【正文】 用上窄下寬的直線型，直線斜度一般為 l： 20～ l： 40。經(jīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M發(fā)現(xiàn)，軌頭剝離與軌頭內(nèi)圓角處輪軌接觸應(yīng)力過(guò)大有關(guān)。一些國(guó)家鋼軌的 H／ B值如表 41所示。 為使鋼軌具有足夠的剛度，可適當(dāng)增加鋼軌高度， 以保證鋼軌有大的水平慣性矩。中國(guó)的合金鋼軌則是 Re— Nb軌和 V— Ti軌。碳素軌主要以碳、錳兩元素來(lái)提高強(qiáng)度、改善韌性。 (2)供客貨運(yùn)鐵路用的重軌，中國(guó)鐵路使用的重軌主要有 38kg／ m、 43kg／ m、 50kg／ m、60kg／ m、 75kg／ m 五種，日本使用的重軌主要有 30kg／ m、 37kg／ m、 40kg／ m、 50kg／m、 60kg／ m五種。 (5)為保證在高速下行車平穩(wěn)，輪、軌接觸帶寬不應(yīng)超過(guò) 12～ 14mm，而且在這個(gè)接觸帶上不應(yīng)存在任何表面缺陷，為此必要時(shí)要對(duì)軌頭進(jìn)行打磨拋光。按 ASTME45／ 84 條款規(guī)定對(duì)氧化 物最壞的視場(chǎng)是B1，對(duì)硅酸鹽型夾雜的視場(chǎng)是 C1。 697．高速鐵路對(duì)鋼軌的質(zhì)量要求是什么 ? 高速客運(yùn)鐵路對(duì)鋼軌的要求主要是： (1)關(guān)于鋼軌斷面，多數(shù)國(guó)家選擇 50kg／ m或 60kg／ m平底軌，其長(zhǎng)度為 25m、 36m、50m或焊接長(zhǎng)軌。 696．世界高速客運(yùn)鐵路的發(fā)展情況如何 ? 20世紀(jì) 60年代高速客運(yùn)列車最高車速為 200km／ h； 70年代日本東海道新干線設(shè)計(jì)車速已達(dá) 260km／ h；法國(guó)在 80 年代初其高速鐵路車速已達(dá) 300km／ h，其實(shí)驗(yàn)車速在 90 年代已達(dá)到 515km／ h。這種焊接長(zhǎng)軌一般是先在焊軌廠將鋼軌焊接成 250m或更長(zhǎng)的長(zhǎng)軌，然后送到軌排廠預(yù)裝上軌枕，再用特制的軌排運(yùn)輸車上的專用設(shè)備邊行走邊鋪設(shè)。 km的地段，應(yīng)鋪設(shè) 60kg／ m鋼軌。美國(guó)和加拿大從 20 世紀(jì) 70年代就開始大量鋪設(shè) 61． 5kg／ m 鋼軌。世界鐵路技術(shù)的發(fā)展正在朝著自動(dòng)化牽引、高速度、大軸重、大運(yùn)量的方向邁進(jìn)，為此各國(guó)鐵路都采取了下面一些辦法來(lái)滿足鐵路高速、大軸重、大運(yùn)量發(fā)展的要求。這些新型列車是電子技術(shù) (包括電力機(jī)車、磁懸浮列車 )、地下挖掘技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，這些技術(shù)已廣泛應(yīng)用于從本體的設(shè)計(jì)、制造到列車的運(yùn)行與維護(hù)，從列車的通訊、信號(hào)自動(dòng)化，到列車牽引、事故控制等鐵路現(xiàn)代化建設(shè)的各個(gè)方面?，F(xiàn)在全世界共有鐵路總長(zhǎng)約 140萬(wàn) km，遍布世界各地。 高技術(shù)鐵路是以電力牽引技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的，它綜合了近代的通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和冶金技術(shù)等學(xué)科的成果。但這些鋼軌的斷面形狀卻基本保持了 1865年的 T 形形狀 。在這一階段中，鐵路技術(shù)的進(jìn)步主要是圍繞機(jī)車技術(shù)的進(jìn)步和鋼軌斷 面的改進(jìn)兩個(gè)方面進(jìn)行的。 694．從鐵路技術(shù)發(fā)展歷史看。 這種自動(dòng)化鐵路是采用高架的專用軌道，由計(jì)算機(jī)管理的輕型電車。應(yīng)指出的是，重載運(yùn)輸即使是 30～ 35t軸重列車，也會(huì)使橋梁的維修費(fèi)成本升高到危險(xiǎn)點(diǎn)。列車全長(zhǎng)約 2442m，共牽掛 90～ 100 節(jié)車廂。為牽引這樣的重載列車，在美國(guó)曾開發(fā)了最大牽引力的蒸汽機(jī)車“巨孩”號(hào)?！爸剌d”的概念隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展也在變化，在 1835 年，那時(shí)所指“重載”是指采用蒸汽做動(dòng)力的貨運(yùn)列車，它僅僅是相對(duì)于用馬做動(dòng)力的運(yùn)客或運(yùn)煤的四輪車而言的。但其技術(shù)難度大，目前尚在實(shí)驗(yàn)研究中。到目前為止，世界各國(guó)已建成的和規(guī)劃中的長(zhǎng)距離的高速鐵路基本上都是采用輪軌系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。 采用輪軌系統(tǒng)的高速鐵路，大多數(shù)是以大功率的電力機(jī)車或內(nèi)燃機(jī)車為動(dòng)力。 40 年的運(yùn)行證明了輪軌系統(tǒng)的高速鐵路是成功的，并告訴人們這一系統(tǒng)在高速下運(yùn)行是可靠的、安全的和高效的，被世界各國(guó)的政府和鐵路部門所接受。 輪軌系統(tǒng)的高速鐵路車速現(xiàn)已達(dá)到 200～ 350km／ h，全世界已建成的高速鐵路總長(zhǎng)約5000km。高速鐵路的線路采用小坡度，一般為 0． 8％～ 3． 5％；線路曲線采用大半徑，一般為 2500～ 8000m。 691．什么叫磁懸浮系統(tǒng)的高速鐵路 ? 磁懸浮列車是利用電磁原理和超導(dǎo)原理研制的一種高速列車。另外，磁懸浮高速鐵路的 投資比輪軌高速鐵路的投資要高出 20％～ 40％以上。 現(xiàn)代重載鐵路的概念是由國(guó)際重載協(xié)會(huì) (IHHA)在 1986年 9月確定的，即重載鐵路必須能讓每列車載重量超過(guò) 5000t、軸重大于 21t的列車通過(guò)，且每年運(yùn)量要超過(guò) 2020萬(wàn) t的線路才能稱為重載鐵路。這是在 1941年由美國(guó)機(jī)車公司制造的。該 機(jī)車一直運(yùn)行到蒸汽機(jī)車末期，現(xiàn)在被保留下來(lái)。 現(xiàn)代重載鐵路的鋪設(shè)主要是用于運(yùn)輸煤、鐵礦石和其他礦石。它是近 10 年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型城市軌道交通系統(tǒng)，其運(yùn)輸能力介于常規(guī)鐵路與公共汽車之間，其運(yùn)輸能力為 2020～ 20200人／ h，車速最高可達(dá) 50— 60km／ h。鐵路發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段 ? 大約經(jīng)歷了下列三個(gè)階段： (1)初期發(fā)展階段：大約從 1830 年到 1900 年前后。首先是電力機(jī)車的出現(xiàn)，為鐵路的發(fā)展提供了干凈的動(dòng)力。 (3)第三階段：從 1950年開始到現(xiàn)在。其突出特點(diǎn)是高速、高效、 安全。不僅有普通客運(yùn)、貨運(yùn)鐵路，而且有地下鐵路、重載鐵路和高速客運(yùn)鐵路。 世界交通運(yùn)輸專家認(rèn)為 2l 世紀(jì)解決城市間陸路交通和大城市內(nèi)交通問(wèn) 題的最有效工具仍然是鐵路，尤其是高速鐵路和地下鐵路，它們?cè)谶\(yùn)輸?shù)母咚俣?、高效率、安全性、舒適性和大運(yùn)量等諸方面，有著航空、航海和汽車公路運(yùn)輸無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。 (1)普遍采用重型斷面鋼軌 法國(guó)鐵路部門認(rèn) 為當(dāng)車速超過(guò) 160km／ h 時(shí)， 就應(yīng)采用 50kg／ m 或 60kg／ m鋼軌。前蘇聯(lián)鐵路部門規(guī)定當(dāng)客車速度大于 140km／ h時(shí)，在行車密度大于 100對(duì)的區(qū)間內(nèi)，應(yīng)采用 65kg／ m鋼軌。世界鐵路鋪設(shè)鋼軌單重的變化大概如下： 20世紀(jì) 50年代平均軌重 43～ 50kg／ m， 60年代平均軌重 49～ 52kg／ m， 70年代平均軌重 52～ 65kg／ m。 60 年代全世界鋪設(shè) 4萬(wàn) h無(wú)縫線路，到 70年代已鋪無(wú)縫線路超過(guò) 20萬(wàn) km， 80年代后各國(guó)的干線鐵路基本上是鋪設(shè)無(wú)縫線路。隨著磁懸浮列車技術(shù)的改進(jìn)和完善，國(guó)外有不少專家認(rèn)為到 21世紀(jì)，高速客運(yùn)列車車速可以達(dá)到 600km／ h。 (2)關(guān)于鋼種，一般采用碳素鋼，其強(qiáng)度要求在 900MPa 以上。在德國(guó) DIN 50602條款中，要求鋼必須滿足如下要求： 一 K3≤ 10對(duì) 95％的鋼軌；一 K3≤ 20對(duì)其余 5％的鋼軌。 (6)對(duì)于軸重大于 20t的線路，則應(yīng)采用耐磨級(jí)鋼軌。另外還有道岔軌，日本主要有 51． 7kg／ m、 69． 5kg／ m、 99． 8kg／ m種，中國(guó)僅有塒 m和 60kg／ m兩種。前蘇聯(lián)和美國(guó)多采用高碳、低錳類碳素軌，而歐洲、日本則采用高錳、中碳類碳素軌。熱處 理鋼軌主要是將碳素鋼軌通過(guò)加熱和控制冷卻，來(lái)改善其金相結(jié)構(gòu)，通過(guò)熱處理細(xì)化晶粒，形成細(xì)珠光體組織，從而獲得高強(qiáng)度和高韌性。同時(shí)為使鋼軌有足夠的穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)鋼軌度寬度時(shí)應(yīng)盡可能選擇寬一些。 改進(jìn)軌頭斷面設(shè)計(jì)也是提高剛度和耐磨性的方法之一。為減少鋼軌剝離傷損，各國(guó)都對(duì)軌頭圓弧設(shè)計(jì)進(jìn)行了修改， 以使塑性變形達(dá)到最小程度。在軌頭下腭處多采用斜度較大的直線，其斜度一般為 1：3～ l： 4。 第三，在軌腰與軌底過(guò)渡區(qū)，為 實(shí)現(xiàn)斷面平穩(wěn)過(guò)渡，也采用復(fù)曲線設(shè)計(jì)，逐步過(guò)渡與軌底斜度平滑相連。 第四，軌底底部全是采用平底，以使其斷面有很好的穩(wěn)定性。日本的60kg／ m鋼軌，則采用 1： 4單 斜度。成品鋼軌在熱狀態(tài)下由熱鋸切 成定尺后，送步進(jìn)式冷床上冷卻，然后送到中間倉(cāng)庫(kù)堆垛等待加工。其后部工藝與長(zhǎng)流程相同。它所生產(chǎn)的鋼軌不僅具有精確的斷面尺寸，而且具有良好的內(nèi)在質(zhì)量。由于生產(chǎn)鋼軌的坯料是采用連鑄矩 (方 )形坯或模鑄矩 (方 )形坯，矩形坯或方坯與成品鋼軌斷面形狀上沒(méi)有幾何相似性，加上在鋼軌整個(gè)軋制過(guò)程中其腿部處于拉縮變形，因此為保證成品腿高，就要求采用異形孔，首先切出高而寬的腿部，這是鋼軌孔型設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵。粗軋軌形孔也多配置在 2輥式可逆軋機(jī)上，軋件在粗軋軌形孔中變形，并逐漸接近成品鋼軌斷面尺寸。有關(guān)孔型法軋制鋼軌的孔型系統(tǒng)圖見圖 44。這樣的 孔 型系統(tǒng)可以保證鋼軌從粗軋軌形孔到成品孔軋件的變形是均 勻的、對(duì)稱的，各部分金屬的延伸也接近相同，這就大大提高了鋼軌斷面尺寸的精 度和外形的規(guī)范。 703．鋼軌的矯直原理有哪些 ? 鋼軌經(jīng)過(guò)緩冷后，由于斷面各部厚度不同，其冷卻速度也不同，加上金屬?gòu)膴W氏體向珠光體轉(zhuǎn)變所引起的體積變化，均會(huì)引起鋼軌彎曲。 材料力學(xué)研究認(rèn)為，鋼軌的矯直過(guò)程是一個(gè)彈塑性變形的復(fù)雜過(guò)程。鋼軌矯直就是要經(jīng)過(guò)多次這樣反向彎曲和彈性恢復(fù)的抗?fàn)帲朔鋬?nèi)部反彈力矩，最后因屈服而達(dá)到平直。鋼軌矯直的數(shù)學(xué)條件為： 1/ρ反 =1/ρ彈 +1/ρ殘 式中： ρ反 —— 反彎曲率半徑； ρ彈 —— 彈性恢復(fù)曲率半徑； ρ殘 —— 殘余曲率半徑。 壓力矯直工藝速度低，僅用于對(duì)鋼軌進(jìn)行補(bǔ)充矯直。采用小變形量矯直，則需要較多的矯直輥，但鋼軌的殘余應(yīng)力較小。采用這種工藝，可以保證鋼軌具有高的平直度精度和微小的 殘余應(yīng)力。拉伸矯直機(jī)設(shè)備能力為 10000～ 15000kN，可以矯直各種斷面的鋼軌，這樣的拉力采用液壓很容易實(shí)現(xiàn)。 對(duì)這兩個(gè)鋼種，拉伸矯直比輥式矯直，鋼軌的裂紋擴(kuò)展時(shí)間要延長(zhǎng) 40％一 60％，且具有低的疲勞擴(kuò)展速度。提高屈服強(qiáng)度對(duì)曲線上低軌 抗壓潰和高軌抗剝離都有重要的作用。為了有效地控制關(guān)鍵生產(chǎn)過(guò)程，通常是在煉鋼 (包括精煉、脫氣 )、連鑄、 軋制、精整等工序分別各自用一臺(tái)過(guò)程機(jī)進(jìn)行工藝控制。由于管理信息量巨大，故常要用中型以上的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。 第二級(jí)為局部生產(chǎn)過(guò)程控制級(jí)，它由設(shè)在各操作室內(nèi)的 Micro Vax機(jī)組成，與第一級(jí)共同組成工藝過(guò)程控制系統(tǒng)。它一般設(shè)在廠部，用它來(lái)對(duì)全廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、技術(shù)質(zhì)量管理、財(cái)務(wù)管理、原材料設(shè)備管理、人事管理實(shí)現(xiàn)在線控制，及時(shí)提供有關(guān)信息數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人進(jìn)行生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)決策。 該系統(tǒng)可以為管理人員提供了解有關(guān)企業(yè)經(jīng)營(yíng)情況所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，幫助管理者進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析、財(cái)務(wù)成本分析、能源消耗分析等。 鑒于上述原因，從 20世紀(jì) 70年代世界各鋼廠就開始采用連鑄坯代替模鑄坯生產(chǎn)鋼軌，得到了各國(guó)鐵路部門的認(rèn)同。 707．采用連鑄工藝生產(chǎn)鋼軌鋼的特點(diǎn)有哪些 ? 無(wú)論是采用轉(zhuǎn)爐還是電爐冶煉，均需有精煉設(shè)備和脫氣設(shè)備，以保證連鑄用鋼水的化學(xué)成分能控制在一個(gè)比較窄的范圍內(nèi)，尤其是對(duì)高碳鋼所敏感的 [H]的控制，必須采用真空脫氣才能實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，通過(guò)對(duì)普碳板坯改善偏析的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)處于凝固末期的鑄坯進(jìn)行“軟壓下” (Softreduction)，對(duì)改善偏析效果明顯，但對(duì)于高碳鋼尚未有資料證明是否可行，尚待進(jìn)一步的 工業(yè)實(shí)驗(yàn)證明。 在整個(gè)澆鑄過(guò)程中，要采取措施防止鋼液被空氣二次氧化和被鋼渣污染。對(duì)高碳鋼軌鋼而言，其壓縮比瑞典最小，為 6． 3： 1，南非海韋爾德廠最大，為 27． 8： l。根據(jù)這一原理，新日鐵生產(chǎn) 60kg／ m鋼軌時(shí)采用了斷面積為 1156cm2的 340mm 340mm方形連鑄坯；加拿大悉尼廠為生 U65． 5kg／ m鋼軌選擇了斷面積為 1135． 5cm2的 2。實(shí)驗(yàn)測(cè)定，采用臥矯工藝可以比立矯減小鋼軌殘余應(yīng)力水平約 50～ 100MPa，而拉伸矯直又可比臥矯減小鋼軌殘余應(yīng)力水平。 710．鋼軌中的殘余應(yīng)力水平及分布情況如何 ? 眾所周知，鋼材中殘余應(yīng)力的存在對(duì)鋼材的使用性能尤其是疲勞性能有很大影響。 負(fù)號(hào)表示殘余應(yīng)力方向與應(yīng)變方向相反。國(guó)內(nèi)外研究指出：造成鋼材缺陷尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子有三個(gè)：一是工作應(yīng)力，二是殘余應(yīng)力，三是溫度應(yīng)力，當(dāng)三者全為正值而疊加時(shí)，會(huì)造成金屬的加速破壞。現(xiàn)采用的渦流探傷裝置主要有兩種，一種是帶有固定探頭的渦流探傷儀，另一種是帶有掃描裝置的渦流探傷儀。其中軌頭采用 6個(gè)探頭，軌腰采用 6 個(gè)探頭，軌底采用 16 個(gè)探頭，這樣可覆蓋整個(gè)鋼軌斷面。其掃描裝置旋轉(zhuǎn)速度為 2020r／ min，它可發(fā)現(xiàn)在鋼軌表面深度為 0． 4～ 1mm的缺陷，檢測(cè)速度為 1m/s。 712．什么是鋼軌磁粉探傷技術(shù) ? 磁粉探傷的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便，國(guó)外約有 30％的鋼軌生產(chǎn)廠采用這種方法。這種磁粉探傷儀對(duì)深度超過(guò) 0． 13mm、 0． 25mm、 0． 38mm的裂紋等缺陷能靈敏反應(yīng)。超聲波探傷是近三十年發(fā)展起來(lái)的一種高效無(wú)損探傷法。為確保檢 測(cè)精度和可靠性，每次檢測(cè)前都要用標(biāo)準(zhǔn)人工試樣校對(duì)儀器靈敏度。這幾種探傷裝置如圖 411 至圖 413 所示。目前用于鋼軌端頭平直度測(cè)量的激光裝置已研制成功，該裝置可以精確地測(cè)量距軌頭 1． 5m 以上鋼軌水平或垂直方向的平直度。這個(gè)測(cè)量裝置由一個(gè)測(cè)量軌高的激光儀和一個(gè)測(cè)量踏面不平度的傳感器組成，借助計(jì)算機(jī)波形分析技術(shù)，它可以把鋼軌踏面不平度有關(guān)數(shù)據(jù)打印出來(lái)，如超過(guò)規(guī)定，其標(biāo)記裝置將在鋼軌上噴上標(biāo)記。對(duì)軌高的檢測(cè)是采用大量接觸式激光儀進(jìn)行測(cè)定，其所用探頭頻率為 16KHz，通過(guò)調(diào)整探頭，可以測(cè)量不同斷面鋼軌軌高。檢測(cè)中心包括兩個(gè)部分。該管理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)至少要具有 11MB內(nèi)存和 200MB外存，方可滿足