2008年研究人員的單位百米高速重軌線投產(chǎn)，遇到的第一個生產(chǎn)技術(shù)難題就是百米高速重軌的脫碳層深度出現(xiàn)批量不合格，超過當時《鐵科技120號》文件(2012年才有TB/T 2344—2012《43~75kg·m-1鋼軌訂貨技術(shù)條件》標準)規(guī)定：深度不大于0.50mm。脫碳層深度批量不合格的主要原因是公司新產(chǎn)線投產(chǎn)后，對生產(chǎn)百米高速重軌認識不足，雖然之前有豐富的低速、短尺重軌生產(chǎn)經(jīng)驗，但是百米高速重軌產(chǎn)線是全新的技術(shù)、裝備，交貨技術(shù)指標也是全新的要求。建設(shè)這條百米高速重軌生產(chǎn)線，主要是滿足當時國家剛剛發(fā)展的“四縱四橫”高速鐵路網(wǎng)的建設(shè)，所以在百米高速重軌脫碳層的指標控制上經(jīng)驗不足。雖然當時有國內(nèi)同行在該方面做得較好，但是因?qū)儆谥R產(chǎn)權(quán)和技術(shù)保密范疇，公開資料無法得到。百米高速重軌技術(shù)質(zhì)量攻關(guān)團隊后來通過不斷的技術(shù)摸索、研究和攻關(guān)，通過對加熱爐的爐內(nèi)氣氛、加熱溫度、加熱時間等方面的技術(shù)參數(shù)控制，同時采取了對大尺寸連鑄坯表面涂刷防脫碳涂料的措施，最終從源頭上控制住了百米高速重軌的脫碳層深度批量不合格問題，這一生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量難題解決后，為百米重軌產(chǎn)線的產(chǎn)能釋放、質(zhì)量穩(wěn)定、效益提升打下了堅實的基礎(chǔ)。

     來自寶鋼股份武鋼有限質(zhì)檢中心、鋼鐵研究總院、中鐵物總技術(shù)有限公司、寶鋼股份武鋼有限制造管理部、寶鋼股份中央研究院武漢技術(shù)中心的陶勇、賈麗暉、李繼康等多位研究人員回顧百米高速重軌的脫碳層檢驗方法的攻關(guān)，介紹了TB/T 2344—2012標準規(guī)定的脫碳層深度測量方法與GB/T 224—2019《鋼的脫碳層深度測定法》標準中的方法不同的地方。

1 百米高速重軌的成分及生產(chǎn)工藝

     百米高速重軌主要鋼種及化學(xué)成分見表1。

表1 百米高速重軌主要鋼種及化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù))

     百米高速重軌生產(chǎn)工藝:高爐鐵液→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→RH精煉→280mm×320mm 5機5流大方坯連鑄→大方坯步進式加熱爐加熱→BD1→BD2→萬能軋機軋制→熱打印→高壓水除磷→平交復(fù)合矯直機矯直→表面檢查→性能檢驗→冷床→入庫。

2 TB/T 2344—2012標準中的脫碳層取樣及檢驗方法

     TB/T 2344—2012標準中對高速重軌脫碳層的取樣要求如圖1~圖4所示。

圖1 重軌表面脫碳層檢驗范圍示意圖

圖2 重軌脫碳層深度檢驗的送檢試樣

圖3 重軌脫碳層試樣的取樣位置

圖4 重軌脫碳層深度檢驗試樣

     由圖1可見，軌頭高度2/3區(qū)域以上的位置都是需要進行脫碳層測定的，按照60N軌型來計算，每個重軌試樣脫碳層的檢驗范圍的長約約為100mm，遠遠大于GB/T 224—2019標準中“保證總檢測長度不小于35mm”的規(guī)定要求。為便于組織生產(chǎn)和精確取樣制樣，一般對覆蓋該區(qū)域范圍的脫碳層檢驗試樣區(qū)域分為左軌角、踏面和右軌角3個區(qū)域，如圖5所示。

圖5 重軌脫碳層試樣金相鑲嵌圖

    對這3個區(qū)域，按照標準規(guī)定測量從試樣表面到連續(xù)、封閉的鐵素體網(wǎng)的深度，如圖6所示。所以這一重軌脫碳層檢驗方法的核心就在于準確地確定脫碳層深度，找到連續(xù)、封閉的鐵素體網(wǎng)的位置。對于不連續(xù)的、不封閉的鐵素體網(wǎng)，不計入脫碳層深度測量。

圖6 重軌脫碳層深度檢驗示意圖(至連續(xù)封閉的鐵素體網(wǎng))

3 GB/T 224—2019標準中脫碳層取樣及檢驗方法

     GB/T 224—2019標準中對于高速重軌的脫碳層取樣及檢驗方法沒有具體規(guī)定。一般要求通過金相方法，測量最深處總脫碳層的深度，包括全脫碳層和部分脫碳層的深度。采用TB/T 2344—2012標準中脫碳層檢驗方法檢驗?zāi)掣咚僦剀墸B續(xù)封閉鐵素體網(wǎng)處的深度結(jié)果為0.47mm；采用GB/T 224—2019標準檢驗最深處的總脫碳層深度，脫碳層深度結(jié)果為0.59mm，兩種測量方法對于同一試樣的脫碳層測定結(jié)果如圖7和圖8所示。

圖7 采用TB/T 2344—2012方法測量重軌脫碳層結(jié)果

圖8 采用GB/T 224—2019方法測量重軌脫碳層結(jié)果

     兩種方法相比，采用TB/T 2344—2012標準中檢驗出的脫碳層深度要小。

4百米高速重軌的脫碳層盲樣檢測比對工作

     研究人員單位作為負責百米高速重軌的脫碳層深度檢驗的單位，承擔著準確測定百米高速重軌脫碳層深度的職責。為持續(xù)保持在這一領(lǐng)域的檢驗?zāi)芰Γ?jīng)常參加脫碳層檢驗試驗室比對工作，脫碳層深度檢驗結(jié)果數(shù)據(jù)比對結(jié)果滿意。比對試驗是對同一塊百米重軌的脫碳層試樣，安排不同的職工進行盲樣檢測，最后對不同職工的檢驗結(jié)果進行匯總、比較、分析。圍繞盲樣的脫碳層深度檢驗結(jié)果的偏差進行再分析，盲抽比對試樣如圖9所示。

圖9 重軌脫碳層深度檢驗盲抽比對試樣

     中國鐵道研究院金屬及化學(xué)所每年都會對重軌進行抽樣檢驗，每年至少抽查6次，涉及的鋼種包，U71MnG和U75VG，其中有一項重要的項目是脫碳層的深度檢驗。每次抽查后都會定期發(fā)布重軌的性能抽查結(jié)果，然后對中國鐵道研究院金屬及化學(xué)所檢驗的脫碳層深度結(jié)果與研究人員單位檢驗的同批號的脫碳層深度檢驗結(jié)果進行全面比對，確保高速重軌的脫碳層深度取樣方法、檢驗方法、評定方法與中國鐵道研究院金屬及化學(xué)所一致，保證重軌脫碳層深度檢驗方法完全一致，確保中國高鐵行車的質(zhì)量安全。

5百米高速重軌脫碳層取樣及檢驗崗位規(guī)程編制

     TB/T 2344—2012標準中對重軌脫碳層檢驗的取樣頻次是1000t取樣一次，而根據(jù)重軌產(chǎn)品的特點，從安全的角度，為保證交貨質(zhì)量，企業(yè)內(nèi)部從嚴要求，規(guī)定正常生產(chǎn)時脫碳層檢驗取樣的頻次是500t取樣一次，比鐵道部標準規(guī)定的檢驗頻次嚴格一倍。同時在重軌每次軋鋼初期，脫碳層取樣標準都是要求每一批都取樣，要保證連續(xù)3批的重軌脫碳層深度均低于0.50mm，再執(zhí)行每500t取樣一次。如果有進行工藝調(diào)試、加熱爐出現(xiàn)故障或軋線出現(xiàn)故障的情況出現(xiàn)，重軌脫碳層深度檢驗執(zhí)行批批取樣的制度。在百米高速重軌脫碳層取樣及檢驗崗位規(guī)程的編制上，將TB/T 2344—2012標準中的脫碳層取樣和檢驗的規(guī)定全部采納，同時把企業(yè)內(nèi)部對重軌脫碳層的取樣頻次和檢驗要求納入崗位規(guī)程，以保證重軌脫碳層深度檢驗結(jié)果的可信度。

作者：陶勇1，賈麗暉1，李繼康2，胡濤1，李亞軒3，劉明輝1，雷波榮4，張彥文5

單位：1.寶鋼股份武鋼有限質(zhì)檢中心，2.鋼鐵研究總院，3.中鐵物總技術(shù)有限公司，4.寶鋼股份武鋼有限制造管理部，5.寶鋼股份中央研究院武漢技術(shù)中心；

來源：《理化檢驗-物理分冊》2021年第12期