轨的强度及硬度几乎到了其理论提升极限。在此背景下，贝氏体钢轨在高速重载铁路的开发上成为了重点的研究对象。相比于传统的珠光体钢轨，贝氏体钢轨具有高的强韧性匹配、高的抗耐磨性及接触疲劳抗力等。同时，由于其焊接性能良好，焊接伤损导致的疲劳磨损问题也得到了有效解决。因此，贝氏体钢轨在重载铁路中有着广阔的应用前景。
2、在贝氏体钢轨的生产过程中，对连铸坯晶粒尺寸的控制是确保其性能的关键因素，晶粒尺寸影响材料的微观结构和宏观表现。连铸坯的细小且均匀分布的原奥氏体晶粒能够促进后续轧制和冷却过程中贝氏体转变形成细小板条贝氏体，能够提升钢轨的力学性能，使贝氏体钢轨具备优秀的强度和韧性。此外，连铸坯的晶粒的过度长大可能会引起材料的过热和过烧，这将降低材料的整体性能，甚至导致损坏。在热轧过程中，细小的原奥氏体晶粒有助于实现更好的塑性变形，优化材料的形状和尺寸，同时减少所需的变形力和能耗。在冷却过程中，钢轨的细小晶粒有助于实现更均匀和有效的冷却速率控制，这对形成贝氏体组织至关重要。此外，细小的原奥氏体晶粒尺寸有助于提高钢轨的耐磨性，尤其是在承受高摩擦和磨损的应用中。最后，防止晶粒粗化可以避免材料中出现晶界偏析和其他微观缺陷，这些缺陷可能会成为裂纹的起源，影响材料的耐久性和可靠性。
3、因此，细化贝氏体钢轨的连铸坯原奥氏体晶粒对于提升贝氏体钢轨的性能具有很大的帮助，然而，现有技术中缺乏与此相关的技术。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提供一种细化贝氏体钢轨的连铸坯原奥氏体晶粒的方法。
2、根据本发明的一方面，提供一种细化贝氏体钢轨的连铸坯原奥氏体晶粒的方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：将原料进行初步冶炼，获得钢水；
4、步骤s2：将所述钢水进行精炼，在所述精炼的过程中，对钛的含量进行精准控制，使得所述钢水中钛的重量占比为0.08%~0.13%，对所述钢水进行真空处理，使得所述钢水中碳的重量占比为0.21%~0.25%，氮的重量占比为0.005%~0.008%；
5、步骤s3：将精炼后的所述钢水进行连铸，获得连铸坯；
6、步骤s4：将所述连铸坯自然冷却除氢，直至室温；
7、步骤s5：将冷却后的所述连铸坯再加热进行奥氏体化，获得原奥氏体晶粒细化的连铸坯。
8、根据本发明的一个实施例，在步骤s2中，对钛的含量进行精准控制包括：
9、步骤s2-1：在所述精炼前，对所述钢水进行初始成分分析以确定当前的钛含量；
10、步骤s2-2：根据所需的最终化学成分和初始成分分析，计算需要添加的钛合金量；
11、步骤s2-3：根据所需的所述钛合金量向所述钢水中添加钛合金。
12、根据本发明的一个实施例，在步骤s2-3中，添加所述钛合金时采用搅拌操作，所述钛合金为钛铁合金。
13、根据本发明的一个实施例，步骤s2还包括：
14、步骤s2-4：在添加所述钛合金后进行二次成分分析，以验证钛含量是否达到预定目标，如未达到预定目标，则通过进一步添加钛合金或调整工艺参数进行微调。
15、根据本发明的一个实施例，在步骤s2中，将所述精炼的温度控制在1400~1600℃。
16、根据本发明的一个实施例，步骤s2还包括在所述精炼结束前，进行最终的成分分析，出钢前确保所述钢水中各组分重量占比满足下列要求：
17、c：0.21%~0.25%；si：2.0%~2.5%；mn：0.60%~1.00%；cr：0.60%~0.80%；mo：0.40%~0.45%；n：0.005%~0.008%；ti：0.08%~0.13%；余量为fe和不可避免的杂质。
18、根据本发明的一个实施例，出钢时所述钢水中的钛、碳、氮满足下列化学当量比：ti/c为3.95~4.00，且ti/n≤3.42。
19、根据本发明的一个实施例，在步骤s3中，所述连铸过程中控制冷却速度为200~300℃/s。
20、根据本发明的一个实施例，在步骤s4中，所述冷却的时间不少于24小时。
21、根据本发明的一个实施例，在步骤s5中，加热温度为1200~1300℃。
22、由于采用以上技术方案，本发明提供的方法通过精确的化学成分设计和连铸工艺控制，特别是钛（ti）、碳（c）、氮（n），以及优选的钼（mo）和铬（cr）元素的综合调控，促进了纳米级细小弥散的mx型析出相的形成。这些纳米级细小弥散的析出相在晶界处形成钉扎效应，有效限制了原始奥氏体晶粒的长大。此外，热的连铸坯在自然冷却时形成了贝氏体或马氏体，在贝氏体或马氏体相变过程中，奥氏体晶粒内部可能形成许多细小的亚晶粒。这些亚晶粒在随后的加热过程中可以作为新的晶核，促进细小奥氏体晶粒的形成。在再加热至奥氏体化温度的过程中，贝氏体或马氏体中的微观结构（如位错、孪晶）会发生回复和再结晶，形成细小的奥氏体晶粒。通过上述技术方案，本发明不仅可以避免加工时产生裂纹等风险，提高后续贝氏体钢轨的生产效率，还显著提升了其力学性能，满足了轨道交通领域对高性能钢轨的需求。
1.一种细化贝氏体钢轨的连铸坯原奥氏体晶粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s2中，对钛的含量进行精准控制包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤s2-3中，添加所述钛合金时采用搅拌操作，所述钛合金为钛铁合金。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s2还包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s2中，将所述精炼的温度控制在1400~1600℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2还包括在所述精炼结束前，进行最终的成分分析，出钢前确保所述钢水中各组分重量占比满足下列要求：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，出钢时所述钢水中的钛、碳、氮满足下列化学当量比：ti/c为3.95~4.00，且ti/n≤3.42。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s3中，所述连铸过程中控制冷却速度为200~300℃/s。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s4中，所述冷却的时间不少于24小时。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤s5中，加热温度为1200~1300℃。
