Technologie zur Kontrolle nicht-metallischer Einschlüsse und Lösung zur Reinheitsverbesserung für nationale Standardschienen
Was sind die Haupttypen und Gefahren von nicht-metallischen Einschlüssen in nationalen Standardschienen?
Die nicht-metallischen Einschlüsse in nationalen Standardschienen werden hauptsächlich in drei Kategorien unterteilt:Oxide, Sulfide und Silikate. Bei den Oxiden handelt es sich hauptsächlich um Aluminiumoxid, bei den Sulfiden hauptsächlich um Mangansulfid und bei den Silikaten um zusammengesetzte Einschlüsse aus Alumosilikaten. Die Größe und Verteilung dieser Einschlüsse wirken sich direkt auf die mechanischen Eigenschaften der Schiene aus. Große Aluminiumoxideinschlüsse zerstören die Kontinuität der Schienenmatrix und werden zu Spannungskonzentrationspunkten. Unter der wiederholten Einwirkung von Zuglasten können Mikrorisse an der Grenzfläche zwischen Einschlüssen und der Matrix auftreten, und die Ausbreitung der Risse führt zu einem Ermüdungsbruch der Schiene. Obwohl Sulfideinschlüsse eine gute Plastizität aufweisen, werden sie in Umgebungen mit niedrigen -Temperaturen spröde, was das Risiko eines Sprödbruchs der Schiene erhöht. Silikateinschlüsse sind hart und spröde, was den Verschleiß der Rad-{9}}Schienenkontaktfläche beschleunigt, den Schienenschleifzyklus verkürzt und die Kosten für die Instandhaltung der Strecke erhöht.
Was sind die wichtigsten Maßnahmen zur Reduzierung nicht-metallischer Einschlüsse in nationalen Standardschienen während des Schmelzprozesses?
Die Kernmaßnahmen zur Reduzierung nicht-metallischer Einschlüsse in nationalen Normschienen während des Schmelzprozesses sindEinführung des Sekundärraffinierungsprozesses und der Vakuumentgasungstechnologie. Zunächst werden in der späteren Phase des Konverterschmelzens Schlackenbildner wie Kalk hinzugefügt, um alkalische Schlacke zu bilden, die Oxideinschlüsse wie Aluminiumoxid in der Stahlschmelze adsorbieren kann. Dann wird der geschmolzene Stahl zum LF-Raffinierungsofen geschickt und das Argonrühren wird verwendet, um das Aufschwimmen von Einschlüssen zu fördern. Die Argon-Durchflussrate wird auf 0,5–1,0 l/min geregelt und die Rührzeit beträgt mindestens 20 Minuten, um sicherzustellen, dass die Einschlüsse vollständig aggregiert und entladen werden. Die Vakuumentgasungstechnologie kann die Stahlschmelze in eine Vakuumumgebung bringen, um den Sauerstoff- und Schwefelgehalt in der Stahlschmelze zu reduzieren und die Bildung von Oxiden und Sulfiden zu reduzieren. Der Vakuumgrad sollte auf weniger als oder gleich 67 Pa eingestellt werden und die Haltezeit sollte größer oder gleich 15 Minuten sein. Zusätzlich,Zufuhrbehandlung von Aluminiumdraht und Kalziumdrahtwird übernommen. Durch die Reaktion zwischen Kalzium und Aluminium entsteht Kalziumaluminat mit niedrigem -Schmelzpunkt-, wodurch die Bildung von Aluminiumoxideinschlüssen mit hoher -Härte vermieden wird. Während des Schmelzprozesses ist es notwendig, den Sauerstoffgehalt der Stahlschmelze in Echtzeit zu überwachen und den Gesamtsauerstoffgehalt auf weniger als oder gleich 20 ppm zu kontrollieren, um die Entstehung von Einschlüssen aus der Quelle zu reduzieren.
Wie kann die Einbeziehungsverteilung nationaler Standardschienen während des Walzprozesses weiter optimiert werden?
Der Kern der Optimierung der Inklusionsverteilung nationaler Standardschienen während des Walzprozesses istVerbesserung der Einschlussmorphologie durch plastische Verformung. Erstens, diekontrollierter Walz- und kontrollierter Abkühlprozesswird übernommen und die Walztemperatur wird in der Austenit-Rekristallisationszone kontrolliert, so dass die Schiene bei hoher Temperatur eine ausreichende Verformung erfährt und die ursprünglich unregelmäßigen Einschlüsse gedehnt und gebrochen werden. Der Verformungsgrad im Vorwalzstadium sollte größer oder gleich 40 % sein, und die großen-großen Einschlüsse werden durch große Verformung in kleine-große Einschlüsse zerbrochen, wodurch ihre Schädigung der Matrix verringert wird. Der Niedertemperatur-Walzprozess wird in der Endwalzphase angewendet und die Temperatur wird auf 800–850 Grad kontrolliert. Zu diesem Zeitpunkt ist die Plastizität der Stahlschmelze gut und die Einschlüsse werden in Streifen entlang der Walzrichtung verteilt, wodurch die Bildung von Cluster-Einschlüssen vermieden wird. Nach dem Rollen wird dieLaminarkühlungstechnologiewird übernommen und die Abkühlgeschwindigkeit wird auf 5–10 Grad/s geregelt, um eine gleichmäßige innere Struktur der Schiene sicherzustellen und die Ansammlung von Einschlüssen aufgrund ungleichmäßiger Abkühlung zu verhindern. Zusätzlich,Online-Ultraschallprüfungwird während des Walzprozesses eingerichtet, um die Verteilung von Einschlüssen innerhalb der Schiene in Echtzeit zu überwachen und die unqualifizierten Teile rechtzeitig zu markieren und zu bearbeiten.
Welche Erkennungsmethoden und Beurteilungsstandards gibt es für nicht-metallische Einschlüsse in nationalen Standardschienen?
Die Erkennungsmethoden für nicht-metallische Einschlüsse in nationalen Standardschienen umfassen hauptsächlichmetallographisches Mikroskopverfahren und Ultraschallfehlererkennungsverfahren. Für die metallografische Mikroskopmethode müssen Proben von der Schiene entnommen, poliert, poliert und korrodiert werden, und dann werden Art, Größe und Menge der Einschlüsse unter dem Mikroskop bei einer 100-{5}500-fachen Vergrößerung beobachtet. Bei der Erkennung sollten drei Teile des Schienenkopfes, des Schienenstegs und der Schienenbasis ausgewählt werden, und für jeden Teil sollten mindestens fünf Sichtfelder beobachtet werden, um die durchschnittliche Größe und Anzahldichte der Einschlüsse zu ermitteln. Bei der Ultraschall-Fehlererkennungsmethode wird eine Hochfrequenzsonde mit einer Frequenz von 5–10 MHz verwendet. Die Position und Größe von Einschlüssen werden anhand des Reflexionssignals von Ultraschallwellen an der Grenzfläche zwischen Einschlüssen und der Matrix beurteilt. Diese Methode ist eine zerstörungsfreie Prüfung und eignet sich für die Chargenprüfung in Produktionslinien. Der Beurteilungsstandard basiert auf GB/T 10561-2005. Die Einschlussbewertung nationaler Standardschienen sollte kleiner oder gleich 2 Grad sein, wobei die maximale Größe der Aluminiumoxid-Einschlüsse kleiner oder gleich 50 μm und die Anzahldichte der Sulfideinschlüsse kleiner oder gleich 10 Stück/mm² sein sollte. Schienen, die über den Standard hinausgehen, sollten als nicht qualifiziert beurteilt werden.
Welche Auswirkungen hat die Verbesserung der Reinheit nationaler Standardschienen auf die Instandhaltungskosten der Strecke?
Durch die Verbesserung der Reinheit nationaler Standardschienen können die Kosten für die Leitungswartung erheblich gesenkt werden. Schienen mit hoher Reinheit weisen wenige innere Einschlüsse auf, die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Ermüdungsrissen ist stark reduziert, die Lebensdauer der Schiene kann um mehr als 30 % verlängert werden und die Häufigkeit des Schienenaustauschs wird reduziert. Schienen mit hoher Reinheit weisen einen gleichmäßigeren Verschleiß am Rad-Schienenkontaktteil auf und erzeugen keinen abnormalen Verschleiß aufgrund von Spannungskonzentrationen, die durch lokale Einschlüsse verursacht werden. Der Schleifzyklus kann von 6 Monaten auf 12 Monate verlängert werden, wodurch die Arbeits- und Ausrüstungskosten des Schleifens gesenkt werden. Darüber hinaus weisen Schienen mit hoher Reinheit eine gute Ermüdungsbeständigkeit auf und sind nicht anfällig für Bruchunfälle, wodurch der durch Schienenbrüche verursachte Leitungsausfallverlust vermieden wird, der oft viel höher ist als die Schienenbeschaffungs- und Wartungskosten. Bei alpinen Strecken und Schwerlaststrecken haben hochreine Schienen offensichtliche Vorteile, können sich an raue Betriebsumgebungen anpassen und die Wartungsschwierigkeiten und Kosten spezieller Strecken weiter reduzieren.