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標準規定脫碳層深度不大于0.50mm,該標準 規定的脫碳層檢驗方法與GB/T224-2019標準中規定的檢驗方法不同。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封閉鐵素體網的深度;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,遇到 的第一個生產技術難題就是百米高速重軌的脫碳 層深度出現批量不合格,超過當時《鐵科技120 號》文件(2012年才有 TB/T2344-2012《43~ 75kg·m-1鋼軌訂貨技術條件》標準)規定:深度不 大于0.50mm。脫碳層深度批量不合格的主要原 因是公司新產線投產后,對生產百米高速重軌認 識不足,雖然之前有豐富的低速、短尺重軌生產經 驗,但是百米高速重軌產線是全新的技術、裝備, 交貨技術指標也是全新的要求。建設這條百米高 速重軌生產線,主要是滿足當時國家剛剛發展的 “四縱四橫”高速鐵路網的建設,所以在百米高速 重軌脫碳層的指標控制上經驗不足。雖然當時有 國內同行在該方面做得較好,但是因屬于知識產 權和技術保密范疇,公開資料無法得到。百米高 速重軌技術質量攻關團隊后來通過不斷的技術摸索、研究和攻關,通過對加熱爐的爐內氣氛、加熱 溫度、加熱時間等方面的技術參數控制,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,這一生產技術質量難題解決 后,為百米重軌產線的產能釋放、質量穩定、效益 提升打下了堅實的基礎[1-6]。

筆者回顧百米高速重軌的脫碳層檢驗方法的攻 關,介紹了TB/T2344-2012標準規定的脫碳層深 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。

百米高速重軌生產工藝:高爐鐵液→轉爐冶 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”的規定要求。為便于組 織生產和精確取樣制樣,一般對覆蓋該區域范圍的 脫碳層檢驗試樣區域分為左軌角、踏面和右軌角3 個區域,如圖5所示。 

對這3個區域,按照標準規定測量從試樣表面到連續、封閉的鐵素體網的深度,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、封閉的鐵素體網的位置。對 于不連續的、不封閉的鐵素體網,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,連續封閉鐵 素體網處的深度結果為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 結果為0.59mm,兩種測量方法對于同一試樣的脫 碳層測定結果如圖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。為持續保持在這一領域的檢驗能力, 經常參加脫碳層檢驗試驗室比對工作,脫碳層深度 檢驗結果數據比對結果滿意。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果進行匯總、比較、 分析。圍繞盲樣的脫碳層深度檢驗結果的偏差進行 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布重軌的 性能抽查結果,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果與筆者單位檢驗的同批號 的脫碳層深度檢驗結果進行全面比對,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量 安全。 

5 百米高速重軌脫碳層取樣及檢驗崗位規 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,而根據重軌產品的 特點,從安全的角度,為保證交貨質量,企業內部從 嚴要求,規定正常生產時脫碳層檢驗取樣的頻次是 500t取樣一次,比鐵道部標準規定的檢驗頻次嚴格 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3批的重軌脫 碳層深度均低于0.50mm,再執行每500t取樣一 次。如果有進行工藝調試、加熱爐出現故障或軋線出現故障的情況出現,重軌脫碳層深度檢驗執行批 批取樣的制度。在百米高速重軌脫碳層取樣及檢驗 崗位規程的編制上,將TB/T2344-2012標準中的 脫碳層取樣和檢驗的規定全部采納,同時把企業內 部對重軌脫碳層的取樣頻次和檢驗要求納入崗位規 程,以保證重軌脫碳層深度檢驗結果的可信度。

參考文獻: 

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

[2] 中華人民共和國鐵道部.43kg/m~75kg/m 鋼軌訂 貨技術條件:TB/T2344—-2012[S].北京:中國鐵 道出版社,2012. 

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