_国内外钢轨生产和使用

JIS E 1120—1994，热处理钢轨
日本钢轨技术条件要求不高，但实物水平很高。
国外钢轨标准
4）国际铁路联盟：UIC860 钢轨供货技术条件第八版 （1986.7）：
本标准是流行较广的钢轨标准之一，许多国家在钢
轨的国际采购招标中均使用这一标准。但由于国际铁
路联盟工作重点发生变化，不再制定和修订钢轨标准，
热处理钢轨依其工艺条件又可分为离线热处理 钢轨（钢轨轧制冷却后再重新加热）及在线热 处理钢轨（利用轧制余热对其进行热处理，不 再二次加热）。
按 轨 钢 的 最 低 抗 拉 强 度 可 分 为 680MPa 级
（欧洲 EN200 ）、 780MPa 级（如 U74 等）、
880MPa级（如U71Mn）、980MPa级（U75V，
2.3 与国外先进国家的差距
国内钢厂在完成技术改造后，在钢轨生产设备
方面已处于世界先进水平，但是，真正生产出
具有世界一流水平的钢轨，国内钢厂还有待努
力，尤其在轨钢内部纯净度、钢轨的表面质量
以及钢轨质量的稳定性、合格率等方面。目前，
攀钢100m长定尺生产的合格率已达到 90%以上，
包钢达到70%以上，鞍钢达到60%以上。
，锰含量小于1.30％～1.40％，无其他合金元
素加入。日本及欧洲一些国家仍生产和使用抗 拉强度为680MPa～780MPa的碳素钢轨。这种含 碳量低的钢轨生产方便，韧塑性好，焊接性能 优良，不易断裂，并且成本较低。但是由于强
度等级较低，耐磨性能较差，可用在运量不大
、耐磨性能无需很高的铁路线路上。
目前国内使用的普通及微合金钢轨主要有四个 钢种，即抗拉强度为 780MPa 级的 U74 、 880MPa
1986年制定的国际铁路联盟钢轨标准显然不能满足铁
路发展和冶金生产技术进步的要求。
国外钢轨标准
5）欧洲钢轨标准：EN13674-1：2003（E） 1994年11月提出初稿，1996年2月提出第二稿，1998年第三稿
面世，2000年确定了标准号，2003年正式颁布。该标准全面反
映了高速铁路对钢轨的要求，是当今世界上最先进、最严格的 标准之一。在标准范围中明确规定了该技术条件适用于高速铁 路。我国铁路颁布的系列钢轨标准均以该标准为采标对象，并 兼顾国内的具体实际制定的。
城市轨道交通施工质量检测
孙建超
主要内容 1. 国内外钢轨标准
2. 钢轨的生产技术
3.
4.
轨钢的研究进展
钢轨的焊接体系
5.
6.
钢轨的合理使用
轮轨的硬度匹配
大 纲
1.
城市轨道交通施工质量检测
铁路运输是我国的主导运输方式，具有节能、环保等优点，
而钢轨是轨道交通的重要部件，承担着引导车轮、传递载荷 的功能。 我国铁路用钢轨主要由攀钢、鞍钢、包钢生产；钢轨轨型有 50kg/m、60kg/m和75kg/m;在繁忙干线上主要铺设60kg/m钢轨 ，在大秦等重载铁路上铺设75kg/m钢轨；钢轨定尺长度为25m ，近年来正在大力发展100m长定尺钢轨。
级 的 U71Mn 、 980MPa 级 的 U75V( 原 PD3) 和
U76NbRE(原BNbRE)。 U71Mn钢轨在U74的基础上降低碳含量，增加锰 含量，标准规定为880MPa级，实际抗拉强度大 于930MPa以上，有较好的焊接性能。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
U75V( 原 PD3) 为攀钢研制的微合金钢轨，热轧
后其强度达到980MPa级，相对韧塑性差些，焊
采用多级高压水除鳞，可以保证钢轨的表面质量； 用万能轧制技术生产，可保证钢轨的几何尺寸精度、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。
钢轨的生产
采用万能轧机轧制钢轨
钢轨的生产
钢轨热预弯
钢轨的生产
钢轨热预弯
钢轨的生产
钢轨平立复合矫直
钢轨的生产
激光辅助四面液压矫直
3）钢轨质量检测
城市轨道交通施工质量检测
近年来我国铁路每年钢轨用量约 100 ～ 150 万吨，到 2010
年将达到200多万吨。仅钢轨材料费就需耗资45～90亿元
；因此，在钢轨生产和使用方面取得的任何技术进步， 均将产生很大的社会经济效益。
国内外钢轨标准
标准是制高点。钢轨标准是钢轨生产技术进步的反映，也是 铁路发展需要的体现。
欧洲钢轨标准为采标对象，采用欧洲标准中规定的B级平直度及 几何尺寸的要求，并在试验方法等方面兼顾国内习惯。
6）《350km/h客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件》 （铁科技[2004]120号）：
适用于新建 350km/h 客运专线。该技术条件以
欧洲钢轨标准为采标对象，采用欧洲标准中规定的 A 级平直度及几何尺寸的要求（为顶极标准），并 在试验方法等方面兼顾国内习惯。
U76NbRE热轧轨）、1080MPa级（欧洲320Cr 合金轨）、1180MPa级热处理钢轨（U75V， U76NbRE热处理钢轨等）。一般，强度等级 为1080MPa及以上的钢轨被称为耐磨轨。
3.2普碳钢轨及微合金钢轨
所谓普碳钢轨，即碳素钢轨。钢中碳含量随
强度等级的不同，在0.40～0.80%范围内变化
为监督钢轨的生产质量而制定。适用于客 运专线钢轨的用户检验。
9）《TB/T2344-2003 ：43kg/m～75kg/m热轧钢轨订货技术条
件》：
适用于时速160km/h以下既有线用的热轧钢轨。目前铁路 每年约70～100万吨大修和维修用轨均采用该标准生产和采购 。该标准以欧洲钢轨标准为采标对象，并兼顾到目前我国钢 轨生产厂正在进行技术改造的实际情况而制定。有的指标低
钢轨的生产 钢轨的传统生产工艺大致可分为三个部分，即冶炼、
轧制和精整。以前钢轨采用平炉冶炼、模铸以及孔
型法轧制生产，无论是钢质的洁净性还是几何尺寸
等均不够理想。
现代钢轨生产工艺主要体现在精炼、精轧、精整、 质量自动检测和长尺化生产等方面。钢轨的质量比 传统生产有大幅度的提高。
钢轨的生产 2.1 现代钢轨生产技术 1）钢坯生产
3 ）时速 200 公里客运专线 60AT 钢轨暂行技术条件（科教基
[2000]41号）：用于秦沈客运专线。
4) 时速200 公里客运专线 60AT钢轨焊接暂行技术条件（科教 基[2000]41号）:用于秦沈客运专线。 5）《250km/h客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件》（铁科技函
[2005]298号）：适用于新建250km/h客运专线。该技术条件以
标准的起草和制定从一个侧面反映了一个单位在本领域的地
位和水平。
国外钢轨标准
1）ASTM A1-00美国材料试验协会制定的第一个标
准就是钢轨技术条件，现行的标准为 2000 年版。
美国铁路工程保养协会（ AREMA ）钢轨技术条件 :
较好的反映了重载铁路对钢轨的要求。对 1993 版
、2002版、2004最新版均进行了跟踪翻译。
质量检测一般采用集中布臵，包括平直度激光自 动检测；涡流探伤；超声波探伤；表面质量在线 肉眼检查等。
钢轨平直度激光自动检测
2.2 国内钢厂技术改造进展情况
自铁道部修建秦沈客运专线、颁布时速200和
300 公里客运专线钢轨技术条件以来，大大推动 了国内钢厂的技术改造： 鞍钢已于 2002 年底引进国外先进设备和技术 ，完成了炉外精炼、真空脱气、大方坯连铸和万 能法轧制钢轨的技术改造，2007年完成了100m长 定尺钢轨的技术改造。
7 ）《客运专线 60AT 钢轨暂行技术条件》（铁科
技函[2005] 101 号）
适用于新建客运专线。该标准以欧洲道岔钢
轨标准为采标对象，结合国内钢种以及试验方法 等方面的国内习惯制定。
8 ）《250km/h 和 350km/h 客运专线钢轨检验及验 收暂行标准》（铁建设函[2005] 402号）：
国外钢轨标准
6）欧洲道岔钢轨标准： prEN13674-2:2003(E) 本标准规定了欧洲铁路用道岔钢轨的有关要求。 以上标准大部分中文稿均收集在《国内外最新钢 轨标准汇编》 (2004 年版、周清跃主编译 ) 以及 《现代铁路钢轨标准汇编》（ 2005年版、周清跃 主编译）中。
国内钢轨标准
自1998年修建秦沈客运专线以来，铁道部根据
于《250km/h客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件》。
10）《TB/T2635-2004 热处理钢轨技术条件》： 适用于既有线用的热处理钢轨。
以上标准均收集在《国内外最新钢轨标准汇编 》 (2004 年版、周清跃主编译 ) 以及《现代铁路 钢轨标准汇编》（ 2005 年版、周清跃主编译） 中。
在繁忙重载铁路干线的直线上使用具有优势。
3.3合金钢轨
在钢中加入合金元素Si、Mn、Cr、Mo、V等， 起到固溶强化以及细化珠光体组织作用以提高强 度，这就是所谓的合金化强化。合金化强化的缺 点是在提高强度的同时，带来韧塑性的损失，恶 化了焊接性能。因此，强度等级为1180MPa的珠 光体型合金钢轨由于断裂韧性低，残余应力大， 该等级的合金轨在国外已基本上不再生产和使用。 目前，国外在小半径曲线上作为耐磨轨使用较多 的为1080MPa等级的合金轨。这样的合金轨焊接 后要采取缓冷措施，以保证焊接接头不出现有害 的马氏体组织。
攀钢已于2003年底完成了钢轨连铸生产和精 加工的技术改造，2004年底完成了万能法轧制生 产100m长定尺钢轨的技术改造, 首批生产的10余 公里100m长定尺钢已在陇海线铺设上道。 包钢在1998年完成了轨钢精炼生产技改的基 础上、2002年完成了钢轨的精整改造，2006年完 成了万能法轧制 100m 长定尺钢轨的技术改造。 武钢也正在进行钢轨生产的现代化技术改造。
三 轨钢的研究及进展
3.1钢轨的分类
按轨钢的化学成分，可分为碳素钢轨（钢中无 合金元素加入，又称普通钢轨）、微合金钢轨 （钢中加入微量合金元素如V、Nb、Ti等）、低 合 金 钢 轨 （ 如 钢 中 加 入 0.80~1.20 ％ Cr 的 EN320Cr）。
按交货状态可分为热轧钢轨和热处理钢轨。
现代化钢轨生产一般采用精炼和连铸工艺进行，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——连铸等。 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。
采用连铸生产不仅提高金属收得率和成材率，更重要 的是提高了铸坯的质量。
钢轨的生产
钢坯冶炼和连铸系统
钢轨的生产
轨钢的转炉冶炼
钢轨的生产
轨钢的四流方坯连铸
钢轨的生产
2)钢轨轧制、精整和质量检测 钢轨轧制工艺流程为：连铸坯——步进式加热炉——高压水除 鳞——万能轧机轧制——钢轨热预弯——复合矫直——平直度 在线检测——涡流探伤——超声波探伤——外观检查——锯切、 端头精加工——入库。
步进式加热炉能使钢坯均匀加热；
接范围较窄。
U76NbRE(原BNbRE)为包钢研制的微合金钢轨。
热轧后强度达到980MPa级。由于铌和稀土的作
用，其韧塑性尤其低温韧性相对较好。
980MPa级的钢轨经过近10年的使用以及完善， 由于强度等级较高，其耐磨性能明显要好于 780~880MPa级的U74和U71Mn钢轨。U75V(原PD3) 经1998年调整化学成分后，韧塑性有明显提高，
目前国内主要钢轨标准：
1 ）时速 200 公里客运专线 60kg/m 钢轨暂行技术条件（科
技基 [1999]01 号）：原用于秦沈客运专线，现用于时速 200公里提速线路。 2 ）时速 300 公里高速铁路 60kg/m 钢轨暂行技术条件（科 技基 [1999]01 号）：原用于秦沈客运专线综合试验段进 口钢轨。
国外钢轨标准 2）前苏联/俄罗斯钢轨标准：
ГOCT 24182-80，热轧钢轨（前苏联标准）
ГOCT 18267-82; 热处理钢轨（前苏联标准）
ГOCT P 51685-2000 ：有较大的修改（俄罗斯标
准）。
国外钢轨标准
3）日本钢轨标准：
JIS E1101，1993,2001;热轧钢轨
JIS E1123，端部热处理钢轨
铁路发展的需要，并兼顾国内钢轨生产的实际，
先后颁布了 10余个钢轨暂行技术条件和标准，涵
盖了250km/h和350km/h客运专线、时速160公里以
下既有线以及时速200公里提速线路用的热轧钢轨
、热处理钢轨以及道岔用钢轨。
从此改变了钢厂不采用铁路钢轨标准的历史。现 在已经形成了由铁道部提出标准，钢厂按此生产 的局面。从而大大推动了钢轨生产的现代化技术 改造。