1 高速铁路的分类高速铁路没有固定的含义 ,随着科学技术的进步 ,随着时间的推移 ,高速铁路是一个动态的、滚动的、发展的概念 ,没有固定不变的内涵。我国对铁路速度的区分为 :列车时速 1 2 0ｋｍ以下为普速铁路 ;列车时速达1 40ｋｍ的为快速铁路 ;列时速 1 60ｋｍ至 2 0 0ｋｍ的为准高速铁路 ;列车时速为 2 0 0ｋｍ以上的为高速铁路。2 高速铁路对钢轨质量的要求钢轨作为轨道结构的重要部件 ,其质量的优劣会直接影响到铁路的行车安全和钢轨的使用寿命。而高速铁路因其列车行驶速度高、机车轴重较轻 ,线路曲线半径较大的特点会对钢轨质量提出新的要求 ,这在钢轨的内部质量、外观质量、性能等方面都有体现。2 1 内部质量钢轨的内部质量包括非金属夹杂物状况、成分、组织均匀性、钢中的气体含量等。高速铁路对线路的高频振动和冲击载荷随速度的提高而明显加大 ,产生疲劳损伤的机率也因此增大<1> 。而减少夹杂物的数量 ,减小夹杂物的尺寸 ,改善夹杂物和集体之间的界面性质 ,都能有效地改善钢轨的塑韧性 ,提高钢轨的疲劳极限。此外 ,较大的成分波动会导致钢轨的力学性能、焊接性能的波动和恶化。因此高速铁路用钢轨对钢种的要求具有高纯净度。2 2 外观质量钢轨的外观质量包括断面尺寸精度、平直度和平顺性等。法国、日本等国的高速铁路研究和实践证明 ,就线路而言 ,高速铁路区别于普通铁路最重要的特点就是对轨道不平顺的严格控制 ,体现在钢轨上则是对其平直度、断面尺寸精度和表面质量的严格要求 ,而在这些外观质量中 ,影响最大的即是轨端平直度和钢轨通长平直度。2 3 性能钢轨的性能包括焊接性能、疲劳性能、力学性能等。钢轨被焊接成无缝线路 ,可以改善行车环境、降低接头冲击力 ,这就要求钢轨必须具有良好的焊接性能。钢轨的塑韧性越好 ,越能提高钢轨塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力 ,从而减少钢轨的疲劳损伤 ,延长钢轨的使用寿命。综上所述 ,高速铁路的发展 ,高速铁路的安全运行 ,更加需要高质量的钢轨 ,即需要具有高纯净度、高尺寸精度、高强度、高平直度和优良焊接性能的钢轨。3 普通铁路钢轨、国外断面钢轨和高速铁路钢轨技术条件对比3 1 轧制尺寸精度目前 ,我国钢轨生产厂对钢轨而言执行的标准是ＧＢ2 5 85 -81 ,此标准与国际铁路联盟ＵＩＣ标准相比 ,在轧制尺寸方面松些 ,而高速铁路钢轨的技术条件比国际联盟ＵＩＣ标准还严 ,以 60Ｋｇ/ｍ钢轨标准为例 ,差别见表 1。由表 1可知 ,四种标准差别最大的是轨底公差及断面不对称、踏面凹陷。3 2 钢轨平直度钢轨用途不同 ,其平直度的要求也不同。用在高速铁路上的钢轨 ,其平直度的要求比普通线路用轨严的多 ,表 2列出了ＧＢ2 5 85 -81、ＵＩＣ标准、高速铁路用轨的技术条件和即将出版的国家标准对钢轨平直度的要求。由表 2可知 ,对端头弯曲而言 ,ＵＩＣ标准比国家标准要求的严 ,高速铁路用轨技术条件要求比ＵＩＣ标准要求的更严。对于钢轨的全长平直度要求 ,ＵＩＣ标准没有量化 ,而高速铁路用轨技术条件不但要求量化 ,而且要求的很小 ,测量方法要求不但全长测量 ,而且还要求局部测量。表 1 ＧＢ2 585 - 81、ＵＩＣ标准、高速铁路用轨标准、ＧＢ2 585 - 2 0 0 轧制尺寸要求钢轨部位ＧＢ2 585-81ＵＩＣ标准偏差 高速铁路用轨技术条件偏差 ＧＢ2 585-2 0 0 轨高 +0 8- 0 5± 0 6± 0 6 ± 0 6轨底 +1- 1 1+1- 1 1± 1 0 +1 5- 1 0轨头± 0 5± 0 5± 0 5± 0 5轨腰 +1- 0 5+1- 0 5+1- 0 5+1- 0 5腹高± 0 5± 0 6± 0 6± 0 6断面不对称轨头 0 5轨底 1± 1 5± 1 2 ± 1 2踏面凹陷 //≤ 0 3≤ 0 3表 2 四种标准对钢轨平直度的要求分类ＧＢ2 585- 81ＵＩＣ标准 高速铁路用轨技术条件 ＧＢ2 585- 2 0 0 钢轨全长垂直弯 :0 5%水平弯 :0 5%其它部位 :无量化要求钢轨全长平直垂直弯≤ 5ｍｍ水平弯 :Ｒ >1 50 0ｍ垂直弯 :≤ 0 8水平弯 :≤ 0 8轨端向上方≤ 0 8/1 0 0 0向下方≤ 0 2 /1 0 0 0水平方向≤ 0 8/1 0 0 0垂直方向≤ 0 7/1 50 0水平方向≤ 0 7/1 50 00～ 1 5ｍ部分 :垂直上弯≤ 0 5/1 50 0垂直下弯≤ 0 2 /1 50 0水平弯≤ 0 7/1 50 01～ 2 5ｍ部分 :垂直弯≤ 0 4 /1 50 0水平弯≤ 0 6 /1 50 0向上弯 :≤ 0 5向下弯 :≤ 0 5左右弯 :≤ 0 5轨身 //垂直弯≤ 0 3/1 0 0 0水平弯≤ 0 6 /1 50 0/3 3 端头端面平直度ＧＢ2 5 85 -81要求钢轨端头端面平直度是±1ｍｍ ,ＵＩＣ标准要求是± 0 7ｍｍ ,而高速铁路用轨技术条件要求是 -0 6ｍｍ。换言之 ,这三个标准要求检查样板与钢轨端面的最大间隙分别是 2ｍｍ ,1 4ｍｍ ,0 6ｍｍ。由此可见 ,ＵＩＣ标准比国标严0 6ｍｍ ,高速铁路用轨技术条件要求比国标严1 4ｍｍ。3 4 超声波探伤对钢轨超声波探伤的要求 ,国内执行ＹＢ95 1 -81 ,ＵＩＣ标准对此没有明确要求 ,而高速铁路用轨技术条件要求超声波探测面积 :轨头≥70 % ,腰部≥ 60 % ,并且要求探测轨头采用多探头 ,见图 1和图 2。图 1 现用在线超声波探头位置图 2 多通道在线超声波探头位置3 5 表面质量检查对于表面缺陷的要求 ,ＵＩＣ标准对表面缺陷没有量化 ,国标对表面缺陷的要求进行了量化 ,但要求的很宽。例如 :允许深度不超过 1ｍｍ的结疤、压痕、碰伤和个别线纹存在。高速铁路用轨技术条件上对表面缺陷的要求也进行了量化 ,但要求的很严。例如 :纵向或横向上 ,轨头踏面上深度大于 0 3 5ｍｍ ,其它部位大于 0 5ｍｍ的冷刮伤必须修磨。3 6 表面硬度的测量国标 2 5 85 -81 ,ＵＩＣ标准对钢轨全长硬度都没有要求 ,高速铁路用轨技术条件对钢轨的硬度做了明确的规定 ,而且要求钢轨踏面中心线硬度差≤3 0ＨＢ。综上所述 ,ＵＩＣ标准比国标 2 5 85 -81要求严格 ,而高速铁路用钢轨技术条件比ＵＩＣ标准还要严格 ,因此如果能生产满足高速铁路技术条件的钢轨 ,则可实现“立足国内市场 ,促进国际销售”。4 包钢铁路用钢轨生产现状、产品实物质量水平及对比 包钢轨生产工艺为 :转炉冶炼→炉外精炼→真空处理→方坯连铸→推钢式加热炉→高压水除鳞装置→ 95 0 / 80 0 / 85 0二列式轧机→定尺锯切→自动式打印机→缓冷→平立式联合矫直机→四面液压矫直机→锯钻联合机床→端头帽形淬火→在线超声波探伤。国外先进的钢轨生产工艺模式为 :转炉冶炼→真空处理→方坯连铸→步进式加热炉→高压水除鳞装置→万能轧机→自动式打印机→有 预弯钢轨的步进式冷床→平、立式联合矫直机→四面液压矫直机→断面尺寸自动测量、平直度的测 量→在线表面涡流探伤→在线超声波探伤→锯钻联合机床→淬火。从上述两种钢轨生产工艺模式比较看:为保证钢质纯净 ,国际先进钢轨生产厂家在冶炼工序方面 ,采用真空处理 ;在轧钢工序 ,采用精确的加热自动控制 ,轧制过程均得到监控 ;在精整工序 ,采用复合矫直和液压自动补矫 ,其最大的特点在于工艺参数均量化可控 ;在检查工序 ,除超声波和涡流探伤外 ,平直度在线检测、断面尺寸在线检测已是质量保证的必要手段。而轨梁厂钢轨生产工艺、设备相对落后 ,部分钢轨生产装备相当于国际上 70年代水平 ,这些落后的设备对钢轨质量的提高起到了制约的作用 ,从而导致了与国际先进钢轨的差距。5 钢轨市场分析目前 ,国内钢轨生产厂家除包钢轨梁厂外 ,还有攀钢轨梁厂和鞍钢大型厂 ,表 3列举了三家钢轨生产厂钢轨的能力。表 3 包钢、攀钢、鞍钢轨梁厂1 990年～ 1 999年生产钢轨统计 单位 :ｔ1 990 1 991 1 992 1 993 1 9941 9951 9961 9971 9981 999合计包钢 2 71 3 892 62 1 64 2 9564 1 3 1 4 3 0 0 3 4 82 662 3 91 552 3 70 983 1 0 942 3 4 66563 1 890 0 2 944 51 1攀钢 2 44 8972 7863 82 781 4 0 3 961 5854 90 564 1 0 8582 43 54 3 3 4 947944 62 73 4 64 3 50 3 661 3 92鞍钢 42 2 81 54 0 0 8473 85550 54 2 2 694756943 4 2 1 942 3 52 3 2 2 91 0 873 0 83 71 3 4 2 1 51 3 7462 1 0由上表可见 ,目前国内钢轨综合生产能力达到1 2 0万ｔ,鞍钢和攀钢已经开始改造钢轨生产线 ,包钢轨梁厂刚刚开始设计 ,在技改方面已经落后于国内兄弟厂家。改造后国内钢轨综合生产能力将达到1 60万ｔ,而未来 5～ 1 0年内 ,国内钢轨需求量将在1 2 0～ 1 3 0万ｔ,生产能力远远大于需求量 ,因此 ,谁的钢轨质量好 ,价格低 ,科技含量高 ,谁就有市场竞争力。那么 ,钢轨的出路在那里 ?首先 ,出口钢轨是我们的必由之路 ,其次 ,生产高速铁路用轨。轨梁厂只有
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