高寒地区铁路用新型珠光体钢轨研发

文章针对高寒地区铁路运营环境和钢轨服役性能需求,通过材料成分设计和热处理工艺研究,在实验室开发出性能优异的新型耐磨耐低温珠光体钢轨。试验结果表明:在化学成分为0.66%C-0.45%Si-1.10%Mn基础上,加入0.10%Ni元素对试验钢-40℃冲击功改善不明显,但冲击性能比不加Ni稳定。试验钢开始热处理温度提高至780℃后,可阻止异常组织马氏体产生,组织为珠光体加少量铁素体,-40℃冲击功可达20.1 J。

钢种、轨型及生产工艺对钢轨矫后残余应力的影响

研究了不同钢种 (U74、U71Mn、BNbRE)、不同轨型 (5 0kg/m、6 0kg/m、75kg/m)及在不同生产工艺下 ,钢轨矫后残余应力值的变化。结果表明 ,不同钢种生产的同轨型钢轨 ,矫后钢轨轨底中心部位残余应力值随着钢轨强度级别的增加而增加 ,同钢种、不同轨型的钢轨矫后轨底中心残余应力值随着钢轨单位长度质量的增加而增加 ,同钢种、同轨型的钢轨随着矫直力的增加 ,钢轨矫后轨底中心残余应力值也增加。而钢轨终轧温度的高低 ,矫前原始弯曲度的大小 (Y轴方向 )在现有生产工艺条件下 。

U75V货运重轨服役损伤及裂纹扩展行为研究

通过量为150 MGT的货运U75V重轨服役状态表面出现明显的磨损、裂纹、剥离掉块等损伤。硬度测试显示钢轨表层由于塑性变形已产生较大的形变强化。XRD测试和显微结构观察显示,在接触疲劳应力作用下,钢轨表层及近表层产生严重的塑性变形,表现为晶粒细化。内部生成的微裂纹和夹杂相互作用连接在一起形成扩展裂纹,裂纹扩展主要是穿晶形式。裂纹发展至某一阶段可能以纵向大角度向内扩展,导致钢轨断裂。

连铸坯轧重轨的压缩比及帽形孔和切深孔的应力场分析

对某厂所使用的重轨孔型自切深孔以后的轧件压缩比进行了分析 ,对帽形孔和切深孔中沿轧件横断面上的应力场分布进行了弹塑性有限元计算机模拟。结果表明 ,用连铸坯取代初轧坯 ,如果坯形和孔形不进行相应的改变 ,轧件轨头和轨底的压缩比小 ,难以确保重轨的质量。现有的孔型 ,沿轧件的横断面上 ,局部位置存在着较大的拉应力。使用初轧坯 ,这种拉应力对产品质量的影响不大。但对于连铸坯 ,如果坯形和孔型均与初轧坯相同 。

60kg/m重轨冷却过程中的温度场有限元模拟及分析

采用ANSYS热模拟以及对实际温度连续测量实验,研究了重轨在步进式冷床上冷却过程的温度分布。重轨表面温度、矫前温度及相对应的冷却时间计算值与实测结果基本相符。模拟结果表明,重轨断面温差最大值达到91.12℃,而冷却到矫前温度时温度分布均匀,断面温差不超过5℃,断面最大温差随着换热系数的增大而增大。在重轨断面温差出现最大值之前,适当减小冷却速度,可使断面温度分布均匀,并且可通过增设风机有效提高冷床的冷却能力。

全万能成品孔型轧制高精度重轨生产工艺研究

介绍了成品孔型的选择、采用全万能成品孔型轧制60 kg/m重轨生产线的工艺布置方案及主要生产工艺。并对半万能成品孔型和全万能成品孔型轧制60 kg/m重轨的生产工艺就压下系数分配进行了分析和对比,得出使用全万能成品孔型,轧件在万能孔型中轨头与轨底及轨腰的压下系数相差很小,轧件变形均匀,各万能机架间的压下系数分配更合理,有利于提高重轨的表面质量和尺寸精度,提高轧制效率。

钢轨万能轧制过程金属横向流动机理研究

为研究钢轨万能轧制过程中轨头、轨底与轨腰断面之间的金属横向流动规律,根据金属横向流动体积与延伸系数的关系,基于钢轨轧制前后体积不变条件推导出轨头、轨底与轨腰之间金属横向体积流动率数学模型.解析计算结果表明:轨头流向轨腰的金属体积流动率与相应轨头综合变形影响因子呈反比关系,与相应轨底综合变形影响因子成正比关系;轨底流向轨腰的金属体积流动率分别与相应轨底综合变形影响因子呈反比关系,与轨头综合变形影响因子呈正比关系;压下系数对轨头及轨底流向轨腰的金属体积流动率的影响比宽展系数大得多.为验证理论模型,完成了钢轨的万能热轧实验,实测了不同轧制规程时钢轨各部分轧制前后断面形状以及体积变化,并与理论计算结果进行了比较.理论计算结果与实验结果误差不超过±16%,可用于钢轨万能轧制实践.

轧制60kg/m高精度重轨半万能和全万能成品孔的研究

对重轨万能轧制法中,使用半万能成品孔和全万能成品孔轧制高精度重轨产品尺寸和形状精度进行了分析研究,对两者轧制高精度重轨进行了实验对比。并借助有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对采用全万能成品孔轧制60 kg/m高精度重轨的变形情况进行了模拟,验证了全万能成品孔型的可行性。结果表明,轧制高精度重轨的最好方法是使用全万能成品孔。

钢轨万能轧制过程轨底宽展的理论及实验研究

为了得到钢轨万能轧制过程中轨底的精确宽展,在计算宽展时引入变形协调系数和轧件材质影响系数,确定轨底轧制前、后等效高度以及等效压下量,同时进行18 kg/m普碳钢轻轨的万能热轧实验。通过理论计算结果和实测值可知:当轨底压下率保持不变而轨腰压下率变大时,轨腰延伸系数变大,为了实现变形协调,轨底部分必须有额外的金属向纵向流动以增加轨底的延伸,因此,轨底的宽展明显变小;当水平辊转速变小时,摩擦因数变大,金属的横向流动阻力变大,轨底宽展随水平辊转速的减小而减小;引入变形协调系数修正后的轨底宽展模型计算值比修正前的模型更接近于实测值和模拟值,对钢轨万能轧制过程轧制规程制定具有一定的参考价值。

高性能碳素钢轨热轧及轧后在线冷却工艺研究

本文利用Formastor-Press模拟试验机和φ300 mm二辊热轧试验轧机研究了采用接近共析成分的碳素钢生产高性能60 km/m钢轨的新的热轧及轧后在线冷却工艺,其工艺为:钢坯加热温度1150℃,终轧温度为900～850℃,轧后冷却速度为5～10℃/s。获得了珠光体团直径为5～6 μm,珠光体片层间距为900 A的超细珠光体组织。钢轨模拟试样性能达到:σ_b=1135 MPa,σ_(0.2)=808MPa,δ_5=12～15.4％,接近或达到了热处理钢轨的性能水平。

波纹轨腰钢轨万能轧制数值模拟与实验研究

利用显示动力学有限元分析方法,模拟了波纹轨腰钢轨的轧制过程;分析了轧制速度、压下量、轧件初始厚度对轧制力的影响。在燕山大学三机架万能轧机上进行了波纹轨腰钢轨的轧制实验,在相同的轧制条件下,实验所得的轧制力与数值模拟所得的轧制力基本相符,证明了理论分析的正确性。说明用数值模拟所得的轧制力能参数能够用于指导实际生产中工艺参数的制定。

PD_3钢热轧工艺的模拟研究

本文通过对PD_3轨热轧工艺的模拟研究,探讨了钒在PD_3轨热轧过程中的作用,观察了热轧过程中PD_3轨的组织变化。实验得出,钒在热轧过程中以固溶为主,析出的VC未见明显沉淀强化现象。但析出钒在PD_3轨全长淬火处理中,其作用可得到充分发挥。道次间歇时间,变形温度对组织的变化影响较大。

波纹轨腰钢轨的力学计算

介绍一种新型结构钢轨——波纹轨腰钢轨,这种钢轨的轨腰呈波纹板状。首次给出了这种新型钢材的截面几何性质及相关数据,并对这种新型钢轨进行了力学计算,分析了这种新型钢轨在侧向钢度和稳定性方面的优越性,并与现有平板状轨腰钢轨进行了比较,为钢轨结构研究提供一个新的思路。

钢轨万能轧制过程金属纵向流动规律的理论和实验

为分析钢轨万能轧制过程中轨头、轨腰以及轨底的纵向流动机理,根据钢轨断面特点,给出了轨头与轨底等效压下系数计算公式,并考虑了轨头与轨腰以及轨底与轨腰之间的金属横向流动体积的影响;基于轧制前后体积不变条件,推导出了轨头、轨腰及轨底的延伸系数计算模型,得到了钢轨各部分压下系数以及宽展系数对其纵向流动规律的影响。为验证理论模型,进行了钢轨的万能热轧实验,实测了不同轧制规程时钢轨各部分的延伸系数,并与理论计算结果进行比较。理论计算结果与实验结果误差不超过±5%,说明理论模型具有较高的预测精度,可用于钢轨万能轧制实践。

重轨结疤的产生与预防措施

利用金相显微镜、电子探针X射线显微分析仪、扫描电子显微镜等手段对重轨结疤缺陷进行了观察与分析。研究结果显示,重轨表面结疤的形成与生产中裂纹的形成有关。同时在冶炼和铸造的过程中产生的夹杂是导致结疤形成的因素。

法国高速铁路用钢轨的生产技术及国内存在的差距

介绍了法国高速铁路钢轨的生产技术 ,包括钢坯的冶炼、钢轨轧制、精整及质量检测以及成品钢轨性能质量特点 。

铈对重轨钢中珠光体相变及组织的影响

研究了不同铈量对重轨钢珠光体相变及形态的影响。随钢中固溶铈含量增加，等温珠光体相变的孕育期延长，珠光体片间距减小，形态从片状向粒状发展，对珠光体相变速率影响不大。固溶铈还能细化奥氏体晶粒。铈减小缺陷处（晶界、位错等）的能量，是产生上述结果的主要原因。

辊式矫直产生的轨高变化

测定了矫直前后钢轨外形尺寸变化（包括轨头宽度、轨高、钢轨长度），分析了轨高减少的原因。通过试验室模拟，提出了轨高减少的变形机理。

钢轨表面结疤缺陷的检验和分析

采用金相检验和电子探针的方法,对钢轨表面缺陷进行了检验分析。揭示了钢轨表面缺陷的低倍以及高倍的形貌和特征,进而探索其产生的原因。

重轨矫直过程应力应变模型的确定与分析

采用真实的复杂应力应变关系进行重轨矫直过程的分析，能真实反映矫直弯曲的弯矩、曲率、挠度的实际变化情况．用相同材料的反复弯曲试验确定矫直过程的应力应变关系，可解决重轨交变弯曲过程中材料特性变化所带来的问题．这一方法亦适用于其它截面的轧材．