鋼軌生產(chǎn)表面缺陷分析與改進(jìn)

陳立珂

摘 要：本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鋼軌生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的表面質(zhì)量缺陷及其成因進(jìn)行了分析，對(duì)影響鋼軌合格率的主要缺陷，如軌頭下磕傷、周期性軋痕等進(jìn)行了探討。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐和結(jié)合其他企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，提出了相關(guān)的工藝改進(jìn)措施，消除了質(zhì)量缺陷，滿足了鋼軌生產(chǎn)的質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞：鋼軌生產(chǎn);表面缺陷;分析與改進(jìn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.024

鋼軌是鐵路運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?、平穩(wěn)與高效。在當(dāng)前鐵路運(yùn)輸高速、重載的發(fā)展趨勢(shì)下，對(duì)鋼軌各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)也提出了更高的要求。但鋼軌生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要經(jīng)過(guò)精煉、除鱗、軋制、矯直等多道生產(chǎn)工序，任何一道工序或是工藝指標(biāo)出現(xiàn)偏差，都會(huì)對(duì)鋼軌的表面質(zhì)量產(chǎn)生影響。

1 鋼軌表面質(zhì)量缺陷及成因分析

鋼軌表面質(zhì)量缺陷復(fù)雜多樣，成因也各不相同，總的來(lái)說(shuō)主要與軋制磨損有關(guān)。

（1）鋼軌軌底或塌面等部位周期性軋痕。該缺陷產(chǎn)生主要是由于萬(wàn)能軋機(jī)初軋（UR）頭部和精軋（UF）底部立棍粘黏鐵皮所致。立棍粘黏的鐵皮會(huì)在一定程度上改變軋輥原本規(guī)則的圓柱幾何形狀，使粘黏鐵皮處出現(xiàn)凸起，在巨大的軋制力作用下，伴隨著立棍的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，鐵皮也隨之作用于軌坯接觸面，繼而造成鋼軌軌底、塌面或者是鋼軌腿內(nèi)側(cè)等部位出現(xiàn)周期性軋痕。

（2）軌頭下側(cè)磕傷。該缺陷主要是由于UF出口輥道和導(dǎo)衛(wèi)高度設(shè)置不合理所致，UF扣頭以致軌頭通過(guò)出口輥道時(shí)與導(dǎo)衛(wèi)發(fā)生磕碰。消除該缺陷問(wèn)題需要對(duì)UF出口導(dǎo)衛(wèi)高度合理調(diào)整，以避免鋼軌導(dǎo)出時(shí)發(fā)生磕傷或劃傷。

（3）鋼軌下腿內(nèi)側(cè)周期性軋疤。該缺陷問(wèn)題由UF水平輥內(nèi)側(cè)兩斜度圓弧處粘鋼所致，隨著軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，水平輥粘鋼部位也會(huì)周期性地作用于鋼坯表面，繼而在鋼軌下腿內(nèi)側(cè)形成周期性軋疤。

（4）鋼軌踏面軋痕。缺陷產(chǎn)生原因是由于開坯機(jī)軋輥孔型磨損所致。

（5）鋼軌腰部軋疤。產(chǎn)生原因?yàn)殚_坯機(jī)衛(wèi)板粘鐵皮。

（6）鋼軌下腹腔劃傷。原因?yàn)閁F出口導(dǎo)衛(wèi)設(shè)置過(guò)高，導(dǎo)致出鋼時(shí)鋼軌下腹腔與出口導(dǎo)衛(wèi)不斷發(fā)生摩擦，造成鋼軌下腹腔出現(xiàn)劃傷缺陷。

（7）鋼軌上腹腔出現(xiàn)打印壓痕。該缺陷是由于打印盤角度和位置調(diào)整不當(dāng)所致，打印壓痕位于打印字符位置，可通過(guò)調(diào)整打印盤角度和位置予以解決。

（8）軌頭下顎周期性凸起。為U1/U2水平輥操作側(cè)R圓弧處粘鋼所致，使R圓弧處表面粗糙，隨著水平輥的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致軌頭下顎周期性凸起。

（9）軌底劃傷。由于預(yù)彎小車預(yù)彎曲線設(shè)置不良，鋼軌軋制時(shí)軌底不斷與冷床預(yù)彎小車處產(chǎn)生摩擦，繼而造成軌底劃傷。

（10）軌頭側(cè)面及軌底上表面矯痕。軌頭側(cè)面矯痕是由于立矯孔型磨損所致，矯直時(shí)軌頭側(cè)面受力不均因而產(chǎn)生矯痕;軌底上表面矯痕是由于立矯槽不均勻磨損，導(dǎo)致輥槽出現(xiàn)溝或臺(tái)，導(dǎo)致矯直時(shí)鋼軌表面產(chǎn)生矯痕。

（11）鋼軌頭部側(cè)面軋疤。萬(wàn)能軋機(jī)精軋（UF）孔型頭部拉鐵絲，易導(dǎo)致軌頭側(cè)面產(chǎn)生軋疤。

2 鋼軌熱軋制控制鋼軌生產(chǎn)表面缺陷的方法

通過(guò)對(duì)鋼軌表面各類缺陷問(wèn)題的原因分析，發(fā)現(xiàn)鋼軌生產(chǎn)表面缺主要與立輥、水平輥粘鋼，機(jī)構(gòu)調(diào)整不當(dāng)有關(guān)。通過(guò)優(yōu)化孔型設(shè)計(jì)，合理調(diào)整軋機(jī)參數(shù)等措施，可有效改善軋輥工作面狀況，消除各類缺陷，從而提高了成品鋼軌的表面質(zhì)量。

（1）改進(jìn)BD2、CCS軋輥冷卻水系統(tǒng)。軋輥粘連鐵皮很大一部分原因是由于軋輥冷卻不良所致，在軋制的高溫、高壓下易使鐵皮粘于軋輥上。為此，可對(duì)BD2軋機(jī)冷卻水管路進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)增大冷卻面積以及冷卻水水壓，提高全線軋輥冷卻水對(duì)軋輥冷卻效果;同時(shí)，還可在CCS軋機(jī)的換輥小車中增加下軋輥冷卻水管，通過(guò)這些措施改善軋輥工作面狀況，減輕了軋輥上鐵皮的粘連。

（2）定期修磨軋輥。BD2軋輥嚴(yán)重磨損后，軋輥表面會(huì)變的粗糙，或者是產(chǎn)生深淺不一的橫向溝痕，這些都會(huì)使鋼軌踏面成批次地產(chǎn)生軋痕缺陷。為了防止因軋輥磨損而造成的鋼軌表面軋痕，必須在日常生產(chǎn)中定期對(duì)軋輥和成品鋼軌進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)軋輥表面磨損嚴(yán)重，則必須進(jìn)行換輥和修復(fù);每生產(chǎn)3～5支鋼軌則必須對(duì)其表面質(zhì)量進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)有相同缺陷問(wèn)題的，則必須檢查軋輥表面狀況。此外，將BD軋輥改用為鑄鐵軋輥，提高了軋輥的耐磨性。

（3）BD2衛(wèi)板的改進(jìn)。BD2軋機(jī)衛(wèi)板頭底磨損不一致，易造成軋制過(guò)程中衛(wèi)板粘鐵皮，部分掉落的鐵皮經(jīng)過(guò)軋制碾壓還會(huì)使鋼軌表面形成軋疤缺陷。為此，可對(duì)BD2衛(wèi)板進(jìn)行改進(jìn)，在出口處增加滑動(dòng)小輪，使鋼軌與導(dǎo)板間原有的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，降低了接觸面的摩擦系數(shù);此外，對(duì)BD導(dǎo)衛(wèi)部分接觸面進(jìn)行硬化處理也是降低導(dǎo)板磨損，延長(zhǎng)導(dǎo)板壽命的可行辦法，可有效減少粘鐵皮的現(xiàn)象，防止軋疤缺陷的產(chǎn)生。

（4）軋機(jī)軋制參數(shù)的優(yōu)化。軋機(jī)進(jìn)鋼的瞬間，鋼軌撞擊軋輥，鋼軌與導(dǎo)衛(wèi)的摩擦等都是由于軋機(jī)機(jī)架參數(shù)設(shè)置不合理所致。針對(duì)此類問(wèn)題，可通過(guò)優(yōu)化軋機(jī)參數(shù)，調(diào)整鋼軌斷面尺寸的辦法予以解決。對(duì)鋼軌斷面尺寸調(diào)整時(shí)還要兼顧出入鋼的狀態(tài)，合理調(diào)整軋機(jī)頭部和底部立棍的壓下量，避免鋼軌咬入時(shí)與軋輥發(fā)生撞擊;萬(wàn)能導(dǎo)衛(wèi)也要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整，避免鋼軌與導(dǎo)衛(wèi)板的撞擊和磨損。

（5）改善除鱗，減少氧化鐵皮的帶入。氧化鐵皮是造成鋼軌表面缺陷的重要原因，對(duì)此應(yīng)在鋼軌各軋制工序前通過(guò)提高水壓等措施，加強(qiáng)對(duì)軌坯的除鱗處理。包括BD前除磷，萬(wàn)能前除磷，uf前除磷等，改善以上工序除鱗效果，從而減少氧化鐵皮對(duì)鋼軌表面質(zhì)量的影響。

（6）軋材質(zhì)的改進(jìn)。改進(jìn)軋輥材質(zhì)也是消除鋼軌表面質(zhì)量的重要技術(shù)手段。例如攀鋼研制的實(shí)用新型消除鋼軌上腰部軋疤缺陷的軋輥，包括上、下水平輥。由于上水平輥直徑大于下水平輥，也就使得上水平輥可以存儲(chǔ)更多的熱量，在冷卻水聚集于上軌腰部時(shí)，上軌腰仍能保持與下軌腰相同的溫度，從而避免因溫度失衡而造成的出鋼上翹。此外還可通過(guò)加裝軋輥加熱設(shè)備來(lái)保持上下水平輥的溫度均衡，減少差值波動(dòng)。

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