【導(dǎo)讀】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。其中，日本有4條，法國(guó)有3條，英國(guó)有1條，德國(guó)有2條，西班牙有2條，波。全世界在建或計(jì)劃建的高速鐵路約6000km，分布在13個(gè)國(guó)家，主要有日本、美。國(guó)、中國(guó)、俄羅斯和韓國(guó)等。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。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。到目前為止，世界各國(guó)已建成的和規(guī)劃中的長(zhǎng)。但其技術(shù)難度大，目前尚在實(shí)驗(yàn)研究中。又長(zhǎng)又重的貨運(yùn)列車，其實(shí)重載列車早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不拘于此。力的運(yùn)客或運(yùn)煤的四輪車而言的。路才能稱為重載鐵路。重載鐵路的出現(xiàn)，在歷史上主要是看重其經(jīng)濟(jì)性。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。的出現(xiàn)，向世人展示了現(xiàn)代化鐵路的廣闊發(fā)展前景和比航空、公路運(yùn)輸更具潛力的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

　　

【正文】 很高的純凈度，如：碳的成分波動(dòng)控制在 0． 06％ (質(zhì)量分?jǐn)?shù) )左右， [H]1． 5 104％， [O]20 104％， [S]0． 015％， [P]0． 020％，硫化物夾雜長(zhǎng)度小于 13μm，鏈狀氧化物長(zhǎng)度小于 200μm，球狀氧化物直徑小于 13μm，我國(guó)鐵路部門曾對(duì)進(jìn)口的鋼軌進(jìn)行檢驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)凡是采用鐵水預(yù)處理、爐外精煉、真空脫氣和連鑄技術(shù)的廠商，其鋼軌的實(shí)物質(zhì)量都很好，氫、氧、磷、硫含量都很低，夾雜物含量： A類夾雜物小于 1． 5級(jí)， B、 C、 D類夾雜物小于 1． 0級(jí)。 725．高速鐵路鋼軌的生產(chǎn)工藝有哪些 ? 我國(guó)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。特別是傳統(tǒng)工藝所固有的缺陷如幾何尺寸上的不對(duì)稱、軌高、底低寬超差等，表面存在的軋痕、劃傷、脫碳等，外觀的平直度和內(nèi)在質(zhì)量檢查的盲區(qū)等問(wèn)題，嚴(yán)重困擾著鋼軌質(zhì)量的提高。日本、法國(guó)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。以法國(guó)發(fā)明的萬(wàn)能法軋制為代表的新的鋼軌生產(chǎn)工藝一經(jīng)問(wèn)世，就受到各國(guó)技術(shù)部門的歡迎，從 20世紀(jì) 60年代開(kāi)始，這一工藝經(jīng)歷生產(chǎn)和鐵路使用部門的多年驗(yàn)證，結(jié)論是成功的、可靠的。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。 (2)采用連鑄大方坯，這主要是為了改善鋼坯的低倍組織。 (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(guò)程中脫碳和加熱溫度不均。 (4)采用高壓水除鱗技術(shù)，可以最大限度地降低因氧化鐵皮所造成的軋痕等缺陷的發(fā)生。 (5)采用萬(wàn)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。 (6)采用長(zhǎng)尺軋制、長(zhǎng)尺冷卻、反向預(yù)彎和長(zhǎng)尺矯直工藝，提高成材率 ，減小矯前彎曲度和降低矯后殘余應(yīng)力，提高鋼軌的疲勞壽命。 (7)采用在線的質(zhì)量檢查技術(shù)，通過(guò)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。 (8)采用帶硬質(zhì)合金的鋸鉆機(jī)床對(duì)鋼軌進(jìn)行端頭加工和鉆 孔 ，可以獲得高的加工精度。 726．世界各國(guó)采用萬(wàn)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(kāi)發(fā)成功的。這種方法雖然對(duì)改善由于鋼水凝固時(shí)所形成的樹(shù)枝狀晶造成的鋼軌腿部質(zhì)量不好有一定幫助，但這種方法因其在變形過(guò)程 中的不均勻變形會(huì)造成鋼軌斷面對(duì)稱性不佳，軌高、底寬和腹高等尺寸精度不夠。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。 隨著日本和法國(guó)高速鐵路的建設(shè)，鐵路部門對(duì)鋼軌的斷面精度提出了更高的要求，法國(guó)鋼鐵集團(tuán)的杰克廠長(zhǎng)斯坦莫達(dá)先生在 1964年發(fā)明了鋼軌的萬(wàn)能法軋制技術(shù)。這一技術(shù)的問(wèn)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。經(jīng)過(guò)近四十年的生產(chǎn)實(shí)踐和研究改進(jìn)，萬(wàn)能法得到了進(jìn)一步的完善。 法國(guó)的斯坦 莫達(dá)先生最初的萬(wàn)能法工藝，是采用 BDl+BD2+Ul+U2+U3+E+UF的 軋 機(jī)布置。 日本在 1970 年購(gòu)買了法國(guó)的萬(wàn)能法技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)。新日鐵的萬(wàn)能法工藝布置是采用 BDl+BD2+U1+El+U2+E2+UF的形式。在 BDl上軋 7道，在 BD2上軋 3道，在 U1El上軋 3道，在 U2E2上軋 l道，最后在 UF上軋 1道， UF是半萬(wàn)能道次。總軋制道次是 15道次，在萬(wàn)能軋機(jī)上軋 5道次，在軋邊機(jī)上軋 4道次。 后來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和推廣應(yīng)用，連軋技術(shù)的成熟，使采用更少的萬(wàn)能道次軋 制鋼軌成為可能，所以在 20世紀(jì) 80年代后，建廠的企業(yè)多數(shù)采用了在萬(wàn)能軋機(jī)上進(jìn)行連軋的技術(shù)，其布置如下： BDl+BD2+Ul+E1+UF，即在 BDl上軋 5道次，在 BD2上軋 3道次，在U1E1上軋 3道次，在 UF上軋 1道次?？傑堉频来问?12道次，在萬(wàn)能軋機(jī)上軋 4道，在軋邊機(jī)上軋 3道。 美國(guó)的惠林匹茲堡廠、南非的伊斯科廠、澳大利亞的希爾廠和加拿大的悉尼廠均采用了上述工藝。 727．鋼軌的軋制缺陷有哪些 ? 大約有下列 10種缺陷： (1)軋痕。軋痕是鋼軌在熱軋過(guò)程中，由于軋輥上粘有氧化鐵皮或 孔型掉肉，而在鋼軌表面形成的凹坑或凸起。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。軋痕可以出現(xiàn)在軋件的任何表面部位，具體軋痕形態(tài)可參見(jiàn)圖 415。 (2)結(jié)疤。鋼軌結(jié)疤是在冶煉澆鑄過(guò)程中，飛濺鋼液的急冷后，鑲在鋼錠、鋼坯或鋼材表面上的一種呈片狀的表面缺陷。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(kāi)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。 (3)折疊。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。折疊多是因孔型設(shè)計(jì)不當(dāng)或軋機(jī)調(diào)整不當(dāng)先造成耳子，再經(jīng)軋制將耳子壓平后形成的。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。 (4)耳子。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(guò)，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。耳子形態(tài)如圖 4— 16所示。 (5)底裂。底裂是指出現(xiàn)在鋼軌底部的縱向裂紋。通過(guò)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。產(chǎn)生 底裂的原因通常有兩種：一是冶煉澆鑄不正常，鑄速過(guò)快、鑄溫過(guò)低造成鋼坯表面裂紋，再經(jīng)軋制后不能焊合而在軌底形成一條縱向裂紋；二是孔型在相當(dāng)于軌底部位處過(guò)度磨損形成尖棱凸起或?qū)l(wèi)板在相應(yīng)處磨損，使軋件表面完整性受到破壞而形成一種呈縱向的裂紋。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。 (6)縮孔。縮孔是在冶煉澆鑄過(guò)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。通?？s孔應(yīng)在軋制后被切除干凈。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。經(jīng)多次壓軋，在軌腰上縮孔多呈現(xiàn)為平行于腰部的裂紋，這種裂紋常常會(huì)擴(kuò)大發(fā)展成腰劈裂。 (7)氫裂。氫裂是因?yàn)橐睙捈皾茶T過(guò)程不正常，造成鋼中氫含量過(guò)大，鋼坯被軋制成鋼軌后，在鋼軌內(nèi)部形成的微小散粒狀裂紋。這種裂紋通常分布在軌頭踏面以下 10～ 30mm深處。 (8)軌頭垂直裂紋。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。這種裂紋或條紋常常擴(kuò)展到軌頭踏面。 (9)水平裂紋。軌頭水平裂紋是一種存在于軌頭內(nèi)部的水平漸近的平面缺陷，通常發(fā)生在距鋼軌踏面下 6． 35mm深處，在它擴(kuò) 展到軌頭側(cè)面時(shí)，呈一種線性裂紋狀態(tài)。 (10)復(fù)合型裂紋。復(fù)合型裂紋是指一種發(fā)生在軌頭垂直面內(nèi)的裂紋經(jīng)向上或向下擴(kuò)展后造成鋼軌與其長(zhǎng)度方向成直角的斷裂，其斷口呈光滑、光亮或暗斑狀，但無(wú)裂紋核心。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。這種缺陷可能在同一支鋼軌上出現(xiàn)多次，在其斷開(kāi)之前沒(méi)有任何可見(jiàn)缺陷出現(xiàn)，直到出現(xiàn)完全折斷。 728．鋼軌鋼矯直后有哪些缺陷 ? 鋼軌經(jīng)過(guò)矯直后，其平直度缺陷可分為以下 4類： (1)彎曲。鋼軌彎曲是指鋼軌全長(zhǎng)沿 x軸方向的均勻彎曲 (也叫旁彎 )和沿 y軸方向的均勻彎曲 (也叫上旁 )兩種，彎曲形態(tài)見(jiàn)圖 417。 (2)波浪彎。鋼軌波浪彎是指鋼軌全長(zhǎng)或局部所出現(xiàn)的一種如水波一樣的彎曲缺陷，當(dāng)這種缺陷出現(xiàn)在鋼軌全長(zhǎng)時(shí)，稱之為“波浪彎”。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”。波浪彎的形態(tài)見(jiàn)圖 418。 (3)端頭翹彎。鋼軌端頭翹彎是指出現(xiàn)在鋼軌端頭局部的一種彎曲。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(jiàn) 圖 419。 (4)扭轉(zhuǎn)。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(jiàn)圖 420。 729．鋼軌常見(jiàn)低倍缺陷有哪些 ? 鋼軌低倍缺陷通常指鋼軌試樣經(jīng)酸腐蝕后在其全斷面內(nèi)所暴露出的經(jīng)肉眼 (或低倍放大鏡 )可見(jiàn)的冶金缺陷。鋼軌低倍缺陷有如下類型： (1)氫裂。氫裂是指鋼軌經(jīng)酸腐蝕后，出現(xiàn)在其斷面內(nèi) (通常多出現(xiàn)在頭部 )的斑點(diǎn)。這種斑點(diǎn)其縱剖面多呈白色，故也稱“白點(diǎn)”。白點(diǎn)是由于冶煉或澆鑄過(guò)程中脫氣不良，隨著溫度的降低，氫在鋼中溶解度變小后析出所形成的 一個(gè)個(gè)微小氣 孔 ，其形態(tài)見(jiàn)圖 42l。這種缺陷采用酸腐蝕或超聲波探傷方法很容易發(fā)現(xiàn)。 (2)縮孔?？s 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(jiàn)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(guò)大侵人本體造成。其形態(tài)見(jiàn)圖 422。 (3)皮下氣泡。皮下氣泡是指鋼軌經(jīng)酸腐蝕后，在其斷面距表面很近區(qū)域內(nèi)存在類似于蟻窩樣的針狀空洞。這種缺陷多出現(xiàn)在鋼軌頭部和底部距表面一定距離處。造成這種缺陷 的原因有多種，如冶煉過(guò)程脫氣不充分；爐料、鐵合金或鋼錠模烘燒不良等。皮下氣泡見(jiàn)圖423。 (4)偏析。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(jiàn)圖 424。 (5)紋理。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。這些條紋常出現(xiàn)在鋼軌頭部、腿部或腰部中央等處。主要呈三種形態(tài) (見(jiàn)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)。 730．鋼軌在線路上發(fā)生的常見(jiàn)損傷有哪些 ? 鋼軌損傷是指鋼軌在鐵路線路上、在列車和環(huán)境多種因素作用下所產(chǎn)生的宏觀破損。 (1)孔裂。 孔 裂是指鋼軌在列車沖擊載荷作用下，在螺栓孔邊角處，由于存在應(yīng)力集中或其他缺陷而造成的裂紋。這種裂紋受載荷反復(fù)作用而擴(kuò)展，甚至發(fā)生斷裂。其形態(tài)見(jiàn)圖426。 (2)擦傷。擦傷是指發(fā)生在鋼軌踏面的一種金屬塑 l生變形和分離缺陷。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。造成擦傷的原因主要是隨機(jī)車牽引力的增大，在機(jī)車啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中，伴 隨車輪打滑空轉(zhuǎn)或滑動(dòng)，使輪軌接觸區(qū)應(yīng)力急速增大，產(chǎn)生高溫，造成鋼軌踏面局部過(guò)熱和黏著，在列車駛過(guò)后，又急速冷卻形成的金屬塑變和分離。其形貌見(jiàn)圖 427。 (3)軌底破碎。軌底破碎也叫半月形破碎。它主要發(fā)生在墊板處的軌底處，該處的軌底由于過(guò)度磨損或由于軌距螺栓造成軌底邊緣硬傷形成應(yīng)力集中后，逐漸發(fā)展成該種破碎；也有的是因軌底處存在裂紋夾雜或其他冶金缺陷所致。其形貌見(jiàn)圖 428。 (4)軌頭磨耗。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。軌頭磨耗 分為垂直磨耗和側(cè)面磨耗，它使鋼軌強(qiáng)度下降，傷損增加，它一般多出現(xiàn)在曲線外緣鋼軌的頭部。其形貌如圖 429。 (5)軌頭壓潰。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。造成軌頭壓潰的原因由于列車給予鋼軌的壓應(yīng)力和離心力，使軌頭金屬產(chǎn)生塑性流變。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。 (6)剝離。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。剝離多發(fā)生在鐵道曲線外軌上，鋼軌接觸應(yīng)力大于鋼軌屈服強(qiáng)度時(shí)是造成剝離的外因；鋼軌軌頭踏面存在夾雜 物是造成剝離形成的內(nèi)因。其形貌見(jiàn)圖 430。 (7)銹蝕。鋼軌銹蝕多發(fā)生在潮濕有腐蝕的地段，如沿海、隧道。造成鋼軌銹蝕的誘因 主要是大氣腐蝕和電化學(xué)腐蝕。銹蝕的鋼軌表面多呈麻點(diǎn)并且鋼軌的剛度下降。 731．鋼軌焊接缺陷有哪些 ? (1)接觸焊不良引起鋼軌斷裂 (The Rail Break After the Contact Welding Process) 接觸焊不良常常造成鋼軌焊縫端面不能完全焊合，而形成局部熔融狀表面和未熔融區(qū)，在行車中鋼軌從焊縫中發(fā)生脆斷。 (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。引起鋼軌宏觀斷裂的鑄造缺陷為結(jié)晶裂縫、夾渣、晶粒粗大。 (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。光斑是指未能焊合的這種缺陷，其斷口呈銀灰色。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(guò)程中這