随着经济的发展，我国铁路建设的高速、重载对钢轨质量的要求越来越严格，同时生产效率的提升也是现代企业发展的根本。钢轨的在线余热淬火是目前较为先进的生产工艺，该工艺利用钢轨轧后余热温度直接进入冷却装置进行淬火冷却，从而达到提高生产效率和节约能源的目的。本文结合生产工艺的实际情况，把钢轨的淬火强度和淬火时间作为主要考虑因素，运用大型非线性有限元分析软件ABAQUS建立了U75V钢轨的三维瞬态非线性有限元分析模型，模拟计算了钢轨在线余热淬火过程，分析研究了钢轨在不同冷却方案下的温度场、应力场和弯曲变形的变化规律，为钢轨淬火工艺优化奠定了理论基础。通过本文的计算分析得到如下结论：无论是通过控制轨底的雾冷时间还是冷却强度，均可以使钢轨获得比较均匀的温度场；通过控制轨底的淬火时间且把雾冷加在淬火过程的后半段，最好从55s~60s时开始，能够很好地控制钢轨终冷时的挠度，但会在淬火过程中产生弯向轨头的较大挠度极值；通过控制轨头冷却强度，也可以很好地控制淬火过程中产生的弯向轨头的弯曲挠度极值；而通过控制轨底的冷却强度可以更好地控制钢轨淬火过程中的挠度极值和终冷时的挠度，而且轨头和轨底的冷却强度差值越小，钢轨的弯曲变形越小。总之，采用控制轨底冷却强度的方式可以更好的实现对钢轨淬火过程的控制。本文通过有限元模拟的方法分析钢轨余热淬火的生产工艺，既能观察钢轨在淬火过程中各个时段的变化情况，又能得到钢轨淬火后各方面的相关数据，可为钢轨淬火工艺的改进提供参考。