1、主要技术指标
通过对热工制度、化学成分、铸坯脱碳均匀性、生产工艺等多种钢轨脱碳影响因素的研究，探索降低钢轨脱碳层深度的最佳生产途经，能够使客运钢轨脱碳层深度达到≤0.3mm的要求，检验合格率为90%。鞍山万博手机版max网页版科技通过铸坯、钢轨脱碳均匀性研究，钢轨脱碳影响因素分析，化学成分影响的研究、加热炉内气氛检测等；采用加热炉内工艺参数优化和铸坯喷涂涂料措施降低钢轨脱碳层。
2、完成情况
完成了铸坯脱碳均匀性、钢轨脱碳均匀性的研究；化学成分、铸坯加热时间等钢轨脱碳影响因素的研究分析；检测了炉内气氛，优化了热工制度；进行了多次铸坯喷涂涂料试验，分别研究了U71Mn和U75V两种铸坯喷涂涂料降低钢轨脱碳层的效果，并对铸坯喷涂涂料钢轨进行了组织性能评价；确定热装热装铸坯表面喷涂涂料是降低钢轨脱碳深度的最佳生产途径，并初步设计了在线喷涂涂料工艺和设备布置形式。
研究结果表明，影响钢轨脱碳深度的因素很多，包括产品规格、化学成分、铸坯加热时间、加热炉气氛等。钢轨在炉时间越长，断面规格越大，脱面深度越严重；碳含量越高，钢轨脱碳越严重；添加微量Cr元素，可细化表面组织，略降低脱碳深度（但标准规定了残余元素Cr含量要＜0.15，冶炼很难控制）；加热炉南北炉况不同，南北两端铸坯和钢轨脱碳不均，北端好于南端；加热炉内一加热和均热段均为还原性气氛，不利于降低脱碳深度。
经多次铸坯喷涂涂料试验，确定在热装热装铸坯表面喷涂涂料是降低钢轨脱碳深度的最佳生产途径。U71Mn和U75V两种铸坯喷涂合适的涂料后，钢轨脱碳深度≤0.3mm的合格率均可达90%以上，而且铸坯喷涂涂料对钢轨内部组织和力学性能无不良影响。
二、主要完成的研发工作内容
1 钢轨脱碳影响因素的分析
1.1统计分析
在鞍山万博手机版max网页版科技ERP上采集了2011年1月 －8月期间钢轨的生产数据，按钢种、装炉方式、在炉时间、成品规格、钢轨脱碳层进行统计分析，见下表1和图1，其中U71Mn163炉、U75V132炉。
1.2单因子方差分析
用MINITAB软件对脱碳层的影响因素钢种、规格、装炉方式进行单因子方差分析如下：
单因子方差分析: 脱碳层深度max 与 钢牌号
来源 自由度 SS MS F P
钢牌号 2 0.16787 0.08393 10.72 0.000
误差 292 2.28574 0.00783
合计 294 2.45361
S = 0.08848 R-Sq = 6.84% R-Sq（调整） = 6.20%
平均值（基于合并标准差）的单组 95% 置信区间
水平 N 平均值 标准差 ----+---------+---------+---------+-----
U71Mn 91 0.43220 0.08243 (------*------)
U71Mn(K) 72 0.44389 0.05789 (--------*-------)
U75V 132 0.48455 0.10471 (-----*-----)
----+---------+---------+---------+-----
0.425 0.450 0.475 0.500
合并标准差 = 0.08848
单因子方差分析: 脱碳层深度max 与 装炉方式
来源 自由度 SS MS F P
热装标识 1 0.00331 0.00331 0.40 0.530
误差 293 2.45030 0.00836
合计 294 2.45361
S = 0.09145 R-Sq = 0.13% R-Sq（调整） = 0.00%
平均值（基于合并标准差）的单组 95% 置信区间
水平 N 平均值 标准差 --+---------+---------+---------+-------
冷装 29 0.46862 0.08318 (---------------*----------------)
热装 266 0.45737 0.09228 (-----*----)
--+---------+---------+---------+-------
0.440 0.460 0.480 0.500
合并标准差 = 0.09145
单因子方差分析: 脱碳层深度max 与 规格
来源 自由度 SS MS F P
规格 2 0.10548 0.05274 6.56 0.002
误差 292 2.34814 0.00804
合计 294 2.45361
S = 0.08967 R-Sq = 4.30% R-Sq（调整） = 3.64%
平均值（基于合并标准差）的单组 95% 置信区间
水平 N 平均值 标准差 +---------+---------+---------+---------
50 66 0.43909 0.08505 (--*--)
60 224 0.46138 0.08831 (-*-)
75 5 0.58400 0.18623 (----------*-----------)
+---------+---------+---------+---------
0.420 0.490 0.560 0.630
合并标准差 = 0.08967
钢种与断面规格的P值均<0.05，说明当Alpha水平为0.05时，钢种和断面规格对脱碳层影响显著，但他们的R-Sq（调整）值均较小，说明他们的影响程度都不大。而装炉方式的P值>0.05,说明其对脱碳层的影响不显著。
1.3 回归分析
做在炉时间和脱碳层深度的散点图如下图2，确定在炉时间和脱碳层深度存在潜在的线性关系。
对在炉时间和脱碳层深度进行一元线性回归分析如下：
U71Mn和U75V的脱碳层深度与在炉时间的回归方程为：
脱碳层深度 = 0.434 + 0.000106 在炉时间
自变量 系数 系数标准误 T P
常量 0.43403 0.01450 29.94 0.000
在炉时间 0.00010646 0.00005876 1.81 0.071
S = 0.0910018 R-Sq = 1.1% R-Sq（调整） = 0.8%
方差分析
来源 自由度 SS MS F P
回归 1 0.027182 0.027182 3.28 0.071
残差误差 293 2.426431 0.008281
合计 294 2.453614
在炉时间的P值为0<0.005,可认为，当Alpha水平为0.05时，在炉时间对脱碳层深度有显著影响。R-Sq（调整） = 0.8%，说明其影响程度很低。
1.4小结：
上述分析表明，钢种、断面规格及在炉时间是钢轨脱碳深度的显著影响因素，但他们的影响程度均较小。
由图2可见，同钢种，同规格钢轨，铸坯冷装时，在炉时间长，钢轨脱碳深度均大于铸坯热装时钢轨脱碳深度。铸坯热装时：同钢种钢轨，铸坯在炉时间短，断面规格小，钢轨脱碳层深度小。同为60kg/m钢轨， U71Mn铸坯在炉时间比U75V长，但U71Mn钢轨脱碳深度比U75V小。铸坯冷装时：50kg/mU71Mn钢轨在炉时间长于60kg/mU75V钢轨，但50kg/mU71Mn钢轨脱碳深度小于60kg/mU75V钢轨。
U75V脱碳比U71Mn严重，断面规格大的钢轨比断面规格小的钢轨脱碳严重，铸坯在炉时间长，钢轨脱碳严重。铸坯冷装方式不是直接的影响因素，而是通过在炉时间间接影响脱碳的。铸坯冷装时由于在炉时间长，比铸坯热装后轧制的钢轨脱碳严重。
2钢轨和铸坯表面脱碳均匀性的研究
2.1轨头表面脱碳均匀性研究
为研究南北两端钢轨表面脱碳的稳定性，在100米长钢轨的南北两端分别取样，按铁标检测分析了50个钢轨试样轨头各部位脱碳深度，结果见表2，对比分析见图3.
可见，U71Mn和U75V两种钢轨北端轨头脱碳深度均低于南端，U71Mn踏面最低，U75V2面圆弧附近最高。
2.2成品钢轨脱碳层检测部位对应铸坯位置的研究
采用有线元推算钢轨轨头脱碳层检验位置对应铸坯位置，见下图4，确认了钢轨脱碳层检验位置对应铸坯轧制前的位置为铸坯东侧面至上面x1=43.7mm，下面x2=15.3mm之间。根据此位置确定铸坯脱碳均匀性研究和铸坯喷涂涂料试验研究时铸坯脱碳层检测位置，见下图5。
为研究步进式加热炉南北两端加热均匀性对铸坯脱碳的影响，在加热后的U75V铸坯南端和北端分别取样，按图5位置检验分析铸坯脱碳均匀性，结果见表3和图6。2#为加热炉南端取样， 4#为加热炉北端取样。
可见，加热炉加热后铸坯南北两端及铸坯四个侧面脱碳存在一定的不均匀性。除铸坯东侧面区域个别点外，加热炉北端铸坯全脱碳层及脱碳严重层均略低于南端，且北端铸坯脱碳层数值波动小于南端铸坯，说明北端铸坯四面脱碳相对更均匀稳定。
2.4 小结
研究表明，铸坯北端各表面脱碳相对稳定，脱碳略轻于南端，相对应的百米钢轨的北端轨头脱碳也轻于南端。分析认为，加热炉南北两端炉况可能存在差异，北端炉况好于南端，使北端铸坯各侧面受热较均匀，进而影响北端钢轨表面脱碳深度略小于南端。
可见，出加热炉的铸坯表面的脱碳状况是最终钢轨脱碳深度的直接影响因素，铸坯表面脱碳较轻，则成品钢轨脱碳深度较低。
