钢轨生产技术

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所以长定尺钢轨具有以下优点： • 焊接接头少； • 轨端平直度高； • 轨端没有探伤盲区；
可极大地提高轨道的平顺性，是高速铁 路建设技术的重要标志之一。
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• 因此，国外高速铁路纷纷采用长 定尺钢轨，法国为80m、日本为 50m、德国和奥钢联为120m。至 2009年，我国四个钢厂均可生产 100m长定尺钢轨。
无论是钢质的洁净性还是几何尺寸、 平直度和外观质量等均不够理想， 不能满足高速铁路的需要。
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钢轨的现代生产设备和工艺：
• 转炉冶炼、连铸、万能轧机轧制、 平立复合矫直等，实现钢轨生产的 “精炼”、“精轧”、“精整”、 “质量自动检测”和“长尺化” 。 钢轨的内在和外观质量均得到大幅 度的提高，是生产高速铁路钢轨所 必须的。
• 万能轧机轧制，可提高钢轨几何尺寸精 度，是现代钢轨生产的标志之一。
• 采用热预弯，可减少残余应力和矫直噪 音，改善作业环境。
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图4 紧凑型万能轧机轧制钢轨
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图5 钢轨热预弯
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1.3 钢轨的“精整”
钢轨的生产技术
本章主要内容 1 钢轨的“三精”生产设备和工艺 2 国外钢轨生产技术介绍 3 国内钢轨生产技术改造 4 钢轨的类型、断面尺寸及长度
5 钢轨的标记
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1 钢轨“三精”生产设备和工艺
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钢轨的传统生产设备和工艺：
平炉冶炼、模铸、孔型法轧制。
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• 日本钢轨生产采用高纯净冶炼、 万能轧机轧制、平立复合矫直、 涡流、超声波探伤等先进设备和 工艺，所生产钢轨无论是外观还 是内部质量均属上乘。
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图3 轨钢的四流方坯连铸
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1.2钢轨的“精轧”
钢轨的“精轧”技术包括步进式 加热炉加热——多道次高压水除 鳞——万能轧机轧制——钢轨热 预弯等
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• 步进式加热炉能使钢坯均匀加热；从而 保证钢轨尺寸的一致性；
• 多级高压水除鳞，可保证钢轨的表面质 量；
钢轨的“精整”技术包含平立复 合矫直，四面液压补矫，联合锯 钻机床定尺和钻孔等
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图6 钢轨平立复合矫直
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图7 激光辅助四面液压矫直
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1.3 钢轨集中检测
主要包括： • 超声波探伤； • 涡流探伤； • 激光辅助平直度自动检测； • 钢轨几何尺寸自动检测等； • 要求将上述检测数据保存10年以上；
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图8 钢轨平直度激光自动检测
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• 1.4 钢轨的长尺化生产
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• 钢轨长尺化生产采用长尺矫直冷锯 定尺工艺，利用热轧头尾余量切除 矫直区和过渡区，使整支钢轨尺寸 高度一致，可以大大提高钢轨整体 的平顺性；
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• 法国CORUS 公司 Hayange工厂采用万能 轧制技术生产钢轨 ，工艺流程为：连铸
钢坯——步进式加热炉加热——高压水 除鳞——2架950轧机开坯、5架次万能轧 机轧制（总计11道次）——钢轨热预 弯——平立复合矫直——平直度在线检 测——表面涡流探伤——内部超声波探 伤——外观检查——锯切、端头精加 工——入库
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• 以日本钢管公司（NKK）为例，钢轨生 产工艺流程为：碱性氧气转炉冶炼—真 空脱气—连铸—火焰切割—冷却—热打 印—钢坯检查—堆垛—步进式加热炉— 开坯轧制（BD）—初轧R1—中轧R2—精 轧—热锯—热打印—热预弯—平立复合 矫直—涡流探伤—超声波探伤—联合锯 床—端部压力矫直—检查—入库。
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1.1 钢轨钢的“精炼”
钢轨钢的“精炼”技术包括以下工 艺流程：生铁脱硫预处理——氧气 顶吹转炉冶炼——LF炉外精炼—— 真空脱气VD或RH——大方坯连铸等。
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• 通过脱硫预处理、炉外精炼和真空脱气 等先进设备和技术，使钢质洁净，提高 钢轨的内在质量，延长钢轨的使用寿命；
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• 钢轨长尺化生产还便于对其进行热 预弯，减少钢轨矫直前的弯曲度， 以降低钢轨因矫直引起的残余应力 和表面损伤，同时还可以提高其成 材率。
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• 另外，由于探伤后再锯切，钢轨端 头的探伤盲区不复存在，可保证钢 轨端头的内部质量。更为重要的是， 增加定尺钢轨的长度，可以减少焊 接接头的数量，提高轨道运行的平 顺性及安全可靠性。
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日本钢轨生产
• 日本钢轨生产有新日铁（NSC）和钢管 公司（NKK）。新日铁（NSC）八藩厂 生产钢轨已有100余年的历史，累计生产 钢轨2000多万t。日本钢管公司（NKK） 福山钢厂于1973年填海新建，年产钢轨 10万t，其中半数为淬火轨，1993年1月建 成钢轨余热淬火生产线。
• 采用轻压下和电磁搅拌技术，提高铸坯 的质量。
• 连铸技术不仅提高金属收得率和成材率， 更重要的是提高了钢轨钢性能的均匀一 致性，不像模铸坯，头尾段性能差，中 间段性能好。
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图1 钢坯冶炼和连铸系统
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图2 轨钢的转炉冶炼
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2 国外钢轨生产技术介绍
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法国钢轨生产
• 法国Sollac工厂采用精炼和连铸 工艺生产钢轨用钢坯，具体工艺 流程为：生铁脱硫预处理——氧 气顶吹转炉冶炼——除渣处理— —LF炉外精炼——真空脱气—— 四流连铸——热锯钢坯。