摘 要:百米高速重轨属于高碳钢,在加热过程中表面极易出现脱碳,脱碳层深度检验是百米高 速重轨最重要的检验项目之一。TB/T2344-2012标准规定脱碳层深度不大于0.50mm,该标准 规定的脱碳层检验方法与GB/T224-2019标准中规定的检验方法不同。TB/T2344-2012标准 中脱碳层深度检验方法是测定试样表面到连续封闭铁素体网的深度;GB/T224-2019标准中脱 碳层深度检验方法则是测定试样表面至脱碳最深处深度的平均值。 

关键词:高速重轨;高碳钢;脱碳层;金相检验 

中图分类号:TG115                              文献标志码:A                       文章编号:1001-4012(2021)12-0018-03

2008年笔者单位百米高速重轨线投产,遇到 的第一个生产技术难题就是百米高速重轨的脱碳 层深度出现批量不合格,超过当时《铁科技120 号》文件(2012年才有 TB/T2344-2012《43~ 75kg·m-1钢轨订货技术条件》标准)规定:深度不 大于0.50mm。脱碳层深度批量不合格的主要原 因是公司新产线投产后,对生产百米高速重轨认 识不足,虽然之前有丰富的低速、短尺重轨生产经 验,但是百米高速重轨产线是全新的技术、装备, 交货技术指标也是全新的要求。建设这条百米高 速重轨生产线,主要是满足当时国家刚刚发展的 “四纵四横”高速铁路网的建设,所以在百米高速 重轨脱碳层的指标控制上经验不足。虽然当时有 国内同行在该方面做得较好,但是因属于知识产 权和技术保密范畴,公开资料无法得到。百米高 速重轨技术质量攻关团队后来通过不断的技术摸索、研究和攻关,通过对加热炉的炉内气氛、加热 温度、加热时间等方面的技术参数控制,同时采取 了对大尺寸连铸坯表面涂刷防脱碳涂料的措施, 最终从源头上控制住了百米高速重轨的脱碳层深 度批量不合格问题,这一生产技术质量难题解决 后,为百米重轨产线的产能释放、质量稳定、效益 提升打下了坚实的基础[1-6]。

笔者回顾百米高速重轨的脱碳层检验方法的攻 关,介绍了TB/T2344-2012标准规定的脱碳层深 度测量方法与 GB/T224-2019《钢的脱碳层深度 测定法》标准中的方法不同的地方。

1 百米高速重轨的成分及生产工艺 

百米高速重轨主要钢种及化学成分见表1。

百米高速重轨生产工艺:高炉铁液→转炉冶 炼→LF精炼→RH精炼→280mm×320mm5机5流 大方坯连铸→大方坯步进式加热炉加热→BD1→BD2 →万能轧机轧制→热打印→高压水除磷→平交复合矫 直机矫直→表面检查→性能检验→冷床→入库。

2 TB/T2344-2012标准中的脱碳层取样 及检验方法 

TB/T2344-2012标准中对高速重轨脱碳层 的取样要求如图1~图4所示。 

由图1可见,轨头高度2/3区域以上的位置都 是需要进行脱碳层测定的,按照60N 轨型来计算, 每个 重 轨 试 样 脱 碳 层 的 检 验 范 围 的 长 度 约 为 100mm,远远大于 GB/T224-2019标准中“保证 总检测长度不小于35mm”的规定要求。为便于组 织生产和精确取样制样,一般对覆盖该区域范围的 脱碳层检验试样区域分为左轨角、踏面和右轨角3 个区域,如图5所示。 

对这3个区域,按照标准规定测量从试样表面到连续、封闭的铁素体网的深度,如图6所示。所以 这一重轨脱碳层检验方法的核心就在于准确地确定 脱碳层深度,找到连续、封闭的铁素体网的位置。对 于不连续的、不封闭的铁素体网,不计入脱碳层深度 测量。 

3 GB/T224-2019标准中脱碳层取样及检 验方法 

GB/T224-2019标准中对于高速重轨的脱碳 层取样及检验方法没有具体规定。一般要求通过金 相方法,测量最深处总脱碳层的深度,包括全脱碳层 和部分脱碳层的深度。采用 TB/T2344-2012标 准中脱碳层检验方法检验某高速重轨,连续封闭铁 素体网处的深度结果为0.47mm;采用GB/T224- 2019标准检验最深处的总脱碳层深度,脱碳层深度 结果为0.59mm,两种测量方法对于同一试样的脱 碳层测定结果如图7和图8所示。两种方法相比, 采用 TB/T2344-2012标准中检验出的脱碳层深 度要小。 

4 百米高速重轨的脱碳层盲样检测比对 工作 

笔者单位作为负责百米高速重轨的脱碳层深度检验的单位,承担着准确测定百米高速重轨脱碳层 深度的职责。为持续保持在这一领域的检验能力, 经常参加脱碳层检验试验室比对工作,脱碳层深度 检验结果数据比对结果满意。比对试验是对同一块 百米重轨的脱碳层试样,安排不同的职工进行盲样 检测,最后对不同职工的检验结果进行汇总、比较、 分析。围绕盲样的脱碳层深度检验结果的偏差进行 再分析,盲抽比对试样如图9所示。

中国铁道研究院金属及化学所每年都会对重轨 进行抽样检验,每年至少抽查6次,涉及的钢种包括 U71MnG和U75VG,其中有一项重要的项目是脱碳层的深度检验。每次抽查后都会定期发布重轨的 性能抽查结果,然后对中国铁道研究院金属及化学 所检验的脱碳层深度结果与笔者单位检验的同批号 的脱碳层深度检验结果进行全面比对,确保高速重 轨的脱碳层深度取样方法、检验方法、评定方法与中 国铁道研究院金属及化学所一致,保证重轨脱碳层 深度检验方法完全一致,确保中国高铁行车的质量 安全。 

5 百米高速重轨脱碳层取样及检验岗位规 程编制 

TB/T2344-2012标准中对重轨脱碳层检验 的取样频次是1000t取样一次,而根据重轨产品的 特点,从安全的角度,为保证交货质量,企业内部从 严要求,规定正常生产时脱碳层检验取样的频次是 500t取样一次,比铁道部标准规定的检验频次严格 一倍。同时在重轨每次轧钢初期,脱碳层取样标准 都是要求每一批都取样,要保证连续3批的重轨脱 碳层深度均低于0.50mm,再执行每500t取样一 次。如果有进行工艺调试、加热炉出现故障或轧线出现故障的情况出现,重轨脱碳层深度检验执行批 批取样的制度。在百米高速重轨脱碳层取样及检验 岗位规程的编制上,将TB/T2344-2012标准中的 脱碳层取样和检验的规定全部采纳,同时把企业内 部对重轨脱碳层的取样频次和检验要求纳入岗位规 程,以保证重轨脱碳层深度检验结果的可信度。

参考文献: 

[1] 全国钢标准化技术委员会.钢的脱碳层深度测定法: GB/T224—2019[S].北京:中国标准出版社,2019. 

[2] 中华人民共和国铁道部.43kg/m~75kg/m 钢轨订 货技术条件:TB/T2344—-2012[S].北京:中国铁 道出版社,2012. 

[3] 程丽杰.国内外脱碳层深度测定方法标准综述[J].物 理测试,2020,38(5):32-47. 

[4] 严静,邓峰.减少重轨钢脱碳加热工艺研究及实践 [J].加热炉,2019,41(5):58-61. 

[5] 张银花,周清跃,鲍磊,等.国内外高速铁路钢轨性能 对比研究[J].中国铁道科学,2015,36(4):20-26. 

[6] 陈永,孙浩,王玉利,等.降低钢轨脱碳层深度的研究 [J].钢铁钒钛,2002,23(2):34-37. 

<文章来源  >材料与测试网 > 期刊论文 > 理化检验－物理分册 > 57卷 > 12期 (pp:18-20)>