Estándar nacional/estándar internacional Material ferroviario Control de calidad metalúrgico y tecnología de homogeneización del rendimiento
¿Cuáles son las diferencias en la composición de materiales y los escenarios de línea aplicables entre el ferrocarril estándar nacional U71Mn y U75V?
El contenido de carbono del ferrocarril estándar nacional U71Mn se controla en 0,70%-0,75%, el contenido de manganeso en 1,10%-1,40%, sin elemento de vanadio, que tiene buena plasticidad y soldabilidad, adecuado para líneas de transporte pesado-de baja-velocidad-como troncales ferroviarios ordinarios y líneas dedicadas a carga. El riel U75V tiene un contenido de carbono del 0,73%-0,80%, un contenido de manganeso del 1,00%-1,30% y agrega entre un 0,04% y un 0,12% de elemento de vanadio. El vanadio se combina con carbono y nitrógeno para formar carbonitruros, refinar granos, mejorar la resistencia al desgaste del ferrocarril y está especialmente diseñado para ferrocarriles de alta velocidad y líneas exclusivas para pasajeros. La resistencia a la tracción del riel U71Mn es ≥880MPa y el alargamiento es ≥10%, lo que cumple con el impacto de la carga de los trenes ferroviarios comunes; la resistencia a la tracción del riel U75V es ≥980MPa y el alargamiento es ≥9%, lo que puede resistir la tensión alterna de alta frecuencia del riel-rueda del ferrocarril de alta velocidad. Para laminar los dos tipos de carriles se deben adoptar procesos de laminación y enfriamiento diferenciados y controlados. U75V necesita agregar un paso de tratamiento con solución de vanadio para garantizar que los elementos de vanadio aprovechen al máximo el efecto fortalecedor. La desviación de la composición del material de los rieles estándar nacionales debe controlarse dentro de ±0,02%, y cada lote debe probarse antes de salir de fábrica, y está estrictamente prohibido poner en uso productos con una composición excesiva.
¿Cuáles son las diferencias de rendimiento y los requisitos de certificación entre el carril estándar extranjero R260 (estándar UIC) y el T1 (estándar ASTM)?
La resistencia a la tracción del riel R260 estándar UIC es ≥880MPa, dureza Brinell HB260-300, tenacidad al impacto ≥27J/cm², adecuado para ferrocarriles transfronterizos europeos-y tránsito ferroviario urbano. Debe pasar la certificación EN13674-1 para cumplir con los requisitos técnicos de interoperabilidad. El riel T1 estándar ASTM tiene una resistencia a la tracción ≥900MPa, dureza Brinell HB280-320 y su resistencia al desgaste es un 10% mayor que la del R260. Está especialmente diseñado para líneas de carga pesada de América del Norte. Debe pasar la certificación AAR M1003 para verificar su resistencia al desgaste y a la fatiga. El contenido de azufre y fósforo del riel R260 debe ser ≤0,03% y el contenido de inclusiones se controla estrictamente para evitar grietas por fatiga en la cabeza del riel. El riel T1 adopta un proceso de desgasificación al vacío, con un contenido de oxígeno ≤20 ppm, lo que reduce en gran medida los defectos de porosidad interna. La prueba de certificación de rieles estándar extranjeros debe cubrir múltiples dimensiones, como tracción, impacto, dureza y estructura metalográfica, y puede ingresar al mercado objetivo solo después de pasar la certificación. No se pueden mezclar rieles de diferentes estándares; de lo contrario, se producirá un desgaste anormal entre las ruedas y los rieles debido a diferencias de rendimiento, lo que afectará la seguridad de la conducción.
¿Cuáles son los peligros de las inclusiones en el proceso metalúrgico ferroviario y la tecnología de control precisa?
Las inclusiones en los carriles incluyen principalmente partículas frágiles como alúmina y sulfuro de manganeso. Estas partículas destruirán la continuidad de la matriz del riel, se convertirán en fuentes de concentración de tensiones, inducirán el inicio de grietas bajo la carga de las ruedas-rieles y acortarán la vida útil de los rieles en un 30%-50%. Las inclusiones de gran-tamaño (diámetro ≥50μm) también causarán que el riel se pele durante el rectificado de la cabeza del riel, afectarán la suavidad de la superficie del riel y aumentarán la vibración del riel-rueda. El control preciso de las inclusiones debe partir del proceso de fabricación del acero, adoptando el proceso de refinado en horno LF + desgasificación al vacío VD. El refinado en horno LF puede eliminar las inclusiones de óxido en el acero fundido, y la desgasificación al vacío VD puede reducir el contenido de hidrógeno y nitrógeno, reduciendo las inclusiones de gas. La tecnología de agitación electromagnética se adopta en el proceso de colada continua para refinar los granos, dispersar uniformemente las inclusiones y evitar la agregación local; Durante el rodamiento, las inclusiones-de gran tamaño se aplastan mediante deformación plástica a alta-temperatura para reducir sus peligros. Antes de que el riel salga de fábrica, se deben realizar pruebas metalográficas y el grado de inclusión debe ser ≤2. Los productos que excedan el estándar deben ser recalentados o desechados.
¿Cuáles son las causas de la segregación del material ferroviario y las medidas técnicas para el tratamiento de homogeneización?
La segregación del material ferroviario se divide en segregación central y segregación dendrítica. La segregación central se forma por la solidificación desigual del acero fundido durante la colada continua y el enriquecimiento de elementos solutos en el centro; La segregación dendrítica es causada por la distribución desigual de elementos solutos en los límites de los granos y dentro de los granos durante el crecimiento del grano. La segregación provocará diferencias locales en la composición del riel, lo que dará como resultado una distribución desigual de la dureza de la cabeza del riel, una menor resistencia al desgaste e incluso un pelado de la cabeza del riel en casos severos. La tecnología central del tratamiento de homogeneización es el proceso controlado de laminado y enfriamiento. Durante el laminado, se adopta un laminado de gran deformación en la región de austenita de alta-temperatura, con una cantidad de deformación ≥60%, para romper la estructura dendrítica y promover la homogeneización de la composición; Después del laminado, se adopta un enfriamiento seccional para controlar la velocidad de enfriamiento a 5-10 grados/s para evitar una estructura desigual causada por un enfriamiento demasiado rápido. Para rieles con segregación severa, se puede adoptar un tratamiento de recocido fuera de línea, con la temperatura de recocido controlada a 720-750 grados y manteniéndola durante 2-3 horas para permitir una difusión suficiente de los elementos del soluto y eliminar los defectos de segregación. Después del tratamiento de homogeneización, se debe probar el gradiente de dureza del riel y la diferencia de dureza desde la superficie de la cabeza del riel hasta el interior debe ser ≤20 HB para garantizar un rendimiento uniforme y estable.
¿Cuáles son los elementos principales y los criterios de calificación para las pruebas de calidad metalúrgica ferroviaria?
Los elementos principales de las pruebas de calidad metalúrgica ferroviaria incluyen análisis de composición química, clasificación de inclusión, pruebas de estructuras metalográficas y pruebas de propiedades mecánicas. El análisis de la composición química utiliza un espectrómetro para detectar el contenido de carbono, manganeso, vanadio y otros elementos, y la desviación debe cumplir con los requisitos de las normas nacionales/extranjeras. La clasificación de inclusión utiliza un microscopio metalográfico, evaluado según el estándar GB/T 10561, y los grados de inclusiones de Clase A (sulfuro) y Clase B (alúmina) deben ser ≤2. Las pruebas de estructura metalográfica requieren que la cabeza del riel sea una estructura de perlita fina con un espacio entre láminas de perlita ≤0,2 μm. Están estrictamente prohibidas las estructuras anormales como martensita y bainita, que provocarán una fractura frágil del riel. Las pruebas de propiedades mecánicas incluyen pruebas de tracción, pruebas de impacto y pruebas de dureza. La prueba de tracción requiere que la resistencia a la tracción y el alargamiento cumplan con el estándar, la prueba de impacto requiere una tenacidad al impacto a baja -temperatura ≥20J/cm² (-20 grados) y la prueba de dureza requiere la dureza de la cabeza del riel HB280-320. Sólo cuando todos los elementos de prueba estén calificados se podrá juzgar que la calidad metalúrgica cumple con el estándar. Si algún artículo no está calificado, se debe rastrear el proceso de producción y volver a probarlo después de la rectificación.