↑↑轨是铁路轨道的主要部件,它的功能:一是引导机车车辆的车轮运行,并直接承受车轮的荷载和冲击;二是为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面;三是在电气化铁路,用作牵引电流的回流导线,在行车信号装置中又是轨道电路。↑↑↑
↑↑↑对钢轨的要求是,良好的焊接性和精度较高的断面尺寸;既有足够的硬度,又有良好的韧性;既有足够的刚性,又有适当的可挠性;既要求轨面光滑,又要求适度粗糙。↑↑↑
↑↑↑上述对钢轨相互矛盾的要求,使钢轨的生产制造成为一个高难的课题。↑↑↑
↑↑↑钢轨的分类↑↑↑
↑↑↑通常是以钢轨每延长米的重量来区别或称呼不同型号的钢轨。现在铺在我国铁路线上的钢轨共有5种:重量分别是:43、45、50、60、75↑↑↑(↑↑↑实际重量是:44.653、45.110、51.514、60.640、74.414↑↑↑)↑↑↑kg。铺设较多的是50、60kg轨。↑↑↑
↑↑↑另一种分类方法是以钢轨的材质区分,如碳素轨、合金轨、锰轨、硅轨等。↑↑↑
↑↑↑按钢轨的长度来区分,标准长度有两个尺寸:12.5m和25.0m。缩短轨长度有12.38、12.42、12.46、24.84、24.92、24.96m6种,用来铺设曲线。↑↑↑
↑↑↑钢轨的材质↑↑↑
↑↑↑国产钢轨有以下几种:碳素轨:U71、U74,合金轨:U71Cu、U71Mn、U71MnCu、U71MnSi、U71MnSiCu。“U”表示钢轨用钢,U后的数字,如“71”表示为平均含碳量,即含碳量为0.71%,后面的化学符号表示为其他合金。↑↑↑
↑↑↑0.6%以上的含碳量,为高碳钢,钢轨的含碳量达0.64%~0.80%,高的含碳量使钢轨有较高的强度和硬度,比较耐磨,但降低钢材的塑性和韧性,在钢轨中最高含碳量不能超过0.82%。含碳量接近0.82%以后,耐磨性不再提高,且明显变脆。↑↑↑
↑↑↑一般钢轨中都含有约不超过0.8%的锰,我国鞍钢生产的U71Mn钢轨,含锰量为1.10%~1.50%的中锰轨↑↑↑(↑↑↑为50kg/m轨↑↑↑)↑↑↑。↑↑↑
↑↑↑国产U70MnSi钢轨中,含硅量为0.85%~1.15%。由于锰、硅含量的提高,增加了钢轨的强度、硬度和耐磨性能。↑↑↑
↑↑↑武汉钢轨公司生产的钢轨含有铜,一般含量为0.15%~0.4%,铜在钢中可提高钢的强度和疲劳性能。↑↑↑
↑↑↑攀枝花钢铁公司的矿石中含有钒、钛元素所生产的钢轨中都含有微量的钒、钛成份。通常含钒0.01%~0.06%,含钛≤0.02%,少量的钒增加钢的韧性,钒、钛均可改善钢的焊接性能。↑↑↑
↑↑↑钢轨的生产↑↑↑
↑↑↑由于旧中国钢铁生产十分落后,因此,铁路上铺用的几乎都是进口钢轨。20世纪初我国汉阳钢铁厂生产的少量钢轨,只占钢轨总数的不足1%。↑↑↑
↑↑↑50年代初铁道部对全国使用的钢轨进行统计,竟达100种之多。主要是英、德、美、日、苏等国生产的。↑↑↑
↑↑↑1954年鞍钢大型轧钢厂建成,并轧制了43kg/m钢轨。首批钢轨铺设在当时运输最繁忙的京山线天津至唐山之间。铺用两年后发现,由于运量增长和轨重偏轻,钢轨伤损和磨耗加剧,已不能适应铁路发展形势需要,因此,铁道部提出加速生产重型钢轨。↑↑↑
↑↑↑1957年鞍钢大型轧钢厂生产出50kg/m钢轨,我国开始有了重轨,运输繁忙干线陆续更换上50kg/m钢轨。60年代初,最繁忙的铁路年运量已达到4000万t,铁路工务局呼吁提供更重型钢轨。↑↑↑
↑↑↑由于文革的影响,60kg/m钢轨的断面设计、试轧均被推迟。1976年12月由包头钢轨公司首次试轧60kg/m钢轨获得成功。↑↑↑
↑↑↑1978年5月60kg/m轨开始试铺,至今已过去20多年,截止1999年底,共铺设60kg/m轨近5万正线延长公里,占正线总延长公里60%以上。↑↑↑
↑↑↑目前,鞍钢生产50kg轨,包钢、攀钢生产60kg轨,43kg轨以下停止生产。↑↑↑
↑↑↑钢轨的寿命↑↑↑
↑↑↑所谓“寿命”,就是钢轨在轨道上铺设使用的年限。就世界各国而言,钢轨“寿命”取决于一个国家的经济实力和铁路管理技术政策。如中国铁路规定:钢轨的大修更换周期为:60kg轨为通过6~7亿t,50kg轨为4.5~5.0亿t;而同样的轨,前苏联的规定为:5亿t和3.5亿t,相差很大。↑↑↑
↑↑↑美国铁路钢轨使用寿命最长,通常为40~45年。新轨首先铺在主要干线上,经过几年,再铺在次要线上,最后铺在车站的站线上。↑↑↑
↑↑↑我国铁路钢轨使用寿命,大约是20~30年。由于我国的大修换轨周期太长,因此更换下来的旧轨经检查修理,可以用于次要线的轨比例不大,大多数只能用于站线。↑↑↑
↑↑↑影响钢轨寿命的另一因素是机车车辆的车轮对钢轨的磨耗,磨耗主要发生在铁路曲线上。由于我国是多山的国家,所以有近1/3铁路是曲线,因曲线磨耗超过限度每年要大量更换钢轨。↑↑↑
↑↑↑钢轨磨耗有两种:侧面磨耗和波浪磨耗。前者发生在曲线轨道内侧轨上,后者发生在曲线轨道钢轨的轨面上。侧面磨耗使轨距不断加大,波浪磨耗给机车车辆带来强烈振动,这些极大地威胁着铁路行车安全。↑↑↑
↑↑↑为了减缓钢轨的磨耗,早年,各国铁路几乎都采用了合金轨或耐磨轨。这一措施很快就不能适应高速增长的运量,进入70年代各国开始研究并逐渐使用全长淬火钢轨。↑↑↑
↑↑↑所谓全长淬火,只是对轨头的一定深度进行热处理。全长淬火的关键技术是钢轨加热方式和采用何种淬火介质。日本曾使用过煤气加热、前苏联和波兰使用炉加热,目前各国多采用电感应加热。淬火介质有水、风、压缩空气、油。国产的全长淬火轨采用电感应加热用风进行缓慢淬火。↑↑↑
↑↑↑近几年,日本及英、法等国,发明了钢轨终轧后余热全长淬火,介质使用压缩空气。根据各国经验,用于全长淬火的钢轨材质如含碳量等均需调整。↑↑↑
↑↑↑各国高速铁路所使用的钢轨,并无什么特殊地方,如日本高速铁路在60~70年代使用50kg轨的无缝线路,后改为60kg轨无缝线路,法国使用UIC60kg轨的超长无缝线路。近年,开始使用全长淬火轨超长无缝线路。↑↑↑
↑↑↑作者单位:铁道部工务局↑↑↑
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