高速钢轨全程无头生产工艺浅探

现有高速钢轨生产工艺存在加热脱碳层深、头尾规格波动大、通长平顺度差、矫直盲区长、定尺长度受限等工艺性质量问题,无法从根本上解决,增加了高速钢轨生产的能耗、质量和效率损失,出厂后还需发往焊轨厂焊成更长的钢轨发往用户。本文提出了一种高速钢轨全程无头生产工艺并进行了可行性分析,认为现有工艺和设备制造技术完全可以保障该工艺的实现。该工艺实现后可解决现有高速钢轨生产工艺存在的大部分问题,大幅度降低高速钢轨生产成本,提高高速列车运行的平稳性、舒适性和安全性。该工艺的实现将是高速钢轨生产工艺的革命,且具有广阔的发展前景。

南沿江城际铁路热处理钢轨与高速钢轨焊接施工技术研究

南沿江城际铁路为跨区间无缝线路,交付现场铺设的钢轨采用移动闪光焊接将长轨连接成区间无缝线路。不同钢轨多种移动闪光焊接接头,由于热处理钢轨、高速钢轨的特殊性,对热处理钢轨和高速钢轨的焊接工艺提出了新的技术难点和要求。本文主要针对这组移动闪光焊接的工艺参数调试情况及焊接施工控制要点,进行较为系统的研究和总结,达到较高水平的控制焊接接头质量的目标。

轨底划伤缺陷对高速钢轨疲劳寿命的影响研究

利用MTS100T实物疲劳试验机研究了高速钢轨轨底划伤缺陷对钢轨疲劳寿命的影响,研究得出当轨底存在横向划伤缺陷时,钢轨承受载荷的能力下降,钢轨的疲劳寿命缩短。轨底划伤缺陷的深度对钢轨疲劳寿命影响明显,长度为75 mm的轨底划伤缺陷,深度为0.3 mm时疲劳寿命平均降低27.2%,深度为0.5 mm时疲劳寿命平均降低31.4%。

高速钢轨探伤车中走行小车的设计及试验

介绍了能在80km/h速度下平稳走行并实施钢轨探伤的小车设计过程及其结构特点,简单记录了该小车在环行铁道试验线上完成的各项试验。

氮含量对U71Mn高速钢轨力学性能的影响

重轨U71Mn钢(%:0.66～0.76C、0.15～0.35Si、1.10～1.40Mn、≤0.030P、≤0.030S)的冶金工艺流程为100 t转炉-LF(VD)-280 mm×380 mm连铸。研究了转炉至中间包各工序[N]及影响因素,氮含量对钢轨力学性能的影响。结果表明,随钢中氮含量由54×10^(-6)增加至94×10^(-6),钢轨的断裂韧性由34.7～38.1 MPa m^(1/2)降至28.1～31.5 MPa m^(1/2)。LF精炼时将增碳剂由沥青焦改为无烟煤时,钢中氮含量可控制≤64×10^(-6),平均氮含量为50.9×10^(-6)。

高速钢轨脱碳层控制研究

钢轨表面脱碳会造成钢轨硬度、耐磨性及疲劳强度等物理性能下降,本试验通过改变高速钢轨生产过程中步进式加热炉的各项工艺参数,在不同加热时间、加热温度、燃烧系统和是否喷涂防脱碳涂层的条件下对比高速钢轨脱碳层厚度,分析加热时间、加热温度、燃烧系统及防脱碳涂层对脱碳层厚度的影响,研究降低钢轨脱碳层的控制方法,对现场生产提出合理化建议。

高速钢轨表面轧疤形成原因及控制技术

钢轨轧疤的存在不仅降低了钢轨表面的平整度,而且严重影响钢轨的力学性能,特别是在重载列车高速运行的动态荷载作用下,轧疤缺陷部位很容易出现应力集中的问题,导致产生钢轨裂纹甚至是断裂,严重危害行车安全。对此,应在钢轨的生产环节加强对轧疤缺陷的检测,分析缺陷产生原因,以采取有效的防治措施,消除轧疤缺陷。

降低高速钢轨脱碳层厚度的研究

以包钢轨梁厂现场试验为基础，研究了U71Mn高速钢轨脱碳层厚度随加热时间和加热温度的变化关系。结果表明，正常生产时，优化加热制度，保证钢坯出炉温度在1080～1100℃，且内外均匀，能够有效地降低脱碳层厚度；同时，待轧15～30min时，优化待轧制度，均热段温度小于1200℃，加热一段小于1230℃，即能随时满足生产要求，又能有效地控制脱碳层厚度。

高速铁路钢轨钢中氧的控制

高速铁路钢轨暂行技术条件要求成品钢轨的w[O]≤20×10^(-6),文中进行了钢中氧控制的热力学分析,对SiCa和SiBaCa合金的无铝脱氧进行了工业试验,分析了钢中夹杂物的行为。试验结果:采用SiBaCa合金脱氧能够控制钢中w[O]≤20×10^(-6),且钢中夹杂物呈现复合状态。

复合式型钢冷床在百米高速钢轨生产线的应用研究

型钢冷床是型钢生产线上的重要设备,将轧制后的型钢进行横向移送,并在移送过程中逐渐冷却,在保证产品质量的前提下达到均匀、快速冷却的效果。随着先进生产工艺的出现,对生产型钢及钢轨设备的功能也逐渐提高。为适应生产百米高速钢轨(重轨),提出根据不同产品要求,在冷却过程中采用自动预弯、强制冷却等附加功能,并对冷床传动形式等进行系统研究,研发出了百米高速钢轨生产线用复合式型钢步进冷床。

基于ARM的便携式高速铁路钢轨无损检测仪

针对高速铁路钢轨损伤人工检修困难的问题,依据脉冲涡流无损检测原理,在ARM微处理器系统的基础上,优化设计一套以S3C44B0X控制芯片为核心的便携式高速铁路钢轨无损检测仪。简单讨论了μC/OS-Ⅱ操作系统的软件设计,并着重阐述了仪器主要模块的硬件设计。试验表明:仪器可以快速地检测钢轨损伤的存在并且及时发出报警,同时对数据进行存储和显示,能够较好地解决人工检测难的问题。

高速铁路用钢轨接触疲劳伤损的成因及预防

文章介绍了高速铁路用钢轨接触疲劳伤损的主要类型,主要表现斜线状裂纹踏面裂纹及蜂富状裂纹,分析了接触疲劳伤损的形成原因,进而提出了轨头接触疲劳伤损的预防对策。

攀钢高速铁路钢轨开发及应用

为了保障高速铁路列车安全、平稳、舒适的运行要求,围绕高速铁路钢轨高内部质量、高断面尺寸精度、高平直度和高表面质量的“四高”技术要求,开展了钢轨钢中气体含量、非金属夹杂物及铸坯内部质量控制研究。实现了钢轨内部质量的稳定控制,S、P、Al含量分别控制在0.012%、0.015%、0.004%以内,O、H含量分别控制在1.0×10^(-5)、2.0×10^(-6)以内,非金属夹杂物合格率达到100%。开展了钢轨万能轧制、预弯冷却、平立复合矫直、无损伤接触及表面无缺陷铸坯连铸等关键工艺技术研究,实现了钢轨断面尺寸、平直度和表面质量的稳定控制,开发的350 km/h高速铁路钢轨在京沪、京广、成渝、沪昆等国内众多高速铁路上应用,使用效果良好。

150tBOF-LF-VD-CC流程无铝脱氧工艺高速轨钢冶炼过程的夹杂物行为

时速350 km高速钢轨要求钢中全氧含量T[0]≤20×10^(-6),非金属夹杂物B、C、D类≤1.0级。国内在重轨钢冶炼中,通常采用无铝脱氧工艺,即采用SiCaBa合金强化脱氧,形成了低熔点的Mn-Al-Si-Ba-Ca多元型氧化物夹杂,该类夹杂物在精炼中全部排出钢液。研究了铁水预处理脱硫-150 t顶底复吹转炉-LF-VD-280 mm×380mm连铸流程冶炼钢轨钢U71MnG时的夹杂物行为,包括无铝脱氧工艺钢轨钢中氧化物夹杂的组成及特征,转炉终点[C]对钢水氧活度的影响以及LF精炼渣碱度和VD后期软吹氩搅拌对钢氧含量和夹杂物的影响。结果得出,钢轨头部的≤20μm氧化物夹杂为精炼时二次脱氧产物,通过控制转炉终点[C]>0.15%,控制精炼渣碱度(CaO)/(SiO_2)=2.5~3,∑(FeO+MnO)≤1.0%可有效降低钢轨钢中氧化物的数量和尺寸。

高洁净度钢轨钢的夹杂物控制技术

针对国内生产350 km/h高洁净度钢轨存在非金属夹杂物控制的核心问题,开展了相关研究。通过采用适宜的钢包底部吹氩模式和钢包渣组成,显著提高了钢中非金属夹杂物的去除率,T[O]去除率提高近40%;对硫化物夹杂的变性处理有效地控制了钢轨钢中夹杂组成和形态。这些技术在350 km/h高洁净度钢轨钢生产中的应用,不仅使钢轨的T[O]降到10．17×10^(-6),而且A类和B、C、D类非金属夹杂物评级分别≤2．0级和1．0级,实现了350 km/h高洁净度钢轨钢的批量生产。

重载铁路钢轨相控阵探伤系统研究

重载铁路因具有大轴重、高运量、高行车密度等特点,加之运量的持续高位运行,钢轨伤损数量增多,种类复杂化,给铁路的高效运行留下了安全隐患。中国重载线路在用的大型钢轨探伤车由于对轨头核伤的检出率只能达到30%~40%,因此重载线路钢轨探伤主要依赖探伤仪,利用列车间隔或天窗点进行作业,检测速度慢,对操作人员要求高,存在较大的人身及线路安全风险。本文研究一种新型的基于相控阵超声波探伤技术的高速钢轨探伤车,可实现检测速度80 km/h以上,兼容所有线路轨型特点,同时兼顾智能判伤、实时报警、三维直观化显示等功能需求,实现提高缺陷检出率及工作效率、减少用工、提升安全保障水平的目的,对提升我国重载铁路钢轨探伤技术水平具有重要意义。

中国高速铁路用钢轨的质量现状及分析

简要介绍中国高速铁路用钢轨标准的先进性和国内钢厂经过改造后的钢轨生产技术。结合近年来钢轨实物质量的抽检结果,采用数理统计的方法,对中国钢轨的质量现状进行分析研究,并与进口的高速铁路钢轨进行了对比。研究结果表明:中国高速铁路用钢轨标准各项指标与欧洲钢轨标准相当;国内4家钢厂经过技术改造之后,生产设备和工艺已处于世界先进水平;国产钢轨的内部和外观质量与进口高速铁路钢轨处于同一质量水平。针对钢轨生产中和使用初期反映出的问题,建议钢厂采取有效措施,减小化学成分范围和波动值;优化轧制和矫直工艺;涂刷防脱碳涂料,减小脱碳层深度;严格执行钢轨质量监督检验机制,进一步提高和稳定钢轨质量。

高速铁路钢轨质量评估

主要对"高速铁路钢轨质量评估"项目的总体情况进行综述,介绍高速铁路钢轨技术以及钢轨质量评估内容、方案、结果等,从钢轨母材及道岔钢轨的质量、钢轨焊接接头的质量、中国钢轨理化性能及标准与高速铁路发达国家的对比、钢轨和焊接接头的使用跟踪、高速铁路钢轨微观组织及伤损机制分析、钢轨生产稳定性评价等方面进行评估。结果表明:中国高速铁路钢轨、焊接接头及道岔轨的质量满足相关标准要求;中国高速铁路用钢轨的标准和质量与国外先进国家处于同一水平,满足了中国高速铁路大规模建设的需求;中国高速铁路钢轨性能优良、质量稳定,钢轨技术安全可靠,可保证高速铁路安全运营。

钢轨波磨处高速轮轨滚动接触行为与波磨发展的模拟研究(英文)

研究目的:为求解钢轨(短波)波磨处的高速轮轨瞬态滚动接触建立有限元模型,研究影响高速钢轨波磨发展的重要因素。创新要点:1.求解不同牵引条件下轮轨间的瞬态法和切向滚动接触问题,并考虑真实轮轨几何和钢轨波磨,最高模拟速度达500 km/h;2.基于模拟结果,解释了中国高速线路上发现的钢轨波磨很快稳定下来的现象。研究方法:1.详细分析钢轨波磨处高速轮轨瞬态滚动接触的法、切向解以及由此导致的V-M等效应力和摩擦功沿轨面的波动;2.变化波磨波长、波深及重要滚动参数如速度和牵引系数等,研究它们对波磨处滚动接触行为的影响;3.对比上述有限元模型与传统多体动力模型在波磨处的法向轮轨力结果。重要结论:1.法、切向轮轨力及法、切向接触应力均随着波磨几何呈周期性波动,但相位略有差异,V-M等效应力和摩擦功的波动形式接近切向接触应力;2.牵引系数越大,波磨处V-M等效应力和摩擦功的波动范围越大;3.名义参数下,对于所研究高铁系统,波长为80 mm左右、速度为250–300 km/h时波磨的动态响应最大,这与现场观测相符;4.传统多体动力模型会高估钢轨波磨激励的法向轮轨力;5.钢轨波磨会逐渐稳定下来,通过速度越高进入稳定越快。

钢轨高速打磨试验台的切向磨削力修正方法研究

进行钢轨高速打磨试验是研究钢轨高速打磨机理的重要手段。而钢轨高速打磨试验台与打磨列车现场打磨作业的主要差别是试验台的钢轨沿纵向方向具有有限曲率半径,而现场钢轨沿纵向的曲率半径接近无限大。这一现象使得试验台上测得的砂轮与钢轨间的切向磨削力与现场打磨过程中的实际磨削力有差别。该文根据砂轮磨削原理建立了一种可考虑钢轨沿纵向曲率半径的砂轮切向磨削力计算方法。通过与试验数据的对比,表明该方法计算得到的磨削切向力与试验数据有较好的吻合。该文利用所建立的方法给出了将试验台切向磨削力修正到现场切向磨削力的修正系数k,并分析了打磨过程中的法向加载力以及圆盘曲率半径对k值的影响。