防磨技术在冶金铁路中的应用与探讨

摘要:本文介绍了两种钢轨防磨技术,重点综述了热喷涂技术在铁路行业中的应用前景及产生的经济效益和社会效益。

关键词:防磨技术冶金铁路应用探讨

莱芜钢铁集团有限公司(以下简称莱钢)经过几年跨越式发展,已进入全国十大钢行列。随着钢产量的大幅增加,铁路周转量及货运量明显增多,线路利用率显著提高;再加上大轴距机车的引进,对铁路道岔尖轨、岔心、小半径曲线外轨等部位的磨损加剧。因此,如何能够提高道岔尖轨、岔心、小半径曲线外轨等部位的耐磨能力,寻求钢轨防磨的前沿技术,使线路设备始终处于良好技术状态,成了我们研究的课题。

通过近几年的生产实践,发现各种型号的曲尖轨普遍比直股尖轨磨损严重;小半径曲线外轨磨损严重,通过分析、测量认为,其原因:一是历史遗留问题,受地理状况限制,曲线半径普遍小,机车经过时因半径小离心力增大,造成对外轨的偏磨严重;二是生产所需大功率机车的引进,使轴距大与小半径曲线不相适应。为减少轮对对外轨的磨损,对钢轨内侧进行涂脂以减少对钢轨的磨损,取得了一定效果,但没能从根本上解决问题。

针对当前现状,我们开始寻求钢轨防磨的前沿技术,变被动为主动,最大限度的解决问题。通过查阅有关资料,进行研讨,我们发现有两种防磨技术将会大大降低铁路线路道岔尖轨、岔心、小半径曲线外轨等部位的磨损。

1、防磨护轨技术的应用

1.1.防磨护轨是用来控制车轮运行方向,其工作原理是通过其工作面同轮对轮缘内侧接触来实现导向和防磨目的,避免车轮对一侧钢轨的冲击和侧磨,该项技术现已在线路上应用,效果非常明显。根据使用位置的不同分为以下几种情况:

1.1.1设于固定辙叉的两侧。是控制车轮运行方向,防止其在辙叉有害空间冲击或爬上辙叉心轨尖端,保证行车安全的重要设备。在可动心轨辙叉中,一般仅在侧股设护轨,用以防止心轨的侧面磨耗。

1.1.2用在曲股基本轨内侧,尖轨尖端前。它能有效避免机车车辆的轮对对尖轨轧伤与侧面磨耗。尖轨轧伤多发生在尖轨尖端断面比较薄弱部分,当轧伤的长度和深度达到一定程度时,车轮就有爬上尖轨的危险;把防磨护轨加设在曲基本轨上,这是因为机车车辆在尖轨前端进入道岔时,在离心力的作用下,机车车辆会对左侧的曲尖轨产生侧向的冲击力或者说是挤压力,因此,在同等情况下,曲尖轨会过早的被磨损超限,提前报废。

实际效果如下图所示:

1.1.3设置于小半径曲线一侧。根据现场实际应用情况来看,一般在小半径曲线的内股钢轨内侧加设合理的护轨段,以防止对外股钢轨的侧磨。

1.2.防磨护轨的长度确定。

1.2.1应用于固定辙叉两侧的防磨护轨,各种型号道岔均已明确规定。

1.2.2应用于尖轨处防磨护轨,平直段部分长度一般不小于1.5m,轮缘槽宽为42mm,两端开口尺寸和弯曲角度与辙叉部分护轨相同。防磨护轨应尽可能靠近尖轨,不可影响尖轨的扳动,轮缘槽应按尖轨前加宽度加宽。这种装置在列车进入曲股时,能引导车轮靠向曲股,平衡其离心力,使机车车辆减少对曲尖轨的横向冲击,避免磨擦和横压力。若遇尖轨基本轨接头同尖轨尖端距离较短而已采用轨道电路时,防磨护轨应加设绝缘接头。

1.2.3用于小半径曲线部位的防磨护轨长度,应根据曲线半径的大小,确定其长度。

1.3.防磨护轨的高度确定。因防磨护轨同机车车辆的轮对轮缘内侧接触,而轮对轮缘处厚度较小,若防磨护轨同连接的钢轨高度相同,容易导致轮对轮缘磨耗超限。因此,防磨护轨的高度最好比相连接的钢轨高12mm。

2、热喷涂技术的探讨

2.1.热喷涂技术

热喷涂技术是一种表面强化技术,一直是我国重点推广的新技术项目.它是利用某种热源(如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等)将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态,然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面,沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。

2.2.热喷涂原理

热喷涂是指一系列过程,在这些过程中,细微而分散的金属或非金属的涂层材料,以一种熔化或半熔化状态,沉积到一种经过制备的基体表面,形成某种喷涂沉积层。涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量,将热喷涂材料加热到塑态或熔融态,再经受压缩空气的加速,使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。冲击到表面的颗粒,因受冲压而变形,形成叠层薄片,粘附在经过制备的基体表面,随之冷却并不断堆积,最终形成一种层状的涂层。该涂层因涂层材料的不同可实现耐腐蚀、抗磨损等功能。因此,把热喷涂技术应用到道岔的尖轨、岔心、小半径曲线钢轨等部位,将会大大提高尖轨、钢轨的耐磨性,延长其使用寿命,产生非常可观的经济效益。

2.3.热喷涂技术的应用领域及发展趋势和特点

热喷涂技术目前已经得到了广泛的应用,其主要应用领域涉及到各个行业,像在信息技术、生物工程、宇航技术、海洋工程技术、新材料技术等领域都发挥了十分重要的作用,可以预测,21世纪热喷涂技术将会更深地融入到高科技领域,渗透到各行各业,推动社会文明。

2.4热喷涂技术发展趋势和特点

2.4.1.大面积、长效防护技术得到了广泛应用,对于长期暴露在户外大气环境下的钢铁结构件采用喷涂Al、Zn及其合金涂层,代替传统的刷油漆方法,实行阳极防护;进行长效大气防腐蚀;

2.4.2.采用喷涂技术修复与强化大型关键设备及进口零部件;

2.4.3.超音速火焰喷涂技术的应用;

2.4.4.气体爆燃或喷涂技术进一步得到应用;

2.4.5.高速、自动氧、乙炔火焰粉末喷涂技术的发展迅速;

2.4.6.热喷涂技术在化工防腐过程中得到应用;

2.4.7.激光重熔技术开始应用。目前,热喷涂技术在军事、水利、电力、化工、建筑、环保、海洋工程、等众多工程领域中都得到了日益广泛的应用。采用热喷涂使船身、甲板等都得到了长效保护。

2.5. 热喷涂技术在铁路行业中的应用

热喷涂技术在铁路行业中的应用非常广泛。在铁路桥梁维修时,有些桥梁采用整体电弧喷涂Al或Zn进行防腐处理,由于钢轨的振动和枕木的微小移动,桥梁的上盖板防腐涂层不仅要求具有耐腐蚀性能,还应具有一定的耐磨损性能,所以大多数桥梁的上盖板采用电弧喷涂Zn+耐磨漆,也有些桥梁上采用电弧喷涂Al +不锈钢+封孔剂的方案。宝鸡渭河铁路大桥采用电弧喷涂Al +不锈钢+封孔剂的方案,预计寿命20年以上。

热喷涂技术又是节能、节材的一项技术。目前,我国有几十个喷涂承接的电视塔、桥梁等大型工程,为这些工程节省了大量的维修费用,取得了显著的经济效益和社会效益。由于工业大气污染加剧,空气中含S量增加,现在电气化铁路架线铁塔为增强在工业大气中的防腐能力,都纷纷采用电弧喷Al防腐蚀,取代传统的镀Zn工艺。

多数车辆生产厂家,铁路罐车也采用了热喷涂的办法进行内壁和外壁放大气或介质腐蚀,取得了良好的效果。有的喷涂厂还成功地完成了内燃机车发动机排气管的热障陶瓷等离子喷涂、曲轴轴颈的火焰喷涂修复等工程。

莱钢现有铁路116公里,道岔235组。其中铁路线路的薄弱环节——尖轨、岔心、小半径曲线钢轨部分的磨损较为严重。因此,应该尽快在铁路线路上推广应用防磨护轨技术,引进先进设备与工艺,推广应用先进的热喷涂技术,延长尖轨、岔心、小半径曲线外轨、线路的使用寿命,节省大量材料的外购成本,将会为公司创造可观的经济效益和社会效益。

参考文献:

[1]铁道部工务局.铁道工务手册•道岔.中国铁道出版社,

[2]王娟等.表面堆焊与热喷涂技术.化学工业出版社.2004.9

[3]董允等.现代表面工程技术.机械工业出版社.2003.9

作者简介：李会清（1971-），女，1993年7月毕业于济南纺织工业学校纺织机械专业。现为运输部工务段助理工程师

推荐访问:冶金 探讨 铁路 技术