Tecnologia de controle de pureza de material ferroviário padrão nacional e solução de melhoria de resistência ao desgaste da cabeça do trilho
Quais são os perigos e padrões de controle de impurezas de enxofre e fósforo no aço fundido dos trilhos de padrão nacional?
As impurezas de enxofre e fósforo no aço fundido dos trilhos de padrão nacional são os principais elementos nocivos que afetam o desempenho dos trilhos. O enxofre combina-se com o ferro para formar inclusões de sulfeto ferroso, que causam fragilidade a quente durante a laminação do trilho e levam a microfissuras no interior do trilho. O fósforo reduz drasticamente a resistência-do trilho a baixas temperaturas, causando facilmente fratura frágil da cabeça do trilho em regiões alpinas. De acordo com o padrãoFerrovia para ferrovia de alta-velocidade(TB/T 3276), o teor de enxofre dos trilhos ferroviários de alta-velocidade padrão nacional deve ser controlado abaixo de 0,005%, e o teor de fósforo abaixo de 0,010%. Para trilhos-comuns, os teores de enxofre e fósforo também devem ser inferiores a 0,015% e 0,025%, respectivamente. O teor excessivo de impurezas reduzirá a resistência à tração do trilho em mais de 10% e reduzirá a vida útil em cerca de 30%, ameaçando seriamente a segurança de condução. Durante a produção, é necessário um espectrômetro para monitorar a composição do aço fundido em tempo real. Quando o teor de impurezas excede o limite, os parâmetros do processo de refino são ajustados imediatamente para garantir que o material ferroviário atenda aos padrões. Padrões rígidos de controle de impurezas são a chave para distinguir os trilhos de padrão nacional do aço comum e a base para garantir a operação estável-do longo prazo dos trilhos.
Quais são as principais etapas e funções do processo de refino externo para trilhos de padrão nacional?
As principais etapas do processo de refino externo para trilhos de padrão nacional incluem três links: refino LF, desgaseificação a vácuo VD e tratamento de alimentação de arame. O refino LF aumenta a temperatura do aço fundido por meio do aquecimento por arco elétrico e adiciona formadores de escória, como cal, para absorver impurezas de enxofre e fósforo no aço fundido, alcançando a purificação preliminar. O link de desgaseificação a vácuo VD coloca o aço fundido em um ambiente de vácuo para reduzir o conteúdo de gases hidrogênio e nitrogênio no aço fundido. O teor de hidrogênio deve ser controlado abaixo de 2 ppm para evitar rachaduras-induzidas por hidrogênio nos trilhos, o que é particularmente importante para trilhos-de alta velocidade. O tratamento de alimentação de arame envolve alimentar arame de cálcio-ferro no aço fundido. O cálcio reage com inclusões de alumina no aço fundido para formar compostos de baixo ponto de-ponto de fusão-, que são fáceis de flutuar e serem removidos, melhorando ainda mais a pureza do aço fundido. O processo de refino externo pode aumentar a pureza do aço fundido para mais de 99,95%, reduzindo bastante o número de inclusões frágeis e fornecendo material base de alta-qualidade para laminação e tratamento térmico subsequentes. A aplicação deste processo também pode otimizar a estrutura metalográfica do trilho, formando uma estrutura perlítica uniforme na região da cabeça do trilho e melhorando a resistência ao desgaste.
Quais são os parâmetros do processo e os princípios de fortalecimento da têmpera superficial para a cabeça dos trilhos de padrão nacional?
A têmpera de superfície da cabeça do trilho padrão nacional adota o processo de têmpera por indução de média-frequência. Os principais parâmetros do processo incluem temperatura de aquecimento, tempo de retenção e taxa de resfriamento. A temperatura de aquecimento deve ser controlada em 880-920 graus. Esta faixa de temperatura pode austenitizar a camada superficial da cabeça do trilho sem causar engrossamento dos grãos. O tempo de retenção é definido para 30-60 segundos para garantir a austenitização completa dentro da profundidade de 5-8 mm da camada superficial da cabeça do trilho. A taxa de resfriamento é controlada a 15-20 graus/s usando um método de resfriamento por névoa de água de alta-pressão para transformar rapidamente a austenita em uma estrutura de martensita temperada. Seu princípio de reforço é formar uma camada endurecida com dureza de até HRC58-62 na superfície da cabeça do trilho através de rápido aquecimento e resfriamento, enquanto o interior do trilho mantém uma estrutura perlita com boa tenacidade, alcançando uma combinação de desempenho de "duro por fora e resistente por dentro". Após a têmpera da superfície da cabeça do trilho, é necessária uma têmpera em baixa temperatura de 200-220 graus para eliminar o estresse de têmpera e evitar rachaduras na têmpera. Após a têmpera da superfície, a resistência ao desgaste da cabeça do trilho padrão nacional é aumentada em mais de 2 vezes, o que pode suportar o impacto de alta frequência da interação roda-trilho do trem de alta velocidade.
Quais são os métodos de detecção e indicadores de avaliação de vida útil para desgaste da cabeça dos trilhos de padrão nacional?
Os métodos de detecção de desgaste da cabeça dos trilhos de padrão nacional são divididos em detecção manual e detecção automática. A detecção manual usa uma régua de desgaste da cabeça do trilho para medir o desgaste vertical e lateral da cabeça do trilho. O limite de desgaste vertical de trilhos ferroviários de alta-velocidade é de 6 mm. Ao exceder o limite, é necessária retificação ou substituição em tempo hábil. A detecção automática usa um carro de inspeção de trilhos para coletar dados do perfil da cabeça do trilho em tempo real por meio da tecnologia de varredura a laser e calcula a quantidade de desgaste comparando com o perfil padrão, com uma precisão de detecção de até 0,1 mm, adequada para detecção de linhas em grande-escala. Os principais indicadores para avaliação da vida útil do trilho incluem taxa de desgaste, tempo de início de trinca por fadiga e distribuição de dureza. A taxa de desgaste anual de trilhos ferroviários-de alta velocidade deve ser controlada dentro de 0,5 mm/ano, o que pode ser reduzido para 1,0 mm/ano para trilhos-de velocidade comuns. O tempo de início da trinca por fadiga é a chave para avaliar a vida útil do trilho. Trilhos de padrão nacional de alta-qualidade só desenvolverão microfissuras após 5 anos de serviço, enquanto trilhos com material de baixa qualidade iniciarão rachaduras em 1 a 2 anos. O índice de distribuição de dureza exige dureza uniforme da camada endurecida da cabeça do trilho, com desvio de dureza menor ou igual a HRC2, evitando desgaste local excessivo devido à dureza irregular.
Qual é o método de verificação de correlação entre a pureza do material e a resistência ao desgaste dos trilhos padrão nacional?
A verificação da correlação entre a pureza do material e a resistência ao desgaste dos trilhos padrão nacional adota uma combinação de testes de laboratório e testes de serviço de campo. Em testes de laboratório, amostras de trilhos com diferentes purezas são selecionadas e as condições de operação do trem são simuladas em uma máquina de teste de desgaste de rodas-trilhos. A mesma carga e número de ciclos são aplicados para comparar a quantidade de desgaste das amostras. Os resultados mostram que para cada aumento de 0,01% na pureza do aço fundido, a resistência ao desgaste do trilho aumenta em 5%-8%, mostrando uma correlação positiva significativa entre os dois. Os testes de serviço de campo selecionam trilhos de diferentes purezas do mesmo lote, colocam-nos na mesma seção da linha, detectam regularmente desgaste e trincas na cabeça do trilho, com um período de rastreamento de 3 anos. Os dados de teste mostram que a quantidade de desgaste dos trilhos de alta{12}}pureza é 30% menor do que a dos trilhos de pureza comum, e o tempo de início da trinca é atrasado em mais de 2 anos. A verificação de correlação também precisa combinar análise metalográfica para observar o número e distribuição de inclusões em trilhos de diferentes purezas. Quanto menos e menores forem as inclusões, melhor será a resistência ao desgaste do trilho. Através da verificação, a lei de influência da pureza do material na resistência ao desgaste pode ser esclarecida, fornecendo suporte de dados para a otimização dos processos de produção ferroviária.