【正文】 4個(gè)高精度位移傳感器，在對(duì)鋼軌進(jìn)行測(cè) 量時(shí)，裝在剛性直尺上的位移傳感器不斷發(fā)出變化的脈沖信號(hào)，信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，打印出被測(cè)軌全長(zhǎng)波浪彎曲狀況圖。這個(gè)檢測(cè)站將對(duì)鋼軌的斷面尺寸、表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行逐支檢查，其檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這表明了在鋼中游離氮的重要性。 對(duì)于高碳鋼，釩是能夠使鋼晶粒細(xì)化和彌散強(qiáng)化的元素。 前蘇聯(lián)的切里舍夫教授認(rèn)為，對(duì)于共析鋼的斷裂韌性，當(dāng)碳含量大于 0． 85％時(shí)，就會(huì) 出現(xiàn) KIc值降低的趨勢(shì)。同時(shí)由于稀土夾雜物密度較大，應(yīng)加以適當(dāng)攪拌及延長(zhǎng)鎮(zhèn)靜時(shí)間，以利于夾雜物上浮，這樣可以使稀土處理鋼達(dá)到最好結(jié)果。 (3)瑞典柯克姆 (Kockmns)公司主要生產(chǎn)鉻含量為 0． 8％的合金鋼，也生產(chǎn) 含鉻和高錳的高強(qiáng)度鋼軌鋼。鋼中磷含量的高低與鋼液溫度、 CaO／ SiO2 比值和渣中 FeO 含量有關(guān)。隨著人們對(duì)珠光體鋼組織、成分與性能之間關(guān)系研究的深入，發(fā)現(xiàn)在碳素鋼基礎(chǔ)上加入適量合金元素，可有效地減小珠光體團(tuán)尺寸、珠光體片間距和滲碳片厚度，從而提高鋼軌鋼屈服強(qiáng)度。對(duì) Cr— Mo鋼軌鋼，當(dāng)其冷卻速度大于 0． 4℃／ s時(shí)也要產(chǎn)生馬氏體、貝氏體，對(duì)于帶有馬氏體的鋼軌鋼，馬氏體含量為多少時(shí)才必須對(duì)其進(jìn)行回火處理，對(duì)此各國(guó)專家有不同的認(rèn)識(shí)。 723．高速鐵路對(duì)鋼軌質(zhì)量有哪些要求 ? 高速鐵路對(duì)鋼軌質(zhì)量的要求主要反映在鋼質(zhì)的純凈度、鋼軌的表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量、幾何尺寸精度和鋼軌外觀平直度等幾個(gè)方面。據(jù)了解法國(guó)鐵路對(duì)焊接接頭的質(zhì)量規(guī)定是：軌頭踏面不容許低接頭，但也不能上翹超標(biāo)，一般是規(guī)定為 +0． 2mm／ m，一 0／ m。 (2)采用爐外精煉技術(shù)。世界上主要的鋼軌生產(chǎn)企業(yè)都采用了連鑄工藝生產(chǎn)鋼軌。 (3)采用步進(jìn)式加熱爐加熱鋼坯，可以有效地控制爐內(nèi)氣氛，防止鋼坯在加熱過程中脫碳和加熱溫度不均。這種方法雖經(jīng)多次改進(jìn)，但其設(shè)計(jì)原理上固有的缺陷，加上橫列式軋機(jī)剛度低的致命缺陷，使其在鋼軌斷面的尺寸精度上很難達(dá)到高速鐵路對(duì)鋼軌斷面的精度要求。總軋制道次是 15道次，在萬能軋機(jī)上軋 5道次，在軋邊機(jī)上軋 4道次。 (2)結(jié)疤。耳子多因孔型設(shè)計(jì)不當(dāng)或 孔 型調(diào)整不當(dāng)，使部分金屬?gòu)目仔蛢?nèi)漏過，充滿到孔型外軋輥輥縫處，形成一條通長(zhǎng)性等寬的凸起，這個(gè)凸起破壞了軋件輪廓的正確性。縮孔是在冶煉澆鑄過程中在鋼錠或鋼坯內(nèi)部因冷卻收縮而形成的空洞，其周圍存在夾雜、偏析和夾層。軌頭垂直裂紋是指發(fā)生在鋼軌頭中間垂直于軌頭踏面的內(nèi)部裂紋。 728．鋼軌鋼矯直后有哪些缺陷 ? 鋼軌經(jīng)過矯直后，其平直度缺陷可分為以下 4類： (1)彎曲。它有兩種形態(tài)：一種是出現(xiàn)在鋼軌端頭局部長(zhǎng)度內(nèi)的向上或向下的彎曲；另一種是出現(xiàn)在鋼軌端頭局部長(zhǎng)度內(nèi)向左或向右的旁彎，具體可見 圖 419。這種缺陷采用酸腐蝕或超聲波探傷方法很容易發(fā)現(xiàn)。皮下氣泡見圖423。 (1)孔裂。其形貌見圖 427。其形貌如圖 429。其形貌見圖 430。 (3)氣壓焊不良引起鋼軌斷裂 (The Rail Break by Pressure Thermic Welding) 氣壓焊不良常常造成鋼軌光斑和斷裂。 (2)鋁熱焊不良引起鋼軌折斷 (The RailBreak by Alumim Themic Welding) 鋁熱焊是一種鋁熱冶煉工藝，其生成物為鑄態(tài)組織，常存在各種鑄造缺陷，這些缺陷經(jīng)列車反復(fù)作用常由局部微小裂紋發(fā)展成鋼軌宏觀斷裂。剝離指發(fā)生在鋼軌軌頭踏面上一種呈薄片狀金屬剝離母體或呈掉塊狀剝離母體的損傷。軌頭磨耗通常表現(xiàn)為鋼軌在輪軌摩擦力和接觸應(yīng)力的作用下，在鋼軌頭部發(fā)生的沿全長(zhǎng)的磨損。當(dāng)這種缺陷面積達(dá)到頭部總面積的 10％～ 15％以后將會(huì)迅速發(fā)展成掉塊破損。主要呈三種形態(tài) (見圖 425)，即放射狀條紋 (a)、腰中央條紋 (b、 c)、分散狀中央腰部條紋 (d)。這種缺陷多出現(xiàn)在鋼軌頭部和底部距表面一定距離處。這種斑點(diǎn)其縱剖面多呈白色，故也稱“白點(diǎn)”。 (3)端頭翹彎。這種裂紋主要是由于內(nèi)部裂紋及夾雜物引起鋼軌出現(xiàn)水平及垂直斷裂。這種裂紋通常分布在軌頭踏面以下 10～ 30mm深處。帶有裂紋的軋件經(jīng)多次軋制一般也不能使裂紋焊合，這種裂紋經(jīng)酸洗后比本體顏色略深。有的折疊是由于鋼坯表面存在裂紋或軋件被導(dǎo)衛(wèi)板刮傷，在其深寬比小于 1： 4 時(shí)，再經(jīng)進(jìn)一步軋制而形成折疊。軋痕一般呈規(guī)律性地分布在軋件同一部位上，其間隔長(zhǎng)度大約等于軋輥粘氧化鐵皮處或掉肉處輥?zhàn)訄A周長(zhǎng)的 1． 1倍。新日鐵的萬能法工藝布置是采用 BDl+BD2+U1+El+U2+E2+UF的形式。 726．世界各國(guó)采用萬能法生產(chǎn)鋼軌的工藝有哪些 ? 鋼軌的現(xiàn)代孔型法軋制技術(shù)，是德國(guó)的蒂森公司在 1932 年研究開發(fā)成功的。高速鐵路用鋼軌生產(chǎn)新工藝主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)采用爐 外精煉和真空脫氣技術(shù)，以確保鋼坯的內(nèi)在質(zhì)量，控制鋼中殘余元素和氣體含量，保證鋼質(zhì)的純凈度。 (4)采用連鑄工藝。通常的做法是在高爐出鐵口進(jìn)行脫硅，在鐵水罐車內(nèi)進(jìn)行預(yù)脫磷、脫硫。 (5)對(duì)鋼軌焊接接頭幾何尺寸公差的要求。通過近 40年高速鐵路的運(yùn)營(yíng)考驗(yàn)，已證明 60kg／ m斷面完全能滿足高速 鐵路運(yùn)營(yíng)的需要。對(duì) Cr— Nb— V鋼軌鋼，當(dāng)其冷卻速度大于 0． 7℃／ s時(shí)就會(huì)生成少量的馬氏體。 721．目前合金鋼軌鋼的開發(fā)情況 如何 ? 在 20世紀(jì)中期，人們通過大量研究鋼軌在線路上發(fā)生的損傷，發(fā)現(xiàn)無論是掉塊、剝離、磨耗，還是裂紋及亞表面變形等典型鋼軌損傷，都與金屬塑性變形有關(guān)。該廠通過在魚雷罐內(nèi)吹 氬和氧化鈣進(jìn)行脫硫。 (2)英國(guó)萊肯 (Lacken)公司為控制連鑄坯偏析，主要采取了嚴(yán)格控制中間罐溫度的措施。但是若加入方法不當(dāng)，也會(huì)使鋼質(zhì)變壞。 日本在研究了高速鐵路運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了 900MPa級(jí)三種鋼軌鋼的成分，如表43所示。要采用穩(wěn)定氮化物元素的晶粒細(xì)化劑 (Al、 V、 Ti)，尤其是在非晶粒細(xì)化鋼中，總的氮含量應(yīng)以最低為佳。 717．氮元素對(duì)鋼的性能有影響嗎 ? 在研究鋼的脆性時(shí)發(fā)現(xiàn)，錳可降低鋼的脆性敏感性，而氮卻增加鋼的脆性敏感性。檢測(cè)中心包括兩個(gè)部分。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，如超過規(guī)定，其標(biāo)記裝置將在鋼軌上噴上標(biāo)記。這幾種探傷裝置如圖 411 至圖 413 所示。超聲波探傷是近三十年發(fā)展起來的一種高效無損探傷法。 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。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。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。 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。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。 在整個(gè)澆鑄過程中，要采取措施防止鋼液被空氣二次氧化和被鋼渣污染。 707．采用連鑄工藝生產(chǎn)鋼軌鋼的特點(diǎn)有哪些 ? 無論是采用轉(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)。 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。 第二級(jí)為局部生產(chǎn)過程控制級(jí)，它由設(shè)在各操作室內(nèi)的 Micro Vax機(jī)組成，與第一級(jí)共同組成工藝過程控制系統(tǒng)。為了有效地控制關(guān)鍵生產(chǎn)過程，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)過程機(jī)進(jìn)行工藝控制。 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。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。 壓力矯直工藝速度低，僅用于對(duì)鋼軌進(jìn)行補(bǔ)充矯直。鋼軌矯直就是要經(jīng)過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。 703．鋼軌的矯直原理有哪些 ? 鋼軌經(jīng)過緩冷后，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。有關(guān)孔型法軋制鋼軌的孔型系統(tǒng)圖見圖 44。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有幾何相似性，加上在鋼軌整個(gè)軋制過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。其后部工藝與長(zhǎng)流程相同。日本的60kg／ m鋼軌，則采用 1： 4單 斜度。 第三，在軌腰與軌底過渡區(qū)，為 實(shí)現(xiàn)斷面平穩(wěn)過渡，也采用復(fù)曲線設(shè)計(jì)，逐步過渡與軌底斜度平滑相連。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。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。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。 (6)對(duì)于軸重大于 20t的線路，則應(yīng)采用耐磨級(jí)鋼軌。 (2)關(guān)于鋼種，一般采用碳素鋼，其強(qiáng)度要求在 900MPa 以上。 60 年代全世界鋪設(shè) 4萬 h無縫線路，到 70年代已鋪無縫線路超過 20萬 km， 80年代后各國(guó)的干線鐵路基本上是鋪設(shè)無縫線路。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 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)輸無法比擬的優(yōu)勢(shì)。其突出特點(diǎn)是高速、高效、 安全。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。它是近 10 年來發(fā)展起來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。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。 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 5000t、軸重大于 21t的列車通過，且每年運(yùn)量要超過 2020萬 t的線路才能稱為重載鐵路。 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。 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。 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。但其技術(shù)難度大，目前尚在實(shí)驗(yàn)研究中。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)。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)。 694．從鐵路技術(shù)發(fā)展歷史看。但這些鋼軌的斷面形狀卻基本保持了 1865年的 T 形形狀 ?，F(xiàn)在全世界共有鐵路總長(zhǎng)約 140萬 km，遍布世界各地。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滿足鐵路高速、大軸重、大運(yùn)量發(fā)展的要求。 km的地段，應(yīng)鋪設(shè) 60kg／ m鋼軌。 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。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。 (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。中國(guó)的合金鋼軌則是 Re— Nb軌和 V— Ti軌。一些國(guó)家鋼軌的 H／ B值如表 41所示。在軌頭側(cè)面則采用上窄下寬的直線型，直線斜度一般為 l： 20～ l： 40。中國(guó)的 60kg／ m鋼軌，則是采用 R400一： R20。 長(zhǎng)流程工藝是以礦石為原料，經(jīng)高爐、轉(zhuǎn)爐冶煉，再經(jīng)爐外精煉和真空脫氣處理，有效控制成分和有害氣體后，經(jīng)連鑄機(jī)鑄成一定尺寸的鋼坯，這些鋼坯在步進(jìn)式爐內(nèi)加熱到軋制溫度后，被送到開坯機(jī)進(jìn)行開坯形成鋼軌雛形，然后在萬能粗軋機(jī)組進(jìn)行可逆多道次粗軋，最后在萬