Nacionalni standard/međunarodni standardni šinski materijal Metalurška kontrola kvaliteta i tehnologija homogenizacije performansi
Koje su razlike u sastavu materijala i primjenjivi scenariji pruga između nacionalnih standardnih šina U71Mn i U75V?
Sadržaj ugljika u nacionalnoj standardnoj tračnici U71Mn je kontroliran na 0,70%-0,75%, sadržaj mangana na 1,10%-1,40%, bez elementa vanadijuma, koji ima dobru plastičnost i zavarljivost, pogodan za niske{16}}teške{24}}brzine teške{24}}vozne linije kao što su obične željezničke pruge i obične željezničke pruge. U75V šina ima sadržaj ugljenika od 0,73%-0,80%, sadržaj mangana od 1,00%-1,30% i dodaje 0,04%-0,12% elementa vanadijuma. Vanadijum se kombinuje sa ugljenikom i azotom da bi formirao karbonitride, rafinirao zrna, poboljšao čvrstoću i otpornost na habanje šine, i posebno je dizajniran za železnice velikih brzina i namenjene pruge za putnike. Vlačna čvrstoća šine U71Mn je ≥880MPa, a izduženje je ≥10%, zadovoljavajući uticaj opterećenja običnih željezničkih vozova; vlačna čvrstoća šine U75V je ≥980MPa, a izduženje je ≥9%, što može odoljeti visokofrekventnom naizmjeničnom naprezanju brze željeznice kotač-šina. Za valjanje dvije vrste šina moraju se usvojiti diferencirani kontrolirani procesi valjanja i hlađenja. U75V treba dodati korak tretmana otopinom vanadijuma kako bi se osiguralo da elementi vanadijuma daju punu igru efektu jačanja. Odstupanje sastava materijala nacionalnih standardnih šina mora se kontrolisati unutar ±0,02%, a svaka serija mora biti testirana prije izlaska iz fabrike, a proizvodi sa prekomjernim sastavom strogo su zabranjeni za upotrebu.
Koje su razlike u performansama i zahtjevima za certifikaciju između stranih standardnih šina R260 (UIC standard) i T1 (ASTM standard)?
Zatezna čvrstoća standardne šine UIC R260 je ≥880MPa, tvrdoća po Brinellu HB260-300, žilavost na udar ≥27J/cm², pogodna za evropske prekogranične željeznice-i gradski željeznički tranzit. Mora proći EN13674-1 certifikat da ispuni tehničke zahtjeve interoperabilnosti. ASTM standardna T1 šina ima vlačnu čvrstoću ≥900MPa, tvrdoću po Brinellu HB280-320, a njena otpornost na habanje je 10% veća od one kod R260. Posebno je dizajniran za sjevernoameričke teške teretne linije. Mora proći AAR M1003 certifikat kako bi se potvrdila njegova otpornost na habanje i zamor. Sadržaj sumpora i fosfora u tračnici R260 mora biti ≤0,03%, a sadržaj inkluzija je strogo kontroliran kako bi se izbjegle zamorne pukotine na glavi šine. T1 šina usvaja proces vakuumskog otplinjavanja, sa sadržajem kiseonika ≤20ppm, što značajno smanjuje unutrašnje porozne defekte. Certifikacijski test stranih standardnih šina mora pokriti više dimenzija kao što su vlačnost, udar, tvrdoća i metalografska struktura, te mogu ući na ciljno tržište tek nakon prolaska certifikacije. Šine različitih standarda ne mogu se miješati, inače će doći do abnormalnog trošenja kotača i šine zbog razlika u performansama, što utiče na sigurnost vožnje.
Koje su opasnosti inkluzija u metalurškom procesu šine i tehnologiji preciznog upravljanja?
Inkluzije u šinama uglavnom uključuju krhke čestice kao što su glinica i mangan sulfid. Ove čestice će uništiti kontinuitet šinske matrice, postati izvor koncentracije napona, izazvati pojavu pukotina pod opterećenjem šine kotača{1}}i skratiti vijek trajanja šina za 30%-50%. Inkluzije velikih-veličina (promjer ≥50μm) će također uzrokovati ljuštenje šine tokom brušenja glave šine, uticati na glatkoću površine šine i povećati vibracije šine -točka. Precizna kontrola inkluzija mora početi od procesa proizvodnje čelika, usvajanjem LF peći rafiniranja + VD procesa vakuumskog otplinjavanja. Rafiniranje u LF peći može ukloniti inkluzije oksida u rastopljenom čeliku, a VD vakuumsko otplinjavanje može smanjiti sadržaj vodika i dušika, smanjujući inkluzije plina. Tehnologija elektromagnetnog mešanja je usvojena u procesu kontinuiranog livenja radi rafinisanja zrna, ujednačavanja inkluzija i izbegavanja lokalnog agregiranja; tokom valjanja, velike-inkluzije se drobe kroz-plastične deformacije na visokim temperaturama kako bi se smanjile njihove opasnosti. Prije nego što tračnica izađe iz tvornice, mora se izvršiti metalografsko ispitivanje, a stupanj uključenosti mora biti ≤2. Proizvodi koji premašuju standard moraju biti ponovo termički obrađeni ili odloženi.
Koji su uzroci segregacije željezničkog materijala i tehničke mjere za tretman homogenizacije?
Segregacija željezničkog materijala podijeljena je na centralnu segregaciju i dendritsku segregaciju. Centralna segregacija nastaje neravnomjernim skrućivanjem rastopljenog čelika tokom kontinuiranog livenja i obogaćivanjem rastvorenih elemenata u centru; dendritska segregacija je uzrokovana neravnomjernom raspodjelom otopljenih elemenata na granicama zrna i unutar zrna tokom rasta zrna. Segregacija će uzrokovati lokalne razlike u sastavu šine, što će rezultirati neravnomjernom raspodjelom tvrdoće glave šine, smanjenom otpornošću na habanje, pa čak i ljuštenjem glave šine u teškim slučajevima. Osnovna tehnologija tretmana homogenizacije je kontrolirani proces valjanja i hlađenja. Tokom valjanja, usvaja se valjanje velikih deformacija u visoko{4}}temperaturnom austenitnom području, sa količinom deformacije ≥60%, kako bi se razbila dendritska struktura i promovirala homogenizacija sastava; nakon valjanja, sekciono hlađenje je usvojeno za kontrolu brzine hlađenja na 5-10 stepeni/s kako bi se izbjegla nejednaka struktura uzrokovana prebrzim hlađenjem. Za šine sa ozbiljnom segregacijom, može se usvojiti tretman vanmrežnog žarenja, sa temperaturom žarenja kontrolisanom na 720-750 stepeni i držanjem 2-3 sata kako bi se omogućila dovoljna difuzija otopljenih elemenata i eliminisali defekti segregacije. Nakon tretmana homogenizacije, gradijent tvrdoće šine mora se testirati, a razlika tvrdoće od površine glave šine prema unutrašnjoj strani mora biti ≤20HB kako bi se osigurale ujednačene i stabilne performanse.
Koje su osnovne stavke i kvalifikacioni kriterijumi za ispitivanje kvaliteta metalurške železnice?
Osnovne stavke ispitivanja kvaliteta metalurške željeznice uključuju analizu hemijskog sastava, ocenu uključivanja, ispitivanje metalografske strukture i ispitivanje mehaničkih svojstava. Analiza hemijskog sastava koristi spektrometar za detekciju sadržaja ugljika, mangana, vanadijuma i drugih elemenata, a odstupanje mora zadovoljiti zahtjeve domaćih/stranih standarda. Ocjenjivanje uključivanja koristi metalografski mikroskop, procijenjen prema GB/T 10561 standardu, a razredi uključenja klase A (sulfid) i klase B (aluminij) moraju biti ≤2. Ispitivanje metalografske strukture zahtijeva da glava šine bude fina perlitna struktura sa perlitnim lamelarnim razmakom ≤0,2 μm. Nenormalne strukture poput martenzita i bainita su strogo zabranjene, što će dovesti do krhkog loma šine. Ispitivanje mehaničkih svojstava uključuje ispitivanje zatezanja, ispitivanje na udar i ispitivanje tvrdoće. Test zatezanja zahtijeva vlačnu čvrstoću i izduženje kako bi se zadovoljio standard, ispitivanje na udar zahtijeva žilavost pri niskim temperaturama ≥20J/cm² (-20 stepeni), a test tvrdoće zahtijeva tvrdoću glave šine HB280-320. Samo kada su svi ispitni predmeti kvalifikovani, metalurški kvalitet se može ocijeniti kao standard. Ako bilo koji artikal nije kvalificiran, proizvodni proces se mora pratiti i ponovo testirati nakon ispravljanja.