【正文】 要對(duì)軌頭進(jìn)行打磨拋光。 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。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)。美國和加拿大從 20 世紀(jì) 70年代就開始大量鋪設(shè) 61． 5kg／ m 鋼軌。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。 高技術(shù)鐵路是以電力牽引技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，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。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。 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。列車全長(zhǎng)約 2442m，共牽掛 90～ 100 節(jié)車廂?！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。到目前為止，世界各國已建成的和規(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。 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，被世界各國的政府和鐵路部門所接受。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。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。這是在 1941年由美國機(jī)車公司制造的。 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。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。 (3)第三階段：從 1950年開始到現(xiàn)在。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。 (1)普遍采用重型斷面鋼軌 法國鐵路部門認(rèn) 為當(dāng)車速超過 160km／ h 時(shí)， 就應(yīng)采用 50kg／ m 或 60kg／ 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。隨著磁懸浮列車技術(shù)的改進(jìn)和完善，國外有不少專家認(rèn)為到 21世紀(jì)，高速客運(yùn)列車車速可以達(dá)到 600km／ h。在德國 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。另外還有道岔軌，日本主要有 51． 7kg／ m、 69． 5kg／ m、 99． 8kg／ m種，中國僅有塒 m和 60kg／ m兩種。熱處 理鋼軌主要是將碳素鋼軌通過加熱和控制冷卻，來改善其金相結(jié)構(gòu)，通過熱處理細(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。 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。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。 第四，軌底底部全是采用平底，以使其斷面有很好的穩(wěn)定性。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，然后送到中間倉庫堆垛等待加工。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。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。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。 材料力學(xué)研究認(rèn)為，鋼軌的矯直過程是一個(gè)彈塑性變形的復(fù)雜過程。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。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。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)。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。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)。它一般設(shè)在廠部，用它來對(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。 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，得到了各國鐵路部門的認(rèn)同。近年來，通過對(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。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。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。 負(fù)號(hào)表示殘余應(yīng)力方向與應(yīng)變方向相反?，F(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。這種磁粉探傷儀對(duì)深度超過 0． 13mm、 0． 25mm、 0． 38mm的裂紋等缺陷能靈敏反應(yīng)。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。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。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，通過調(diào)整探頭，可以測(cè)量不同斷面鋼軌軌高。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，方可滿足每天 1000 支鋼軌的信息存儲(chǔ)量。氮在 α— Fe中最高溶解度 590℃ 時(shí)約為 0． 1％，室溫下降到 0． 001％以下。而通過 ?；幚?，自由氮含量為 0． 002％，其脆性轉(zhuǎn)變溫度為一 45℃ 。表 44為共析鋼成分和斷裂韌性。為防止鋼液二次氧化，從鋼色到中間色、從中間色到結(jié)晶器采用長(zhǎng)水口及浸人式水口，以減少鋼中氧化物夾雜，提高鋼軌的疲勞壽命。對(duì)于有拉矯裝置的連鑄機(jī)，應(yīng)特別注意在鋼坯內(nèi)部有液芯狀態(tài)下的拉矯速度不能超過澆鑄速度 (一般鑄速為 0． 8m/min)，同時(shí)控制二次水冷段的冷卻強(qiáng)度。為保證成分均勻，在冶煉過程中采用高拉碳操作方法，應(yīng)保證在冶煉末期鋼液中碳的含量在 0． 6％以上。其成分 (質(zhì)量分 數(shù) )為 C 0． 53％～ 0． 63％、 Mn 1． 35％～1． 45％、 Si0． 1％一 0． 2％、 P≤ 0． 04％、 S≤ 0． 03％、 Cr 0． 55％～ 0． 65％、 Nb 0． 05％～0． 08％、 V 0． 06％～ 0． 09％，其屈服強(qiáng)度可達(dá) 700MPao (2)Cr— V合金鋼軌鋼。這個(gè)問題還有待今后研究認(rèn)證。高速鐵路對(duì)鋼軌質(zhì)量的要 求如下： (1)對(duì)鋼軌表面質(zhì)量的要求見表 47。世界各國對(duì)鋼軌的要求是：高強(qiáng)度、高韌性、高純凈度、高精度和良好的可焊性。 (3)對(duì)鋼水進(jìn)行真空脫氣，使溶解在鋼水中的氫、氧等氣體含量進(jìn)一步降低，以減少這些氣體對(duì)鋼軌鋼性能的影響。 725．高速鐵路鋼軌的生產(chǎn)工藝有哪些 ? 我國的鋼軌生產(chǎn)和使用實(shí)踐已證明，采用傳統(tǒng)膜鑄 +孔型法 +人工檢查工藝生產(chǎn)的鋼軌，已不能滿足高速鐵路 對(duì)鋼軌尺寸精度、外觀平直度和內(nèi)外表面質(zhì)量的要求。 (5)采用萬能法孔型設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)在線調(diào)整鋼軌幾何尺寸，保證鋼軌斷面的軋制精度。這一技術(shù)的問世，標(biāo)志著世界鋼軌生產(chǎn)技術(shù)跨進(jìn)了一個(gè)嶄新的時(shí)代。總軋制道次是 12道次，在萬能軋機(jī)上軋 4道，在軋邊機(jī)上軋 3道。結(jié)疤大多數(shù)與母體相連，隨著軋件的壓縮和延伸，結(jié)疤在鋼軌表面呈一端開放型貼附，金相檢驗(yàn)結(jié)疤下面基體表面常有脫碳現(xiàn)象。 (5)底裂。實(shí)際生產(chǎn)中常常出現(xiàn)切除不凈的現(xiàn)象，而使縮孔繼續(xù)保留在鋼 軌上。 (9)水平裂紋。 (2)波浪彎。鋼軌扭轉(zhuǎn)是指鋼軌全斷面繞其腰部中性軸發(fā)生的扭轉(zhuǎn)，其形態(tài)多如鉆頭的鉆刃，具體見圖 420。縮 孔 是指鋼軌經(jīng)酸腐蝕后，出現(xiàn)在腰部中央或散布在腰部區(qū)域的一種肉眼可見的裂紋，它是由于在鋼軌軋制后切頭長(zhǎng)度不足而殘留在鋼軌上造成的；也有的是因冶煉不正常造成鋼錠或鋼坯在冷凝時(shí)，縮孔過大侵人本體造成。偏析是指鋼軌經(jīng)酸腐蝕后，在其斷面出現(xiàn)的顏色暗淡的偏析線，這種偏析線主要呈兩種形態(tài)，一種是分散在鋼軌中線附近的叫散狀偏析，一種是主要分布在腰部中心的叫中心偏析，見圖 424。這種裂紋受載荷反復(fù)作用而擴(kuò)展，甚至發(fā)生斷裂。軌底破碎也叫半月形破碎。軌頭壓潰是指發(fā)生在軌頭踏面處由被壓潰的金屬所形成的正邊。鋼軌銹蝕多發(fā)生在潮濕有腐蝕的地段，如沿海、隧道。由于氣 壓焊不良造成鋼軌殘余應(yīng)力較大，尤其是在腰部焊縫處存在殘余拉應(yīng)力，在行車過程中這種拉應(yīng)。銹蝕的鋼軌表面多呈麻點(diǎn)并且鋼軌的剛度下降。發(fā)生軌頭壓潰處的金屬常常存在有害夾雜物和元素偏析。其形貌見圖 428。 (2)擦傷。紋理是指鋼軌經(jīng)酸腐蝕后在其斷面上出現(xiàn)的暗色條紋。 (3)皮下氣泡。鋼軌低倍缺陷有如下類型： (1)氫裂。當(dāng)這種缺陷僅出現(xiàn)在鋼軌某局部且其所形成的波峰與波長(zhǎng)之比大于 l時(shí)，稱之為“死彎”。 (10)復(fù)合型裂紋。 (7)氫裂。通過底裂處的金相檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)裂紋處兩側(cè)有脫碳，其組織為鐵素體加少量珠光體。折疊是因軋制不良所造成的一種鋼材表面缺陷，其形 貌酷似裂紋。 727．鋼軌的軋制缺陷有哪些 ? 大約有下列 10種缺陷： (1)軋痕。 法國的斯坦 莫達(dá)先生最初的萬能法工藝，是采用 BDl+BD2+Ul+U2+U3+E+UF的 軋 機(jī)布置。 (7)采用在線的質(zhì)量檢查技術(shù)，通過對(duì)鋼軌的超聲波、渦流和激光檢查，可以全面了解鋼軌的內(nèi)部、表面質(zhì)量和幾何尺寸情況。日本、法國高速鐵路的建設(shè)，推動(dòng)了高速鐵路鋼軌生產(chǎn)工藝的革命。經(jīng)過真空脫氣后，鋼中的氫含量 (體積分?jǐn)?shù) )可小于 2． 5 104％，氧含量 (體積分?jǐn)?shù) )可小于 20 104％。 世界各國在生產(chǎn)高速鐵路用鋼軌鋼時(shí)采取的主要冶金措施包括： (1)采用鐵水預(yù)處理技術(shù)。 (3)對(duì)鋼軌外觀平直度的要求見表 49。在初期是采用 JIS50kg／ m 斷面，經(jīng)過一段運(yùn)行后發(fā)現(xiàn) 50kg／ m 斷面的剛度不夠，造成路基維護(hù)增加，決定改用JIS60kg／ m 斷面。第一種成分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù) )為 C 0． 7％一 0． 8％、 Mn 0． 8％～ 0． 9％、Si0． 1％一 0． 3％、 P≤ 0． 04％、 S≤ 0． 03％、 Cr0． 75％～ 0． 85％、 Mo 0． 16％～ 0． 20％，其屈服強(qiáng)度可達(dá) 860MPa；第二種成分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù) )為 C 0． 65％～ 0． 75％、 Mn 0． 8％一 0． 9％、 Si 0． 1％一 0． 3％、 P≤ 0． 04％、 S≤ 0． 03％、Cr 0． 75％～ 0． 85％、 Mo 0． 16％一 0． 20％、 V 0． 05％～ 0． 08％、 Al 0． 0l％一 0． 04％，其屈服強(qiáng)度可達(dá) 980MPa。為減少氫，多采用干燥的廢電極做增碳劑。為此它們采用了嚴(yán)格控制成分、去除鋼液中 [H]的脫氣技術(shù)及防止鋼液在澆鑄中二次氧化技術(shù)等措施。從硫印上看，連鑄坯的偏析一般存在于斷面中心的很小區(qū)域內(nèi)。硅對(duì)鋼軌性能的影響見表 45。 為發(fā)展高性能鋼軌鋼，各國采取了不同的方法。若將此鋼在室溫下靜置，隨時(shí)間增加，氮將以 Fe4N的形式析出，使鋼的強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下降，即產(chǎn)生時(shí)效。 716．鋼軌鋼主要有哪幾種 類型 ? 從表 42可以看出，世界各國開發(fā)的鋼軌鋼主要分為三大類，即碳素鋼、合金鋼和熱處理鋼；按其金相組織又可分為珠光體鋼、貝氏體鋼和馬氏體鋼三類。這個(gè)在線全自動(dòng)鋼軌檢測(cè)中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，在線檢測(cè)后進(jìn)行數(shù)據(jù)整理加工，最后及時(shí)將 鋼軌有關(guān)質(zhì)量數(shù)據(jù)反饋給生產(chǎn)各工序。 (2)鋼軌踏面不平度檢測(cè)?，F(xiàn)在世界上鋼軌生產(chǎn)企業(yè)已全部采用超聲波探傷技術(shù)檢測(cè)鋼軌內(nèi)部質(zhì)量，所使用探傷儀均為多探頭型，主要有： 6個(gè)探頭、 12 個(gè)探頭和 24個(gè)探頭幾種，這幾種探傷儀主要區(qū)別是探傷盲區(qū)大小不同，探頭越多其盲區(qū)越小。 713．如何對(duì)鋼軌內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè) ? 對(duì)鋼軌內(nèi)部質(zhì)量的檢測(cè)主要采用熱酸、硫印和超聲波幾種方法。它的噴槍裝置對(duì)有缺陷的鋼軌進(jìn)行標(biāo)記和打印報(bào)告。其探頭按不同方向排列，覆蓋整個(gè)軌頭表面，可以檢測(cè)鋼軌軌頭縱向及橫向上的表面缺陷，可檢測(cè)出深度在 0． 3mm以上、長(zhǎng)度在 20mm 以上的缺陷。 σr 式中： σ—— 鋼材的實(shí)際強(qiáng)度； σR—— 鋼材疲