趙利永，陳立坷，付國(guó)龍，高文博

（河鋼邯鋼大型軋鋼廠，河北 邯鄲 056000）

鋼軌是鐵路運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)，在軌道車輛的運(yùn)行中起到了支撐與導(dǎo)向的雙重作用，直接關(guān)系到軌道車輛行駛的平穩(wěn)性與安全性。為了滿足我國(guó)不斷增長(zhǎng)的鐵路交通運(yùn)輸需求量，高速、重載逐漸成為鐵路運(yùn)輸?shù)闹饕l(fā)展方向，作為其基礎(chǔ)的高速鋼軌因而也成為市場(chǎng)中較受關(guān)注的產(chǎn)品，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和性能的要求也是越來(lái)越高。鋼軌生產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)多道復(fù)雜的生產(chǎn)工藝，也容易出現(xiàn)一些缺陷問(wèn)題，其中軋疤便是一種較為常見(jiàn)的鋼軌表面質(zhì)量缺陷。鋼軌軋疤的存在不僅降低了鋼軌表面的平整度，而且嚴(yán)重影響鋼軌的力學(xué)性能，特別是在重載列車高速運(yùn)行的動(dòng)態(tài)荷載作用下，軋疤缺陷部位很容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的問(wèn)題，導(dǎo)致產(chǎn)生鋼軌裂紋甚至是斷裂，嚴(yán)重危害行車安全。對(duì)此，應(yīng)在鋼軌的生產(chǎn)環(huán)節(jié)加強(qiáng)對(duì)軋疤缺陷的檢測(cè)，分析缺陷產(chǎn)生原因，以采取有效的防治措施，消除軋疤缺陷。

1 軋疤缺陷的宏觀特征和金相檢查

鋼軌軋疤缺陷是指粘附在鋼軌局部表面的金屬薄片狀疤皮，主要由氧化鐵皮組成，軌頭、軌腰、軌底等多個(gè)部位均可出現(xiàn)。軋疤的外形輪廓極不規(guī)則，與基體結(jié)合方式也有所不同，有的與鋼軌基體相連，一旦形成難以去除；有的則不與基體相連，并容易在鋼軌矯直時(shí)脫落，使該部位出現(xiàn)坑槽。軋疤缺陷不僅直接影響鋼軌表面質(zhì)量，并且與軌身裂紋存在一定的聯(lián)系，導(dǎo)致裂紋簇的產(chǎn)生，降低鋼軌力學(xué)性能，特別是在軋疤缺陷延伸至軌底較深位置時(shí)，則鋼軌容易在矯直時(shí)產(chǎn)生軌底裂。軋疤缺陷的危害程度主要與結(jié)疤面積、深淺及變化程度有關(guān)，按照其外形及分布特征，軋疤缺陷可分為鋸齒結(jié)疤、塊狀結(jié)疤、點(diǎn)狀?yuàn)A結(jié)疤、折疤等不同類型。邯鋼公司曾在生產(chǎn)50kg/m規(guī)格鋼軌時(shí)，出現(xiàn)成批次的軋疤缺陷，通過(guò)對(duì)軋疤外貌、位置的觀察以及金相檢查，對(duì)軋疤的宏觀特征及分布規(guī)律進(jìn)行了研究。

1.1 缺陷宏觀特征

軋疤多分布在距離鋼軌端部4m的位置，最長(zhǎng)不超過(guò)10m，外觀形貌不一，大多粘附在鋼軌表面與基體不相連。有的軋疤在鋼軌矯直，軌體形態(tài)發(fā)生改變后不再與軌體緊密粘連，并因此而脫落，原缺陷部位形成凹坑。

1.2 軋疤缺陷的分布規(guī)律

通過(guò)對(duì)存在軋疤缺陷鋼軌的分布統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，軋疤缺陷的多少與煉鋼澆次存在一定的關(guān)系；軋疤缺陷多集中在上、下腹腔，且上腹腔缺陷率要高于下腹腔。因此認(rèn)為除了下腹腔金屬異物因自重掉落外，除鱗效果也對(duì)其產(chǎn)生有較大的影響。

1.3 金相檢查

通過(guò)對(duì)缺陷部位的金相檢查發(fā)現(xiàn)，缺陷部位存在明顯的脫碳現(xiàn)象，金相組織異常粗大，缺陷與基體之間存在大量不同形態(tài)的氧化物夾雜其中。進(jìn)一步檢查可確定該氧化物質(zhì)為氧化鐵，組織類型為魏氏體和珠光體、鐵素體組織的混合物。對(duì)軋疤脫落后的凹坑進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)凹坑與脫落的氧化物的形態(tài)大小基本一致，脫碳層深度與正?；w位置脫碳深度一致；凹坑表面比較圓滑，未有明顯的折疊、裂紋等缺陷。由此也判斷該凹坑為外來(lái)金屬物質(zhì)壓入并脫落后形成。

2 鋼軌軋疤缺陷的原因分析

通過(guò)對(duì)軋疤缺陷的宏觀特征與金相組織檢查可發(fā)現(xiàn)，軋疤的形成為氧化鐵皮壓入所致，產(chǎn)生于鋼軌的軋制環(huán)節(jié)。結(jié)合鋼軌軋制工藝分析，產(chǎn)生軋疤缺陷的原因主要有以下。

2.1 鑄坯兩端殘留流渣較多

端頭金屬殘留渣主要產(chǎn)生于坯料的切割環(huán)節(jié)。如果存在缺陷的鑄坯入爐加熱，或者是出現(xiàn)坯料切割尺寸控制不良，切割端頭流渣清理不干凈等情況，均可能使兩端殘留流渣進(jìn)入到軋制環(huán)節(jié)，粘附在坯料或是軋輥表面，對(duì)其造成污染。軋制時(shí)，這些粘附在坯料和輥面的金屬殘留渣在巨大的軋制作用下會(huì)被壓入坯料中，繼而形成鋼軌表面軋疤。

2.2 軋件端頭彎曲或是導(dǎo)衛(wèi)板設(shè)計(jì)安裝不良

在軋制環(huán)節(jié)，軋件端頭彎曲和導(dǎo)衛(wèi)板設(shè)計(jì)安裝缺陷是造成鋼軌軋疤缺陷的幾個(gè)關(guān)鍵因素。如果軋件出現(xiàn)彎曲、扭轉(zhuǎn)，或者導(dǎo)衛(wèi)板設(shè)計(jì)安裝不良，未能起到應(yīng)有的穩(wěn)定支撐和導(dǎo)向作用的話，軋件頭部在被軋輥咬入的過(guò)程中很容易撞擊到軋輥輥面或是輥臺(tái)。在造成軋件變形損壞的同時(shí)，其撞擊部位掉落的金屬碎屑也會(huì)粘結(jié)在軋輥表面，從而在該部位產(chǎn)生粘肉現(xiàn)象。粘肉使得軋輥表面變得不再平整，這些粘附的金屬碎屑在軋輥旋轉(zhuǎn)到下一周期后將被壓入軋件下顎，繼而造成鋼軌表面的軋疤缺陷。

2.3 除鱗效果不佳

鑄坯在加熱的過(guò)程中會(huì)不可避免地與外界氧氣發(fā)生反應(yīng)，并在表面形成大量的氧化鐵皮。在坯料進(jìn)入軋制環(huán)節(jié)之前，必須采用高壓水除鱗將這些氧化鐵皮清理干凈，否則在軋制中，這些氧化鐵皮就會(huì)被軋輥壓入坯料中，繼而在坯料表面形成軋疤。

軋機(jī)的除鱗裝置主要起到了去除鋼軌表面金屬脫落物或是粘結(jié)力較小的金屬異物的作用，因此，機(jī)組除鱗效果的好壞也是影響鋼軌軋疤缺陷的關(guān)鍵。

3 高速鋼軌生產(chǎn)中軋疤缺陷控制的技術(shù)措施

3.1 嚴(yán)格控制鑄坯質(zhì)量，清除殘留流渣

首先，在進(jìn)入加熱爐和軋制工序之前，應(yīng)對(duì)鑄坯表面進(jìn)行檢查，通過(guò)清理和精整等措施避免存在質(zhì)量問(wèn)題的鑄坯進(jìn)入軋制環(huán)節(jié)。同時(shí)還要準(zhǔn)確控制坯料的切割尺寸，將切割端頭的流渣等清理干凈，避免出現(xiàn)切割傷和金屬渣殘留。

通過(guò)對(duì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，認(rèn)為軋制用鋼軌鑄坯應(yīng)達(dá)到以下技術(shù)要求：①鑄坯表面不得有深度大于1.5mm的劃痕、壓痕、凹坑、凸塊、氣孔；不得有肉眼可見(jiàn)的裂紋、夾雜、結(jié)疤、翻皮等；②鑄坯橫截面不得有裂紋、皮下氣泡、縮孔等影響使用的缺陷。其次是要加強(qiáng)鑄坯表面以及兩側(cè)殘留流渣的清除，可采用火焰清理法，清除后確保表面不得有厚度大于2mm的流渣。連鑄生產(chǎn)方面，應(yīng)嚴(yán)格控制和優(yōu)化工藝參數(shù)，減少鑄坯凹陷、肚鼓、劃傷等表面缺陷。最高則是要加強(qiáng)對(duì)鑄坯的檢查驗(yàn)收，加大檢驗(yàn)頻次，對(duì)不合格的鑄坯進(jìn)行退料處理，不得使存在質(zhì)量缺陷的鑄坯流入下道工序。

3.2 確保軋件端頭的平直度

對(duì)于因軋件端頭彎曲、撞擊而引起的軋疤缺陷，可在保證軋件尺寸不變的前提下，可通過(guò)調(diào)整軋機(jī)的頭、底的壓下量，調(diào)整萬(wàn)能軋機(jī)軋制線高度、橫向位置等措施，以使軋件軋后保持平直，軋制線在同一水平。

3.3 合理設(shè)計(jì)和按照導(dǎo)衛(wèi)板

導(dǎo)衛(wèi)板的設(shè)計(jì)和高度調(diào)整應(yīng)以確保軋件準(zhǔn)確導(dǎo)入孔型為標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)調(diào)整萬(wàn)能軋機(jī)的出口、入口衛(wèi)板的辦法，導(dǎo)正軋件位置，盡量減少軋件端部沖擊孔型的可能性，保證軋件對(duì)中咬入。

3.4 改善生產(chǎn)線除鱗效果

萬(wàn)能軋機(jī)機(jī)組采用高壓水、高壓風(fēng)相結(jié)合的除鱗方式，生產(chǎn)線上共布置有4個(gè)除鱗點(diǎn)。首先應(yīng)對(duì)鋼軌軋疤缺陷進(jìn)行觀察，如缺陷部位存在大量壓入狀氧化鐵皮的話，則說(shuō)明是生產(chǎn)線除鱗效果不佳，應(yīng)對(duì)除鱗裝置進(jìn)行改善，以優(yōu)化除鱗效果。

對(duì)各除鱗點(diǎn)的除鱗效果進(jìn)行觀察，檢查除鱗點(diǎn)左右噴嘴位置是否對(duì)中，下表面噴嘴是否處于孔型中心線上，否則則對(duì)噴嘴位置和角度予以調(diào)整，消除除鱗盲區(qū)，使軋件被噴嘴噴射范圍完全覆蓋。再者，可適當(dāng)增大除鱗的風(fēng)水壓力，改善除鱗效果，使附著力較強(qiáng)的氧化鐵皮得到清除。

4 結(jié)語(yǔ)

軋疤是鋼軌常見(jiàn)的表面質(zhì)量缺陷，其形成機(jī)理也主要與金屬異物的壓入有關(guān)。根據(jù)軋疤缺陷產(chǎn)生的原因，從消除殘留流渣，避免端頭撞擊，改善除鱗等幾個(gè)方面入手，可使軋疤缺陷得到有效根治，從而為鐵路運(yùn)輸提供高質(zhì)量的鋼軌產(chǎn)品。