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热处理工艺的力量中国高铁钢轨的密码

来源:热处理 时间:2022/7/30
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年5月20日星期一,中国高铁迎来了高光时刻,诸多高铁线或开通或提速。亚洲最大现代化铁路枢纽——北京丰台站重启开通运行,是高铁、普速列车、地铁综合交通枢纽。

丰台火车站是北京最早兴建的火车站,于年中国第一条复线铁路——津卢铁路开通运行时就投入使用,如今已旧貌换新颜。

京广线北京到武汉段时速提高到公里运行。

北京到石家庄的最快运行时间只用1小时1分钟,这就是京津冀城市圈的速度要求。

北京到郑州最快运行时间也只用2小时11分钟。记得五十多年前,往来北京至郑州出差,都要坐一夜的绿皮火车,时代发展的速度超乎想象。

北京到武汉最短时间缩到3小时48分钟,这速度惠及了京广、京九沿线16个省(区)市高铁提速与智能化高铁运行。

济郑高铁郑濮段开通运营,形成河南省内的“米”字高铁网。中原郑州依旧是全国的交通枢纽。

更有全长千米时速公里的郑渝高铁全线开通,跨越了河南、湖北、重庆三个省市,大大缩短了郑州到重庆的时间,郑州到重庆最快用时4小时23分钟,穿山越岭赏美景。

所有这些都大大缩小了人们的时空距离,提高了社会经济的运作效率!支撑中国高铁响亮的名片不仅有先进的高铁机车制造技术、信号控制系统,更有一辆辆高铁机车下长达百米、平直光亮、高强度的高铁铁轨最有力、最基础的支撑。

想知道在时速公里高铁运行中,一枚竖立的硬币纹丝不动的密码是什么吗?让我讲给你听:

想必凡看过年11月29日央视财经频道(CCTV2)开播的六集大型工业纪录片《钢铁脊梁》的观众,一定会被中国钢铁工业发展速度与技术进步力量所折服,也会被诸多不曾想象的画面所震撼。哪有什么“傻大黑粗”,有的是那火红年代的干劲、自力更生的精神、先进技术工艺的超越,以及更绿色、更低碳、更环境友好的中国钢铁工业的真实场景的呈现。《钢铁脊梁》第一集《钢铁雄心》,将观众带进中国钢铁工业世界,回首中国钢铁工业一个个从零起步、从无到有的技术飞跃与研究成果的历史性跨越,中国高铁钢轨强大的秘密不言而喻。“如果高铁上有一根头发丝,列车以公里的速度高速运行,对钢轨会产生75吨的冲击力,对钢轨会造成损害,甚至会出现安全事故”。目前,欧洲、日本等国高铁的最高运行时速为公里,那么中国高铁如何实现时速公里高速度平稳运行的呢?时速公里,这一直以来都是世界难题!这要求高铁钢轨具有“三高”的性能。“三高”?哪“三高”?可不是您所知道的“高血糖、高血脂、高血压”,而是高平直度+高强度+高耐磨性。

如何破解世界难题?实现中国高铁钢轨的自主生产制造,让我们请中国第一家生产出世界一流水平百米高铁钢轨的企业——攀钢集团轨梁厂首席工程师陶功明说一说他们是怎么实现的:

制造百米高速钢轨,首先是要求高平直度。控制百米钢轨平直度,陶功明他们十年磨一剑,开发了一套钢轨平直波动控制系统。3D断面轮廓仪上8个激光摄像头,监控着钢轨横向、纵向断面的尺寸精度;一根百米长的高铁轨要有10万个数据检测点,每毫米一个监测点,并以毫秒的速度将捕捉信号随时传输到设备上及时调整制造中钢轨表面的波动信号,实现自动处理调整,确保钢轨的高平直度。

保障高铁时速公里高速运行,不仅要保证高平直度,还要实现高强度+高耐磨性。

实现高铁铁轨的高强度+高耐磨性:秘密就在攀钢集团轨梁厂这座不起眼车间的大门里。

在这个神秘的车间,经其生产工艺处理,高铁铁轨的寿命可以提高50%,这是钢铁行业最为神秘的一道生产工艺。这种生产工艺,日本、德国对外都是严格保密,那我们怎么办?让我们听听攀钢集团轨梁厂首席工程师陶功明怎么说:“对,‘自力更生!’先进核心技术是要不来、买不来的,只有‘自力更生’”。这个工艺是攀钢的核心机密,也是中国高铁钢轨生产的核心机密。

这又是什么车间与什么生产工艺呢?

这就是攀钢集团轨梁厂热处理车间,就算是本企业职工也不能随意进入!说出车间的名称——懂行的人或许就可以猜出个八九不离十,那一定是热处理工艺了!对,就是热处理工艺!

然而,热处理工艺又有许多种,比如,最常见的是“淬火”,还有“回火”“退火”“正火”“化学热处理”等工艺技术。

那是什么工艺呢?

这就是:淬火工艺!单单一个淬火工艺:

按操作方法不同,又可以有“单液淬火法”“双液淬火法”分级淬火法”“等温淬火法”“喷射淬火法”,还有喷雾或喷风处理等方法。

按冷却介质不同,又可以采用水介质、盐水介质、碱水溶液介质、高分子聚合物水溶液,以及各种矿物油介质等。

还有介质的使用温度……

还要考虑钢轨淬火的温度:高温淬火、中温淬火,还是?

还要考虑控制淬火时间,多长时间?等等……

这些不同的操作方法、不同的介质、不同的温度、不同的时间等等因素排列组合起来有成千上万种。

这还只是一部分,在不同操作方法、不同介质、不同温度、不同时间下,高铁钢轨材料内部的组织结构还在不断变化着,奥氏体、贝氏体、珠光体、马氏体,还有索氏体、魏氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体、“回火马氏体”、“回火屈氏体”等等。

这个体(组织结构)、那个体(组织结构)的,有什么用呢?不同的体(组织结构),就会使高铁钢轨内部产生不同的外在性能,高铁铁轨就会表现出来不同的硬度、强度、耐磨性、韧性,还有耐冲击性等等,这就是中国高铁铁轨经受千锤百炼,能无畏如何冲击的奥秘所在!

前面说的是高铁铁轨热处理的工艺,而工艺只是事物外在形式,要想知道其内在机理,那您可就要知其所以然了,知道其原理了!这就是热处理工艺与原理的关系了。

从热处理淬火工艺技术的复杂性中找出其内在规律,就可以控制、调整工艺,这就是核心技术的价值所在。

说到这里,还要告诉各位的是,这道淬火工艺名称与方式可都不对外公布的呦!!!

这就是中国核心技术!

这道淬火热处理工艺是中国高铁钢轨生产技术机密,世界领先。

欲深度探求中国高铁铁轨热处理工艺与原理的技术密码,不妨到刘宗昌教授领衔主编的《金属热处理原理及工艺》中探索,刘宗昌教授可是从教近60年的老教授了,满肚子都是热处理工艺,还能给您讲出为嘛这样,又为嘛那样的道道来。

从三十多年前,刘教授就开始奋笔疾书,将其积累的知识与经验,述诸文字,与各位分享。

自年刘教授在冶金工业出版社出版了《钢件的淬火开裂及防止方法》一书后,就笔耕不辍,《钢件的淬火开裂及防止方法》(第2版),《冶金类热处理及计算机应用》,《金属固态相变教程》(第1版、第2版、第3版),《奥氏体形成与珠光体转变》《贝氏体与贝氏体相变》《材料组织结构转变原理》《冶金厂热处理技术》《热处理工艺学》《金属材料工程概论》(第1版、第2版)……可谓著作等身!当然还有今年6月15日刚刚面世的《金属热处理原理及工艺》,这本书还是“融媒体图书”,用手机扫一扫书上的

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