chapter3國(guó)內(nèi)外鋼軌生產(chǎn)和使用(編輯修改稿)
2025-02-28 21:27 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 熱軋后其強(qiáng)度達(dá)到 980MPa級(jí) ， 相對(duì)韌塑性差些 ， 焊接范圍較窄 。 U76NbRE(原 BNbRE)為包鋼研制的微合金鋼軌 。熱軋后強(qiáng)度達(dá)到 980MPa級(jí) 。 由于鈮和稀土的作用 ， 其韌塑性尤其低溫韌性相對(duì)較好 。 980MPa級(jí)的鋼軌經(jīng)過(guò)近 10年的使用以及完善 ，由于強(qiáng)度等級(jí)較高 ， 其耐磨性能明顯要好于780~880MPa級(jí)的 U74和 U71Mn鋼軌 。 U75V(原PD3)經(jīng) 1998年調(diào)整化學(xué)成分后 ， 韌塑性有明顯提高 ， 在繁忙重載鐵路干線的直線上使用具有優(yōu)勢(shì) 。 在鋼中加入合金元素 Si、 Mn、 Cr、 Mo、 V等，起到固溶強(qiáng)化以及細(xì)化珠光體組織作用以提高強(qiáng)度，這就是所謂的合金化強(qiáng)化。合金化強(qiáng)化的缺點(diǎn)是在提高強(qiáng)度的同時(shí)，帶來(lái)韌塑性的損失，惡化了焊接性能。因此，強(qiáng)度等級(jí)為 1180MPa的珠光體型合金鋼軌由于斷裂韌性低，殘余應(yīng)力大，該等級(jí)的合金軌在國(guó)外已基本上不再生產(chǎn)和使用。目前，國(guó)外在小半徑曲線上作為耐磨軌使用較多的為 1080MPa等級(jí)的合金軌。這樣的合金軌焊接后要采取緩冷措施，以保證焊接接頭不出現(xiàn)有害的馬氏體組織。 熱處理鋼軌 研究表明 ， 細(xì)化軌鋼珠光體組織 ， 不僅可以提高其強(qiáng)度而且改善其韌塑性能 ， 這可以通過(guò)鋼軌熱處理的方法得以實(shí)現(xiàn) 。 所謂熱處理就是通過(guò)控制加熱和冷卻過(guò)程 ， 改變金屬的組織結(jié)構(gòu) ， 使其具備優(yōu)良的性能 。 我國(guó)鋼軌熱處理技術(shù)的研究始于 20世紀(jì) 60年代中期 ， 80年代中發(fā)展較快 。 目前攀鋼可年產(chǎn) 10萬(wàn)噸以上的在線熱處理鋼軌 。 包鋼可年產(chǎn) 2萬(wàn)噸以上的離線熱處理鋼軌 。 鐵路部門可生產(chǎn)部分離線熱處理鋼軌 。 1） 過(guò)共析珠光體鋼軌 通過(guò)添加合金元素以及熱處理可提高鋼軌的強(qiáng)度 。對(duì)于珠光體鋼軌來(lái)說(shuō) ， 達(dá)到 1300MPa基本已到極限 。 再進(jìn)一步提高強(qiáng)度和硬度 ， 軌頭表面會(huì)形成不希望出現(xiàn)的脆性貝氏體和馬氏體組織 。 鑒于上述情況 ， 日本新日鐵公司的研究人員提出了這樣一種新思路 ， 即通過(guò)增加珠光體中滲碳體相的密度來(lái)提高耐磨性能 ， 并研究了過(guò)共析鋼軌 。新開(kāi)發(fā)的過(guò)共析鋼軌完成了北美重載鐵路線上試驗(yàn)后 ， 目前已在美國(guó)鋪設(shè)使用 10萬(wàn)余噸 。 2） 抗破損鋼軌 通過(guò)調(diào)整熱處理時(shí)的冷卻速度 ， 將鋼軌踏面和軌頂角處理成不同的硬度 。 在沖擊載荷的作用下 ， 硬度較軟的踏面處會(huì)產(chǎn)生更多的磨損 。 通過(guò) “ 增加 ” 軌頂面中心即踏面處的磨耗率 ， 這部分的有害的疲勞裂紋能被自然 “ 磨 ” 掉而不擴(kuò)展 ， 不需要進(jìn)行昂貴的打磨 。 自 1990年開(kāi)始,這種鋼軌已經(jīng)在 Burlington Northern 進(jìn)行試驗(yàn) ， 結(jié)果令人滿意 。 3） 馬氏體鋼軌 由于珠光體型鋼軌已經(jīng)接近研發(fā)極限 ， 許多制造商正在試驗(yàn)其他高強(qiáng)度鋼軌 。 近來(lái)英鋼聯(lián)研究開(kāi)發(fā)了軌頭硬度達(dá) 445HB的低碳馬氏體鋼軌鋼 ， 并申請(qǐng)了專利 。 盡管該鋼種其耐磨性能與珠光體型熱處理鋼軌相似 ， 韌性卻高很多 。 4） 貝氏體鋼軌 目前國(guó)外新的高強(qiáng)鋼軌的研發(fā)重點(diǎn)主要集中在貝氏體鋼軌上 。 貝氏體鋼軌具有強(qiáng)度高 、 韌塑性好 ， 顯示出強(qiáng)度和韌塑性的良好配合 ， 尤其韌性更好 ， 是珠光體鋼軌的 23倍 。 另外 ， 貝氏體鋼軌由于含碳量低 ， 具有較好的焊接性能 ， 同時(shí)還可與珠光體鋼軌進(jìn)行焊接 。 鐵道科學(xué)研究院已與鞍鋼合作開(kāi)展了貝氏體鋼軌的試驗(yàn)研究 ， 并于 2023年 7月通過(guò)鐵道部科技司組織的技術(shù)審查 ， 現(xiàn)已上道試鋪近 4年 ， 表現(xiàn)出比熱處理鋼軌更好的抗剝離和耐磨性能 。 1) 專用熱處理軌鋼 （ U77MnCr PG4） 2) 重載鐵路用超高強(qiáng)度軌鋼 （ U77MnCr PG4） 3) 高速鐵路用軌鋼 （ U71Mnk） 4) 道岔用鋼軌（ 60D40 60TY） 四 鋼軌的焊接體系 ： 一般無(wú)縫線路鋼軌的焊接分三步進(jìn)行： 第一步 ， 在焊軌廠采用閃光焊的方法將 25m長(zhǎng)鋼軌焊成 250m～ 500m長(zhǎng)軌條； 第二步 ， 鋼軌運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后 ， 在道下采用氣壓焊或鋁熱焊的方法焊成 1000m2023m的長(zhǎng)軌條； 第三步 ， 在道上采用鋁熱焊或氣壓焊將鋼軌焊成區(qū)間或跨區(qū)間無(wú)縫線路 。 其中第二步和第三步又分別稱之為單元軌節(jié)焊和鎖定焊 。 第一步焊接在廠內(nèi)或基地內(nèi)進(jìn)行 ， 均采用閃光焊， 采用瑞士產(chǎn) GAAS80焊機(jī)或?yàn)蹩颂m K系列焊機(jī) 。這種焊接方式 ， 質(zhì)量穩(wěn)定可靠 ， 是所有焊接方式中最好的； 第二步焊接采用氣壓焊或鋁熱焊 。 從焊接的原理和焊接接頭的性能看 ， 氣壓焊優(yōu)于鋁熱焊 ， 但由于鋁熱焊施工方便 ， 尤其可較好保證焊接接頭的平順性 ， 近年來(lái)被廣泛使用 。 第三步焊接 ， 采用鋁熱焊或氣壓焊 ， 近年來(lái)多數(shù)采用鋁熱焊 。 因?yàn)殇X熱焊是一種填充焊 ， 用于鎖定焊非常方便 。 另外 ， 斷軌修復(fù) ， 采用鋁熱焊也比較方便 。所以 ， 雖然鋁熱焊是一種鑄態(tài)組織 ， 但是無(wú)縫線路的施工和養(yǎng)護(hù)缺不了 。 在客運(yùn)專線鐵路中應(yīng)采用下列焊接方式： 在焊軌基地采用固定式閃光焊 ， 在現(xiàn)場(chǎng)采用鋁熱焊或移動(dòng)式閃光焊進(jìn)行焊接 。 這樣可以較好的保證焊接質(zhì)量 。 不建議將 100m長(zhǎng)定尺鋼軌直接運(yùn)至鋪軌現(xiàn)場(chǎng)采用移動(dòng)式閃光焊進(jìn)行焊接 。 在新建普通鐵路上 ， 可采用移動(dòng)式閃光焊將 100m長(zhǎng)定尺鋼軌焊成規(guī)定的長(zhǎng)度 ， 或采用移動(dòng)式閃光焊或鋁熱焊進(jìn)行鎖定焊 。 另外 ， 待既有線不那么繁忙 ， 也可以直接將 100m鋼軌運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)直接采用移動(dòng)式閃光焊軌車進(jìn)行 。 5 鋼軌的合理使用 嚴(yán)格執(zhí)行鐵道行業(yè)鋼軌新標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)行我國(guó)鋼軌國(guó)標(biāo)于 1981年修訂（ GB258581），其內(nèi)容不僅不能反映現(xiàn)代鐵路對(duì)鋼軌質(zhì)量的要求，也不能反映冶金系統(tǒng)近年來(lái)的技術(shù)進(jìn)步。因此，鋼軌
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