摘 要:百米高速重軌屬于高碳鋼,在加熱過程中表面極易出現(xiàn)脫碳,脫碳層深度檢驗(yàn)是百米高 速重軌最重要的檢驗(yàn)項(xiàng)目之一。TB/T2344-2012標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定脫碳層深度不大于0.50mm,該標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定的脫碳層檢驗(yàn)方法與GB/T224-2019標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的檢驗(yàn)方法不同。TB/T2344-2012標(biāo)準(zhǔn) 中脫碳層深度檢驗(yàn)方法是測定試樣表面到連續(xù)封閉鐵素體網(wǎng)的深度;GB/T224-2019標(biāo)準(zhǔn)中脫 碳層深度檢驗(yàn)方法則是測定試樣表面至脫碳最深處深度的平均值。
關(guān)鍵詞:高速重軌;高碳鋼;脫碳層;金相檢驗(yàn)
中圖分類號(hào):TG115 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1001-4012(2021)12-0018-03
2008年筆者單位百米高速重軌線投產(chǎn),遇到 的第一個(gè)生產(chǎn)技術(shù)難題就是百米高速重軌的脫碳 層深度出現(xiàn)批量不合格,超過當(dāng)時(shí)《鐵科技120 號(hào)》文件(2012年才有 TB/T2344-2012《43~ 75kg·m-1鋼軌訂貨技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定:深度不 大于0.50mm。脫碳層深度批量不合格的主要原 因是公司新產(chǎn)線投產(chǎn)后,對生產(chǎn)百米高速重軌認(rèn) 識(shí)不足,雖然之前有豐富的低速、短尺重軌生產(chǎn)經(jīng) 驗(yàn),但是百米高速重軌產(chǎn)線是全新的技術(shù)、裝備, 交貨技術(shù)指標(biāo)也是全新的要求。建設(shè)這條百米高 速重軌生產(chǎn)線,主要是滿足當(dāng)時(shí)國家剛剛發(fā)展的 “四縱四橫”高速鐵路網(wǎng)的建設(shè),所以在百米高速 重軌脫碳層的指標(biāo)控制上經(jīng)驗(yàn)不足。雖然當(dāng)時(shí)有 國內(nèi)同行在該方面做得較好,但是因?qū)儆谥R(shí)產(chǎn) 權(quán)和技術(shù)保密范疇,公開資料無法得到。百米高 速重軌技術(shù)質(zhì)量攻關(guān)團(tuán)隊(duì)后來通過不斷的技術(shù)摸索、研究和攻關(guān),通過對加熱爐的爐內(nèi)氣氛、加熱 溫度、加熱時(shí)間等方面的技術(shù)參數(shù)控制,同時(shí)采取 了對大尺寸連鑄坯表面涂刷防脫碳涂料的措施, 最終從源頭上控制住了百米高速重軌的脫碳層深 度批量不合格問題,這一生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量難題解決 后,為百米重軌產(chǎn)線的產(chǎn)能釋放、質(zhì)量穩(wěn)定、效益 提升打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1-6]。
筆者回顧百米高速重軌的脫碳層檢驗(yàn)方法的攻 關(guān),介紹了TB/T2344-2012標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的脫碳層深 度測量方法與 GB/T224-2019《鋼的脫碳層深度 測定法》標(biāo)準(zhǔn)中的方法不同的地方。
1 百米高速重軌的成分及生產(chǎn)工藝
百米高速重軌主要鋼種及化學(xué)成分見表1。
百米高速重軌生產(chǎn)工藝:高爐鐵液→轉(zhuǎn)爐冶 煉→LF精煉→RH精煉→280mm×320mm5機(jī)5流 大方坯連鑄→大方坯步進(jìn)式加熱爐加熱→BD1→BD2 →萬能軋機(jī)軋制→熱打印→高壓水除磷→平交復(fù)合矯 直機(jī)矯直→表面檢查→性能檢驗(yàn)→冷床→入庫。
2 TB/T2344-2012標(biāo)準(zhǔn)中的脫碳層取樣 及檢驗(yàn)方法
TB/T2344-2012標(biāo)準(zhǔn)中對高速重軌脫碳層 的取樣要求如圖1~圖4所示。
由圖1可見,軌頭高度2/3區(qū)域以上的位置都 是需要進(jìn)行脫碳層測定的,按照60N 軌型來計(jì)算, 每個(gè) 重 軌 試 樣 脫 碳 層 的 檢 驗(yàn) 范 圍 的 長 度 約 為 100mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 GB/T224-2019標(biāo)準(zhǔn)中“保證 總檢測長度不小于35mm”的規(guī)定要求。為便于組 織生產(chǎn)和精確取樣制樣,一般對覆蓋該區(qū)域范圍的 脫碳層檢驗(yàn)試樣區(qū)域分為左軌角、踏面和右軌角3 個(gè)區(qū)域,如圖5所示。
對這3個(gè)區(qū)域,按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測量從試樣表面到連續(xù)、封閉的鐵素體網(wǎng)的深度,如圖6所示。所以 這一重軌脫碳層檢驗(yàn)方法的核心就在于準(zhǔn)確地確定 脫碳層深度,找到連續(xù)、封閉的鐵素體網(wǎng)的位置。對 于不連續(xù)的、不封閉的鐵素體網(wǎng),不計(jì)入脫碳層深度 測量。
3 GB/T224-2019標(biāo)準(zhǔn)中脫碳層取樣及檢 驗(yàn)方法
GB/T224-2019標(biāo)準(zhǔn)中對于高速重軌的脫碳 層取樣及檢驗(yàn)方法沒有具體規(guī)定。一般要求通過金 相方法,測量最深處總脫碳層的深度,包括全脫碳層 和部分脫碳層的深度。采用 TB/T2344-2012標(biāo) 準(zhǔn)中脫碳層檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)?zāi)掣咚僦剀?連續(xù)封閉鐵 素體網(wǎng)處的深度結(jié)果為0.47mm;采用GB/T224- 2019標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)最深處的總脫碳層深度,脫碳層深度 結(jié)果為0.59mm,兩種測量方法對于同一試樣的脫 碳層測定結(jié)果如圖7和圖8所示。兩種方法相比, 采用 TB/T2344-2012標(biāo)準(zhǔn)中檢驗(yàn)出的脫碳層深 度要小。
4 百米高速重軌的脫碳層盲樣檢測比對 工作
筆者單位作為負(fù)責(zé)百米高速重軌的脫碳層深度檢驗(yàn)的單位,承擔(dān)著準(zhǔn)確測定百米高速重軌脫碳層 深度的職責(zé)。為持續(xù)保持在這一領(lǐng)域的檢驗(yàn)?zāi)芰? 經(jīng)常參加脫碳層檢驗(yàn)試驗(yàn)室比對工作,脫碳層深度 檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)比對結(jié)果滿意。比對試驗(yàn)是對同一塊 百米重軌的脫碳層試樣,安排不同的職工進(jìn)行盲樣 檢測,最后對不同職工的檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯總、比較、 分析。圍繞盲樣的脫碳層深度檢驗(yàn)結(jié)果的偏差進(jìn)行 再分析,盲抽比對試樣如圖9所示。
中國鐵道研究院金屬及化學(xué)所每年都會(huì)對重軌 進(jìn)行抽樣檢驗(yàn),每年至少抽查6次,涉及的鋼種包括 U71MnG和U75VG,其中有一項(xiàng)重要的項(xiàng)目是脫碳層的深度檢驗(yàn)。每次抽查后都會(huì)定期發(fā)布重軌的 性能抽查結(jié)果,然后對中國鐵道研究院金屬及化學(xué) 所檢驗(yàn)的脫碳層深度結(jié)果與筆者單位檢驗(yàn)的同批號(hào) 的脫碳層深度檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面比對,確保高速重 軌的脫碳層深度取樣方法、檢驗(yàn)方法、評(píng)定方法與中 國鐵道研究院金屬及化學(xué)所一致,保證重軌脫碳層 深度檢驗(yàn)方法完全一致,確保中國高鐵行車的質(zhì)量 安全。
5 百米高速重軌脫碳層取樣及檢驗(yàn)崗位規(guī) 程編制
TB/T2344-2012標(biāo)準(zhǔn)中對重軌脫碳層檢驗(yàn) 的取樣頻次是1000t取樣一次,而根據(jù)重軌產(chǎn)品的 特點(diǎn),從安全的角度,為保證交貨質(zhì)量,企業(yè)內(nèi)部從 嚴(yán)要求,規(guī)定正常生產(chǎn)時(shí)脫碳層檢驗(yàn)取樣的頻次是 500t取樣一次,比鐵道部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗(yàn)頻次嚴(yán)格 一倍。同時(shí)在重軌每次軋鋼初期,脫碳層取樣標(biāo)準(zhǔn) 都是要求每一批都取樣,要保證連續(xù)3批的重軌脫 碳層深度均低于0.50mm,再執(zhí)行每500t取樣一 次。如果有進(jìn)行工藝調(diào)試、加熱爐出現(xiàn)故障或軋線出現(xiàn)故障的情況出現(xiàn),重軌脫碳層深度檢驗(yàn)執(zhí)行批 批取樣的制度。在百米高速重軌脫碳層取樣及檢驗(yàn) 崗位規(guī)程的編制上,將TB/T2344-2012標(biāo)準(zhǔn)中的 脫碳層取樣和檢驗(yàn)的規(guī)定全部采納,同時(shí)把企業(yè)內(nèi) 部對重軌脫碳層的取樣頻次和檢驗(yàn)要求納入崗位規(guī) 程,以保證重軌脫碳層深度檢驗(yàn)結(jié)果的可信度。
參考文獻(xiàn):
[1] 全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).鋼的脫碳層深度測定法: GB/T224—2019[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2019.
[2] 中華人民共和國鐵道部.43kg/m~75kg/m 鋼軌訂 貨技術(shù)條件:TB/T2344—-2012[S].北京:中國鐵 道出版社,2012.
[3] 程麗杰.國內(nèi)外脫碳層深度測定方法標(biāo)準(zhǔn)綜述[J].物 理測試,2020,38(5):32-47.
[4] 嚴(yán)靜,鄧峰.減少重軌鋼脫碳加熱工藝研究及實(shí)踐 [J].加熱爐,2019,41(5):58-61.
[5] 張銀花,周清躍,鮑磊,等.國內(nèi)外高速鐵路鋼軌性能 對比研究[J].中國鐵道科學(xué),2015,36(4):20-26.
[6] 陳永,孫浩,王玉利,等.降低鋼軌脫碳層深度的研究 [J].鋼鐵釩鈦,2002,23(2):34-37.