Технологія контролю чистоти матеріалів рейок національного стандарту та рішення для покращення зносостійкості головки рейок
Які небезпеки та стандарти контролю домішок сірки та фосфору в розплавленій сталі рейок національного стандарту?
Домішки сірки та фосфору в розплавленій сталі рейок національного стандарту є основними шкідливими елементами, що впливають на продуктивність рейок. Сірка, з’єднуючись із залізом, утворює включення сульфіду заліза, які викликають гарячеламкість під час прокатки рейок і призводять до мікротріщин усередині рейки. Фосфор різко знижує низько{2}}температурну в’язкість рейки, легко спричиняючи крихке руйнування головки рейки в альпійських регіонах. Відповідно до стандартуЗалізниця для високо-швидкісної залізниці(TB/T 3276), вміст сірки в національних стандартних-швидкісних залізничних рейках повинен контролюватись нижче 0,005%, а вміст фосфору — нижче 0,010%. Для звичайних-швидкісних рейок вміст сірки та фосфору має бути нижчим за 0,015% і 0,025% відповідно. Надмірний вміст домішок зменшить міцність рейки на розрив більш ніж на 10% і скоротить термін служби втоми приблизно на 30%, що серйозно загрожує безпеці руху. Під час виробництва необхідний спектрометр для моніторингу складу розплавленої сталі в реальному часі. Як тільки вміст домішок перевищує порогове значення, параметри процесу рафінування негайно коригуються, щоб забезпечити відповідність матеріалу рейок стандартам. Суворі стандарти контролю домішок є ключем до відмінності рейок національного стандарту від звичайної сталі та основою для забезпечення довгострокової-стабільної роботи колії.
Які основні етапи та функції зовнішнього процесу очищення рейок національного стандарту?
Основні етапи процесу зовнішнього очищення рейок національного стандарту включають три ланки: очищення LF, вакуумну дегазацію VD і обробку подачі дроту. LF рафінування підвищує температуру розплавленої сталі за допомогою електричної дуги та додає шлакоутворювачі, такі як вапно, для поглинання домішок сірки та фосфору в розплавленій сталі, досягаючи попереднього очищення. Ланка вакуумної дегазації VD поміщає розплавлену сталь у вакуумне середовище для зменшення вмісту водню та азоту в розплавленій сталі. Вміст водню потрібно контролювати нижче 2 частин на мільйон, щоб уникнути тріщин,-спричинених воднем, у рейці, що особливо важливо для-високошвидкісних залізничних рейок. Обробка подачі дроту передбачає подачу кальцієвого-залізного дроту в розплавлену сталь. Кальцій реагує з включеннями оксиду алюмінію в розплавленій сталі, утворюючи сполуки з низькою-температурою-плавлення, які легко спливти та видалити, ще більше покращуючи чистоту розплавленої сталі. Процес зовнішнього рафінування може підвищити чистоту розплавленої сталі до понад 99,95%, значно зменшуючи кількість крихких включень і забезпечуючи високо{13}}якісний базовий матеріал для наступної прокатки та термічної обробки. Застосування цього процесу також може оптимізувати металографічну структуру рейки, утворюючи однорідну перлітну структуру в області головки рейки та покращуючи зносостійкість.
Які параметри процесу та принципи зміцнення поверхні загартування для головки рейки рейок національного стандарту?
Поверхневе гартування головки рейки національного стандарту застосовує-процес індукційного гартування середньої частоти. Основні параметри процесу включають температуру нагріву, час витримки та швидкість охолодження. Температуру нагріву слід контролювати на рівні 880-920 градусів. Цей температурний діапазон може аустенізувати поверхневий шар головки рейки, не викликаючи укрупнення зерна. Час витримки встановлено на 30-60 секунд, щоб забезпечити повну аустенітізацію на глибині 5-8 мм поверхневого шару головки рейки. Швидкість охолодження регулюється на рівні 15-20 градусів/с за допомогою методу охолодження водяним туманом під високим-тиском для швидкого перетворення аустеніту на структуру загартованого мартенситу. Його принцип зміцнення полягає у формуванні затверділого шару з твердістю до HRC58-62 на поверхні головки рейки шляхом швидкого нагрівання та охолодження, тоді як внутрішня частина рейки зберігає перлітну структуру з хорошою в’язкістю, досягаючи відповідності характеристик «твердий зовні та міцний всередині». Після гартування поверхні головки рейки необхідна низькотемпературна відпустка при 200-220 градусів, щоб усунути напругу гарту та уникнути тріщин гарту. Після загартування поверхні зносостійкість головки рейки національного стандарту збільшується більш ніж у 2 рази, що може витримувати високочастотний вплив взаємодії колеса та рейки високошвидкісного поїзда.
Які методи виявлення та показники оцінки терміну експлуатації зносу головки рейок національного стандарту?
Методи виявлення зносу головки рейок національного стандарту поділяються на ручне та автоматичне виявлення. Ручне визначення використовує лінійку зносу головки рейки для вимірювання вертикального та бічного зносу головки рейки. Межа вертикального зносу-рейок високошвидкісної залізниці становить 6 мм. При перевищенні ліміту потрібна своєчасна шліфування або заміна. Автоматичне виявлення використовує вагон для огляду колії для збору даних про профіль головки рейки в режимі реального часу за допомогою технології лазерного сканування та обчислює ступінь зносу шляхом порівняння зі стандартним профілем із точністю виявлення до 0,1 мм, що підходить для-великомасштабного виявлення ліній. Основні показники для оцінки терміну служби головки рейки включають швидкість зношування, час виникнення втомної тріщини та розподіл твердості. Річний рівень зносу-швидкісних залізничних рейок слід контролювати в межах 0,5 мм/рік, який можна зменшити до 1,0 мм/рік для звичайних-швидкісних рейок. Час виникнення втомної тріщини є ключовим для оцінки терміну служби рейок. На високоякісних-національних стандартних рейках мікротріщини з’являться лише через 5 років служби, тоді як на рейках із низькою якістю матеріалу тріщини з’являться через 1-2 роки. Індекс розподілу твердості вимагає рівномірної твердості загартованого шару головки рейки з відхиленням твердості менше або рівним HRC2, щоб уникнути локального надмірного зносу через нерівномірну твердість.
Який метод перевірки кореляції між чистотою матеріалу та зносостійкістю рейок національного стандарту?
Перевірка кореляції між чистотою матеріалу та зносостійкістю національних стандартних рейок використовує комбінацію лабораторних випробувань і польових випробувань. Під час лабораторних випробувань відбираються зразки рейок різної чистоти, а умови роботи поїзда моделюються на машині для випробування зносу коліс-рейок. Те саме навантаження та кількість циклів застосовуються для порівняння ступеня зносу зразків. Результати показують, що з кожним підвищенням чистоти розплавленої сталі на 0,01% зносостійкість рейки зростає на 5%-8%, демонструючи значну позитивну кореляцію між цими двома показниками. Польові випробування відбирають рейки різної чистоти з однієї партії, укладають їх на одній ділянці лінії, регулярно виявляють знос головки рейки та тріщини з періодом відстеження 3 роки. Дані випробувань показують, що рівень зносу рейок високої -чистоти на 30% нижчий, ніж у рейок звичайної чистоти, а час виникнення тріщин затримується більш ніж на 2 роки. Кореляційна перевірка також потребує поєднання металографічного аналізу для спостереження за кількістю та розподілом включень у рейках різної чистоти. Чим менше і дрібніше включень, тим краще зносостійкість рейки. За допомогою перевірки можна з’ясувати вплив чистоти матеріалу на зносостійкість, забезпечуючи підтримку даних для оптимізації процесів виробництва залізниць.