Tehnologija kontrole čistoće materijala nacionalnog standarda i rješenje za poboljšanje otpornosti na habanje glave šine
Koje su opasnosti i standardi kontrole nečistoća sumpora i fosfora u istopljenom čeliku nacionalnih standardnih šina?
Nečistoće sumpora i fosfora u istopljenom čeliku nacionalnih standardnih šina su ključni štetni elementi koji utiču na performanse šine. Sumpor se kombinuje sa gvožđem da formira inkluzije željeznog sulfida, koje uzrokuju vruću lomljivost tokom valjanja šine i dovode do mikropukotina unutar šine. Fosfor naglo smanjuje otpornost šine na niske-temperature, što lako uzrokuje krhko lomljenje glave šine u alpskim regijama. Po standarduŽeljeznica za{0}}brzinu željeznicu(TB/T 3276), sadržaj sumpora u nacionalnim standardnim šinama za velike brzine{1}} mora biti kontrolisan ispod 0,005%, a sadržaj fosfora ispod 0,010%. Za obične-brze šine sadržaj sumpora i fosfora također treba biti manji od 0,015% odnosno 0,025%. Prekomjerni sadržaj nečistoća će smanjiti vlačnu čvrstoću šine za više od 10% i skratiti vijek trajanja za oko 30%, što ozbiljno ugrožava sigurnost vožnje. Tokom proizvodnje, spektrometar je potreban za praćenje sastava rastaljenog čelika u realnom vremenu. Kada sadržaj nečistoća pređe prag, parametri procesa rafiniranja se odmah prilagođavaju kako bi se osiguralo da materijal šine ispunjava standarde. Strogi standardi kontrole nečistoća su ključ za razlikovanje nacionalnih standardnih šina od običnog čelika i temelj za osiguranje dugoročno-stabilnog rada kolosijeka.
Koji su osnovni koraci i funkcije procesa eksterne rafinacije za nacionalne standardne šine?
Ključni koraci procesa eksterne rafinacije za nacionalne standardne šine uključuju tri veze: LF rafiniranje, VD vakuumsko otplinjavanje i tretman dovodom žice. LF rafiniranje povećava temperaturu rastaljenog čelika električnim lučnim grijanjem i dodaje stvaraoce šljake kao što je vapno da apsorbuje nečistoće sumpora i fosfora u rastopljenom čeliku, postižući preliminarno pročišćavanje. VD veza za vakuumsko otplinjavanje postavlja rastopljeni čelik u vakuumsko okruženje kako bi se smanjio sadržaj plinova vodika i dušika u rastopljenom čeliku. Sadržaj vodonika se mora kontrolisati ispod 2ppm kako bi se izbjegle pukotine izazvane vodonikom-u šini, što je posebno važno za -šine za velike brzine. Tretman dovoda žice uključuje dovođenje kalcijum{7}}gvozdene žice u rastopljeni čelik. Kalcijum reaguje sa inkluzijama glinice u istopljenom čeliku da bi formirala jedinjenja niske{9}}tačke{10}}koje je lako isplivati i ukloniti, dodatno poboljšavajući čistoću rastaljenog čelika. Proces vanjske rafinacije može povećati čistoću rastaljenog čelika na preko 99,95%, što uvelike smanjuje broj krhkih inkluzija i pruža visoko{13}}kvalitetni osnovni materijal za naknadno valjanje i toplinsku obradu. Primjena ovog procesa također može optimizirati metalografsku strukturu šine, formirajući ujednačenu perlitnu strukturu u području glave šine i poboljšavajući otpornost na habanje.
Koji su procesni parametri i principi ojačanja površinskog gašenja za glavu šine nacionalnih standardnih šina?
Površinsko gašenje nacionalne standardne šinske glave usvaja proces srednje{0}}indukcijskog gašenja. Osnovni parametri procesa uključuju temperaturu grijanja, vrijeme zadržavanja i brzinu hlađenja. Temperaturu grijanja treba kontrolirati na 880-920 stepeni. Ovaj temperaturni raspon može austenitizirati površinski sloj glave šine bez izazivanja grubosti zrna. Vrijeme zadržavanja je postavljeno na 30-60 sekundi kako bi se osigurala potpuna austenitizacija unutar 5-8mm dubine površinskog sloja glave šine. Brzina hlađenja se kontrolira na 15-20 stepeni/s korištenjem metode hlađenja vodenom maglom visokog{20}}pritiska za brzu transformaciju austenita u kaljenu martenzitnu strukturu. Njegov princip jačanja je formiranje očvrslog sloja tvrdoće do HRC58-62 na površini glave šine kroz brzo zagrijavanje i hlađenje, dok unutrašnjost šine održava perlitnu strukturu dobre žilavosti, postižući performanse "tvrdo spolja i čvrsto iznutra". Nakon površinskog kaljenja glave šine, potrebno je kaljenje na niskim temperaturama na 200-220 stepeni da bi se eliminisalo naprezanje gašenja i izbegle pukotine. Nakon površinskog gašenja, otpornost na habanje nacionalne standardne glave šine povećava se za više od 2 puta, što može izdržati visokofrekventni utjecaj interakcije točka i šine vlaka velike brzine.
Koje su metode detekcije i indikatori za procjenu vijeka trajanja za šine na glavi nacionalnih standardnih šina?
Metode detekcije šine na glavi nacionalnih standardnih šina dijele se na ručno otkrivanje i automatsko otkrivanje. Ručna detekcija koristi ravnalo istrošenosti glave šine za mjerenje vertikalnog i bočnog trošenja glave šine. Ograničenje vertikalnog habanja željezničkih tračnica-velikih brzina je 6 mm. Prilikom prekoračenja ograničenja potrebno je blagovremeno brušenje ili zamjena. Automatsko otkrivanje koristi vagon za inspekciju kolosijeka za prikupljanje podataka o profilu glave šine u realnom vremenu kroz tehnologiju laserskog skeniranja i izračunava količinu habanja upoređivanjem sa standardnim profilom, sa preciznošću detekcije do 0,1 mm, što je pogodno za detekciju linija velikih{7}}razmjera. Osnovni indikatori za procjenu vijeka trajanja glave šine uključuju stopu habanja, vrijeme nastanka prsline od zamora i raspodjelu tvrdoće. Godišnja stopa habanja željezničkih šina velikih{10}}treba kontrolisati unutar 0,5 mm/godišnje, što se može smanjiti na 1,0 mm/godišnje za obične-brze šine. Vrijeme nastanka pukotine od zamora je ključno za procjenu vijeka trajanja šine. Visok-kvalitetne šine nacionalnog standarda će razviti mikropukotine tek nakon 5 godina rada, dok će šine sa lošim kvalitetom materijala pokrenuti pukotine za 1-2 godine. Indeks raspodjele tvrdoće zahtijeva ujednačenu tvrdoću očvrslog sloja na glavi šine, s odstupanjem tvrdoće manjim ili jednakim HRC2, čime se izbjegava lokalno prekomjerno trošenje zbog neujednačene tvrdoće.
Koja je metoda verifikacije korelacije između čistoće materijala i otpornosti na habanje nacionalnih standardnih šina?
Verifikacija korelacije između čistoće materijala i otpornosti na habanje nacionalnih standardnih šina usvaja kombinaciju laboratorijskih testova i testova na terenu. U laboratorijskim ispitivanjima biraju se uzorci tračnica različite čistoće, a radni uvjeti voza se simuliraju na mašini za ispitivanje habanja šine -kola. Isto opterećenje i broj ciklusa se primjenjuju da se uporedi količina habanja uzoraka. Rezultati pokazuju da se za svakih 0,01% povećanja čistoće rastaljenog čelika, otpornost šine na habanje povećava za 5%-8%, pokazujući značajnu pozitivnu korelaciju između njih. Terenski testovi biraju šine različite čistoće iz iste serije, polažu ih u istu liniju, redovno otkrivaju habanje glave šine i pukotine, sa periodom praćenja od 3 godine. Podaci testa pokazuju da je količina habanja tračnica visoke{12}}istoće 30% manja nego kod tračnica obične čistoće, a vrijeme nastanka pukotine kasni više od 2 godine. Verifikacija korelacije takođe treba da kombinuje metalografsku analizu da bi se posmatrao broj i distribucija inkluzija u šinama različite čistoće. Što je manje i manje inkluzija, to je bolja otpornost šine na habanje. Verifikacijom se može razjasniti zakon uticaja čistoće materijala na otpornost na habanje, pružajući podršku podacima za optimizaciju procesa proizvodnje šina.