钢轨生产表面缺陷分析与改进
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摘 要：本文结合生产实际经验，对钢轨生产中经常出现的表面质量缺陷及其成因进行了分析，对影响钢轨合格率的主要缺陷，如轨头下磕伤、周期性轧痕等进行了探讨。通过生产实践和结合其他企业的生产经验，提出了相关的工艺改进措施，消除了质量缺陷，满足了钢轨生产的质量要求。
关键词：钢轨生产;表面缺陷;分析与改进
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.024
钢轨是铁路运输的基础，其质量的好坏直接关系到铁路运输的安全、平稳与高效。在当前铁路运输高速、重载的发展趋势下，对钢轨各项质量指标也提出了更高的要求。但钢轨生产是一个复杂的过程，需要经过精炼、除鳞、轧制、矫直等多道生产工序，任何一道工序或是工艺指标出现偏差，都会对钢轨的表面质量产生影响。
1 钢轨表面质量缺陷及成因分析
钢轨表面质量缺陷复杂多样，成因也各不相同，总的来说主要与轧制磨损有关。
（1）钢轨轨底或塌面等部位周期性轧痕。该缺陷产生主要是由于万能轧机初轧（UR）头部和精轧（UF）底部立棍粘黏铁皮所致。立棍粘黏的铁皮会在一定程度上改变轧辊原本规则的圆柱几何形状，使粘黏铁皮处出现凸起，在巨大的轧制力作用下，伴随着立棍的不断转动，铁皮也随之作用于轨坯接触面，继而造成钢轨轨底、塌面或者是钢轨腿内侧等部位出现周期性轧痕。
（2）轨头下侧磕伤。该缺陷主要是由于UF出口辊道和导卫高度设置不合理所致，UF扣头以致轨头通过出口辊道时与导卫发生磕碰。消除该缺陷问题需要对UF出口导卫高度合理调整，以避免钢轨导出时发生磕伤或划伤。
（3）钢轨下腿内侧周期性轧疤。该缺陷问题由UF水平辊内侧两斜度圆弧处粘钢所致，随着轧辊的转动，水平辊粘钢部位也会周期性地作用于钢坯表面，继而在钢轨下腿内侧形成周期性轧疤。
（4）钢轨踏面轧痕。缺陷产生原因是由于开坯机轧辊孔型磨损所致。
（5）钢轨腰部轧疤。产生原因为开坯机卫板粘铁皮。
（6）钢轨下腹腔划伤。原因为UF出口导卫设置过高，导致出钢时钢轨下腹腔与出口导卫不断发生摩擦，造成钢轨下腹腔出现划伤缺陷。
（7）钢轨上腹腔出现打印压痕。该缺陷是由于打印盘角度和位置调整不当所致，打印压痕位于打印字符位置，可通过调整打印盘角度和位置予以解决。
（8）軌头下颚周期性凸起。为U1/U2水平辊操作侧R圆弧处粘钢所致，使R圆弧处表面粗糙，随着水平辊的不断转动，导致轨头下颚周期性凸起。
（9）轨底划伤。由于预弯小车预弯曲线设置不良，钢轨轧制时轨底不断与冷床预弯小车处产生摩擦，继而造成轨底划伤。
（10）轨头侧面及轨底上表面矫痕。轨头侧面矫痕是由于立矫孔型磨损所致，矫直时轨头侧面受力不均因而产生矫痕;轨底上表面矫痕是由于立矫槽不均匀磨损，导致辊槽出现沟或台，导致矫直时钢轨表面产生矫痕。
（11）钢轨头部侧面轧疤。万能轧机精轧（UF）孔型头部拉铁丝，易导致轨头侧面产生轧疤。
2 钢轨热轧制控制钢轨生产表面缺陷的方法
通过对钢轨表面各类缺陷问题的原因分析，发现钢轨生产表面缺主要与立辊、水平辊粘钢，机构调整不当有关。通过优化孔型设计，合理调整轧机参数等措施，可有效改善轧辊工作面状况，消除各类缺陷，从而提高了成品钢轨的表面质量。
（1）改进BD2、CCS轧辊冷却水系统。轧辊粘连铁皮很大一部分原因是由于轧辊冷却不良所致，在轧制的高温、高压下易使铁皮粘于轧辊上。为此，可对BD2轧机冷却水管路进行改进，通过增大冷却面积以及冷却水水压，提高全线轧辊冷却水对轧辊冷却效果;同时，还可在CCS轧机的换辊小车中增加下轧辊冷却水管，通过这些措施改善轧辊工作面状况，减轻了轧辊上铁皮的粘连。
（2）定期修磨轧辊。BD2轧辊严重磨损后，轧辊表面会变的粗糙，或者是产生深浅不一的横向沟痕，这些都会使钢轨踏面成批次地产生轧痕缺陷。为了防止因轧辊磨损而造成的钢轨表面轧痕，必须在日常生产中定期对轧辊和成品钢轨进行检查，如发现轧辊表面磨损严重，则必须进行换辊和修复;每生产3～5支钢轨则必须对其表面质量进行检查，如发现有相同缺陷问题的，则必须检查轧辊表面状况。此外，将BD轧辊改用为铸铁轧辊，提高了轧辊的耐磨性。
（3）BD2卫板的改进。BD2轧机卫板头底磨损不一致，易造成轧制过程中卫板粘铁皮，部分掉落的铁皮经过轧制碾压还会使钢轨表面形成轧疤缺陷。为此，可对BD2卫板进行改进，在出口处增加滑动小轮，使钢轨与导板间原有的滑动摩擦变为滚动摩擦，降低了接触面的摩擦系数;此外，对BD导卫部分接触面进行硬化处理也是降低导板磨损，延长导板寿命的可行办法，可有效减少粘铁皮的现象，防止轧疤缺陷的产生。
（4）轧机轧制参数的优化。轧机进钢的瞬间，钢轨撞击轧辊，钢轨与导卫的摩擦等都是由于轧机机架参数设置不合理所致。针对此类问题，可通过优化轧机参数，调整钢轨断面尺寸的办法予以解决。对钢轨断面尺寸调整时还要兼顾出入钢的状态，合理调整轧机头部和底部立棍的压下量，避免钢轨咬入时与轧辊发生撞击;万能导卫也要严格按标准调整，避免钢轨与导卫板的撞击和磨损。
（5）改善除鳞，减少氧化铁皮的带入。氧化铁皮是造成钢轨表面缺陷的重要原因，对此应在钢轨各轧制工序前通过提高水压等措施，加强对轨坯的除鳞处理。包括BD前除磷，万能前除磷，uf前除磷等，改善以上工序除鳞效果，从而减少氧化铁皮对钢轨表面质量的影响。
（6）轧材质的改进。改进轧辊材质也是消除钢轨表面质量的重要技术手段。例如攀钢研制的实用新型消除钢轨上腰部轧疤缺陷的轧辊，包括上、下水平辊。由于上水平辊直径大于下水平辊，也就使得上水平辊可以存储更多的热量，在冷却水聚集于上轨腰部时，上轨腰仍能保持与下轨腰相同的温度，从而避免因温度失衡而造成的出钢上翘。此外还可通过加装轧辊加热设备来保持上下水平辊的温度均衡，减少差值波动。
参考文献：
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[2]王晓霞.50kg/m U71Mn钢轨表面缺陷分析[J].理化检验：物理分册，1993（03）：44-46.
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