中國冶金報(bào) 中國鋼鐵新聞網(wǎng)
楊大巍
項(xiàng)目背景
鐵路作為國民經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要作用，重載鐵路運(yùn)輸因其運(yùn)能大、效率高、成本低受到世界各國鐵路部門的廣泛關(guān)注。以美國、澳大利亞、巴西為代表的重載鐵路較為密集的國家和地區(qū)，隨著重載貨車軸重及年運(yùn)量的持續(xù)遞增，愈加苛刻的線路條件為鋼軌選材及其運(yùn)輸安全帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。
重載鐵路軸重大、行車密度高，鋼軌服役工況極為嚴(yán)苛，過快磨耗、軌面剝離、接頭低踏等傷損頻發(fā)。隨著我國重載鐵路的運(yùn)能增加，現(xiàn)有的重載鋼軌難以滿足長壽化、低維護(hù)運(yùn)營需求，研發(fā)新一代高強(qiáng)耐磨重載鋼軌是解決該問題的有效途徑。2007年，為解決我國重載鐵路鋼軌服役壽命較短、傷損突出的問題，實(shí)現(xiàn)重載鐵路鋼軌的升級(jí)換代，攀鋼在國內(nèi)率先開展H390級(jí)過共析鋼軌研制。2017年，作為國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的鋼軌生產(chǎn)企業(yè)，攀鋼承接國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃任務(wù)，聯(lián)合西南交大、鐵科院等多家優(yōu)勢(shì)單位，深入開展?jié)M足國內(nèi)外重載鐵路需求的過共析鋼軌研制及應(yīng)用。
經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，攀鋼重點(diǎn)開發(fā)出7項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：一是H390級(jí)高強(qiáng)耐磨過共析鋼軌成分體系設(shè)計(jì)，二是高強(qiáng)韌組織性能調(diào)控過共析鋼軌精準(zhǔn)熱處理技術(shù)，三是高碳鋼鑄坯中心低偏析連鑄技術(shù)，四是高潔凈度過共析鋼軌鋼精煉技術(shù)，五是大斷面過共析鋼軌腹腔、底寬高尺寸精度萬能軋制技術(shù)，六是大斷面高強(qiáng)耐磨過共析鋼軌高平直度與低殘余應(yīng)力矯直技術(shù)，七是抑制滲碳體析出與低接頭缺陷控制技術(shù)。
項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新成果
該項(xiàng)目取得的主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下：
其一，協(xié)同調(diào)控的高強(qiáng)度、高耐磨、高韌性、高焊接性的高碳過共析鋼軌成分設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目闡明了合金元素及熱處理工藝對(duì)高碳鋼軌鋼組織、力學(xué)性能、焊接性的影響規(guī)律，突破了兼具高強(qiáng)度、高韌性、高耐磨、高抗疲勞及焊接性優(yōu)良的重載鋼軌成分體系設(shè)計(jì)難題，國內(nèi)外首次形成了高強(qiáng)耐磨過共析鋼軌Cr—V復(fù)合微合金化成分體系及精準(zhǔn)熱處理技術(shù)。
其二，突破高碳微合金化鋼軌鋼高潔凈度、高均質(zhì)度冶煉技術(shù)，攻克了大斷面高強(qiáng)鋼軌高精度萬能軋制及低殘余應(yīng)力矯直技術(shù)。該項(xiàng)目研制出過共析鋼軌專用低熔點(diǎn)、高流動(dòng)性精煉渣，國內(nèi)首創(chuàng)針對(duì)過共析鋼軌特有的全新連鑄工藝，建立了高潔凈度、高均質(zhì)度、高尺寸精度高強(qiáng)耐磨過共析鋼軌全流程精準(zhǔn)控制技術(shù)。
其三，設(shè)計(jì)了抑制先共析滲碳體析出與焊接接頭強(qiáng)韌性協(xié)同調(diào)控的多標(biāo)準(zhǔn)、多工況的高強(qiáng)過共析鋼軌焊接技術(shù)。該項(xiàng)目闡明了典型鋼軌焊接缺陷形成機(jī)理，突破了焊接接頭熱影響區(qū)先共析滲碳體析出與強(qiáng)韌性難以匹配的技術(shù)難題，形成了滿足國內(nèi)外多標(biāo)準(zhǔn)、差異化、高適應(yīng)性全套焊接技術(shù)并制定焊接技術(shù)規(guī)范。
項(xiàng)目成果及推廣應(yīng)用效果
該項(xiàng)目研究期間累計(jì)獲得美國、澳大利亞等8項(xiàng)國際發(fā)明專利授權(quán)，獲得12項(xiàng)中國發(fā)明專利授權(quán)、2項(xiàng)中國實(shí)用新型專利授權(quán)，認(rèn)定2項(xiàng)企業(yè)專有技術(shù)，相關(guān)研究成果發(fā)表SCI（科學(xué)引文索引）、中文核心期刊論文5篇，研究成果成功入選2023年度“四川十大技術(shù)創(chuàng)新成果”榜單。
該項(xiàng)目先后突破了高碳釩、鉻復(fù)合微合金化成分設(shè)計(jì)與強(qiáng)韌性協(xié)同調(diào)控、夾雜物高效去除精煉與連鑄協(xié)同控制、高尺寸精度萬能軋制、高平直度與低殘余應(yīng)力平立復(fù)合矯直、組織性能精確調(diào)控在線熱處理及國內(nèi)外多工況、差異化焊接工藝等全套關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，攀鋼也成為國內(nèi)首家研制出H390級(jí)高強(qiáng)耐磨過共析鋼軌的鋼企，產(chǎn)品填補(bǔ)國內(nèi)空白并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定推廣應(yīng)用。國內(nèi)知名重載鐵路的應(yīng)用表明，高強(qiáng)耐磨過共析鋼軌在小半徑曲線耐磨損性能較現(xiàn)有最高性能H370鋼軌得到明顯提升，軌面光潔，焊接性能優(yōu)良。全球同級(jí)別產(chǎn)品對(duì)比測(cè)試應(yīng)用表明，高強(qiáng)耐磨過共析鋼軌抗拉強(qiáng)度、軌頭橫截面硬度、綜合服役性能位列前茅。
目前，該項(xiàng)目研制的高強(qiáng)耐磨過共析鋼軌已批量應(yīng)用于世界運(yùn)量最大的大秦鐵路、朔黃鐵路等，同時(shí)還出口至澳大利亞、巴西等國家，展現(xiàn)出優(yōu)異的服役性能，顯著提高線路鋼軌的服役壽命，降低線路鋼軌的維護(hù)成本，獲得國內(nèi)外客戶的一致肯定。該項(xiàng)目研制的高強(qiáng)耐磨過共析鋼軌在國內(nèi)外重載鐵路中具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
結(jié)語
該項(xiàng)目研究形成了一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高強(qiáng)過共析鋼軌設(shè)計(jì)、制備、焊接、應(yīng)用等成套技術(shù)，建立了完備的重載鋼軌新產(chǎn)品準(zhǔn)入使用、檢測(cè)評(píng)估與服役評(píng)價(jià)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。高強(qiáng)耐磨過共析鋼軌的成功應(yīng)用，可顯著提高重載鐵路運(yùn)輸效率、降低線路維護(hù)成本，提升行車安全。同時(shí)，這在很大程度上減少了我國不可再生資源消耗，促進(jìn)了鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新向低能耗、綠色、高質(zhì)化方向快速邁進(jìn)。截至目前，攀鋼高強(qiáng)耐磨過共析鋼軌已實(shí)現(xiàn)向國際知名重載鐵路公司出口，顯著提升了我國重載鋼軌產(chǎn)品和技術(shù)在國際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力與影響力，為我國“一帶一路”倡議實(shí)施和鐵路技術(shù)走出去發(fā)揮了積極的推動(dòng)作用。
