鋼軌生產表面缺陷分析與改進

陳立珂

摘 要：本文結合生產實際經驗，對鋼軌生產中經常出現的表面質量缺陷及其成因進行了分析，對影響鋼軌合格率的主要缺陷，如軌頭下磕傷、周期性軋痕等進行了探討。通過生產實踐和結合其他企業的生產經驗，提出了相關的工藝改進措施，消除了質量缺陷，滿足了鋼軌生產的質量要求。

關鍵詞：鋼軌生產;表面缺陷;分析與改進

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

鋼軌是鐵路運輸的基礎，其質量的好壞直接關系到鐵路運輸的安全、平穩與高效。在當前鐵路運輸高速、重載的發展趨勢下，對鋼軌各項質量指標也提出了更高的要求。但鋼軌生產是一個復雜的過程，需要經過精煉、除鱗、軋制、矯直等多道生產工序，任何一道工序或是工藝指標出現偏差，都會對鋼軌的表面質量產生影響。

1 鋼軌表面質量缺陷及成因分析

鋼軌表面質量缺陷復雜多樣，成因也各不相同，總的來說主要與軋制磨損有關。

（1）鋼軌軌底或塌面等部位周期性軋痕。該缺陷產生主要是由于萬能軋機初軋（UR）頭部和精軋（UF）底部立棍粘黏鐵皮所致。立棍粘黏的鐵皮會在一定程度上改變軋輥原本規則的圓柱幾何形狀，使粘黏鐵皮處出現凸起，在巨大的軋制力作用下，伴隨著立棍的不斷轉動，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側等部位出現周期性軋痕。

（2）軌頭下側磕傷。該缺陷主要是由于UF出口輥道和導衛高度設置不合理所致，UF扣頭以致軌頭通過出口輥道時與導衛發生磕碰。消除該缺陷問題需要對UF出口導衛高度合理調整，以避免鋼軌導出時發生磕傷或劃傷。

（3）鋼軌下腿內側周期性軋疤。該缺陷問題由UF水平輥內側兩斜度圓弧處粘鋼所致，隨著軋輥的轉動，水平輥粘鋼部位也會周期性地作用于鋼坯表面，繼而在鋼軌下腿內側形成周期性軋疤。

（4）鋼軌踏面軋痕。缺陷產生原因是由于開坯機軋輥孔型磨損所致。

（5）鋼軌腰部軋疤。產生原因為開坯機衛板粘鐵皮。

（6）鋼軌下腹腔劃傷。原因為UF出口導衛設置過高，導致出鋼時鋼軌下腹腔與出口導衛不斷發生摩擦，造成鋼軌下腹腔出現劃傷缺陷。

（7）鋼軌上腹腔出現打印壓痕。該缺陷是由于打印盤角度和位置調整不當所致，打印壓痕位于打印字符位置，可通過調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動，導致軌頭下顎周期性凸起。

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

（10）軌頭側面及軌底上表面矯痕。軌頭側面矯痕是由于立矯孔型磨損所致，矯直時軌頭側面受力不均因而產生矯痕;軌底上表面矯痕是由于立矯槽不均勻磨損，導致輥槽出現溝或臺，導致矯直時鋼軌表面產生矯痕。

（11）鋼軌頭部側面軋疤。萬能軋機精軋（UF）孔型頭部拉鐵絲，易導致軌頭側面產生軋疤。

2 鋼軌熱軋制控制鋼軌生產表面缺陷的方法

通過對鋼軌表面各類缺陷問題的原因分析，發現鋼軌生產表面缺主要與立輥、水平輥粘鋼，機構調整不當有關。通過優化孔型設計，合理調整軋機參數等措施，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量。

（1）改進BD2、CCS軋輥冷卻水系統。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BD2軋機冷卻水管路進行改進，通過增大冷卻面積以及冷卻水水壓，提高全線軋輥冷卻水對軋輥冷卻效果;同時，還可在CCS軋機的換輥小車中增加下軋輥冷卻水管，通過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軋輥嚴重磨損后，軋輥表面會變的粗糙，或者是產生深淺不一的橫向溝痕，這些都會使鋼軌踏面成批次地產生軋痕缺陷。為了防止因軋輥磨損而造成的鋼軌表面軋痕，必須在日常生產中定期對軋輥和成品鋼軌進行檢查，如發現軋輥表面磨損嚴重，則必須進行換輥和修復;每生產3～5支鋼軌則必須對其表面質量進行檢查，如發現有相同缺陷問題的，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衛板的改進。BD2軋機衛板頭底磨損不一致，易造成軋制過程中衛板粘鐵皮，部分掉落的鐵皮經過軋制碾壓還會使鋼軌表面形成軋疤缺陷。為此，可對BD2衛板進行改進，在出口處增加滑動小輪，使鋼軌與導板間原有的滑動摩擦變為滾動摩擦，降低了接觸面的摩擦系數;此外，對BD導衛部分接觸面進行硬化處理也是降低導板磨損，延長導板壽命的可行辦法，可有效減少粘鐵皮的現象，防止軋疤缺陷的產生。

（4）軋機軋制參數的優化。軋機進鋼的瞬間，鋼軌撞擊軋輥，鋼軌與導衛的摩擦等都是由于軋機機架參數設置不合理所致。針對此類問題，可通過優化軋機參數，調整鋼軌斷面尺寸的辦法予以解決。對鋼軌斷面尺寸調整時還要兼顧出入鋼的狀態，合理調整軋機頭部和底部立棍的壓下量，避免鋼軌咬入時與軋輥發生撞擊;萬能導衛也要嚴格按標準調整，避免鋼軌與導衛板的撞擊和磨損。

（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，對此應在鋼軌各軋制工序前通過提高水壓等措施，加強對軌坯的除鱗處理。包括BD前除磷，萬能前除磷，uf前除磷等，改善以上工序除鱗效果，從而減少氧化鐵皮對鋼軌表面質量的影響。

（6）軋材質的改進。改進軋輥材質也是消除鋼軌表面質量的重要技術手段。例如攀鋼研制的實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更多的熱量，在冷卻水聚集于上軌腰部時，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。此外還可通過加裝軋輥加熱設備來保持上下水平輥的溫度均衡，減少差值波動。

參考文獻：

[1]陳沅，郭利宏.降低時速250km百米鋼軌表面缺陷的研究[J].包鋼科技，2010，36（s1）：21-24.

[2]王曉霞.50kg/m U71Mn鋼軌表面缺陷分析[J].理化檢驗：物理分冊，1993（03）：44-46.