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,脫碳層深度檢驗是百米高 速重軌最重要的檢驗項目之一。TB/T2344-2012標準規(guī)定脫碳層深度不大于0.50mm,該標準 規(guī)定的脫碳層檢驗方法與GB/T224-2019標準中規(guī)定的檢驗方法不同。TB/T2344-2012標準 中脫碳層深度檢驗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標準中脫 碳層深度檢驗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 

中圖分類號:TG115                              文獻標志碼:A                       文章編號: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,超過當時《鐵科技120 號》文件(2012年才有 TB/T2344-2012《43~ 75kg·m-1鋼軌訂貨技術(shù)條件》標準)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 識不足,雖然之前有豐富的低速、短尺重軌生產(chǎn)經(jīng) 驗,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,主要是滿足當時國家剛剛發(fā)展的 “四縱四橫”高速鐵路網(wǎng)的建設(shè),所以在百米高速 重軌脫碳層的指標控制上經(jīng)驗不足。雖然當時有 國內(nèi)同行在該方面做得較好,但是因?qū)儆谥R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)團隊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、加熱時間等方面的技術(shù)參數(shù)控制,同時采取 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 提升打下了堅實的基礎(chǔ)[1-6]。

筆者回顧百米高速重軌的脫碳層檢驗方法的攻 關(guān),介紹了TB/T2344-2012標準規(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》標準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5流 大方坯連鑄→大方坯步進式加熱爐加熱→BD1→BD2 →萬能軋機軋制→熱打印→高壓水除磷→平交復合矯 直機矯直→表面檢查→性能檢驗→冷床→入庫。

2 TB/T2344-2012標準中的脫碳層取樣 及檢驗方法 

TB/T2344-2012標準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 是需要進行脫碳層測定的,按照60N 軌型來計算, 每個 重 軌 試 樣 脫 碳 層 的 檢 驗 范 圍 的 長 度 約 為 100mm,遠遠大于 GB/T224-2019標準中“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 脫碳層檢驗試樣區(qū)域分為左軌角、踏面和右軌角3 個區(qū)域,如圖5所示。 

對這3個區(qū)域,按照標準規(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方法的核心就在于準確地確定 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),不計入脫碳層深度 測量。 

3 GB/T224-2019標準中脫碳層取樣及檢 驗方法 

GB/T224-2019標準中對于高速重軌的脫碳 層取樣及檢驗方法沒有具體規(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 準中脫碳層檢驗方法檢驗某高速重軌,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標準檢驗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標準中檢驗出的脫碳層深 度要小。 

4 百米高速重軌的脫碳層盲樣檢測比對 工作 

筆者單位作為負責百米高速重軌的脫碳層深度檢驗的單位,承擔著準確測定百米高速重軌脫碳層 深度的職責。為持續(xù)保持在這一領(lǐng)域的檢驗能力, 經(jīng)常參加脫碳層檢驗試驗室比對工作,脫碳層深度 檢驗結(jié)果數(shù)據(jù)比對結(jié)果滿意。比對試驗是對同一塊 百米重軌的脫碳層試樣,安排不同的職工進行盲樣 檢測,最后對不同職工的檢驗結(jié)果進行匯總、比較、 分析。圍繞盲樣的脫碳層深度檢驗結(jié)果的偏差進行 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所每年都會對重軌 進行抽樣檢驗,每年至少抽查6次,涉及的鋼種包括 U71MnG和U75VG,其中有一項重要的項目是脫碳層的深度檢驗。每次抽查后都會定期發(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 所檢驗的脫碳層深度結(jié)果與筆者單位檢驗的同批號 的脫碳層深度檢驗結(jié)果進行全面比對,確保高速重 軌的脫碳層深度取樣方法、檢驗方法、評定方法與中 國鐵道研究院金屬及化學所一致,保證重軌脫碳層 深度檢驗方法完全一致,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崗位規(guī) 程編制 

TB/T2344-2012標準中對重軌脫碳層檢驗 的取樣頻次是1000t取樣一次,而根據(jù)重軌產(chǎn)品的 特點,從安全的角度,為保證交貨質(zhì)量,企業(yè)內(nèi)部從 嚴要求,規(guī)定正常生產(chǎn)時脫碳層檢驗取樣的頻次是 500t取樣一次,比鐵道部標準規(guī)定的檢驗頻次嚴格 一倍。同時在重軌每次軋鋼初期,脫碳層取樣標準 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 崗位規(guī)程的編制上,將TB/T2344-2012標準中的 脫碳層取樣和檢驗的規(guī)定全部采納,同時把企業(yè)內(nèi) 部對重軌脫碳層的取樣頻次和檢驗要求納入崗位規(guī) 程,以保證重軌脫碳層深度檢驗結(jié)果的可信度。

參考文獻: 

[1] 全國鋼標準化技術(shù)委員會.鋼的脫碳層深度測定法: GB/T224—2019[S].北京:中國標準出版社,2019. 

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<文章來源  >材料與測試網(wǎng) > 期刊論文 > 理化檢驗－物理分冊 > 57卷 > 12期 (pp:18-20)>