온라인 열처리가 존재하는 이유
레일 마모 수명은 주행 표면의 경도에 따라 결정되지만, 어디에서나 단단한 레일은 부서지기 쉽습니다. 온라인 열처리는 헤드만 경화시켜 이 문제를 해결합니다. 레일은 압연 라인에서 담금질되어 헤드가 미세한 펄라이트 또는 베이나이트로 변하고 웹과 베이스는 견고하게 유지됩니다. 그 결과 340~400HB 클래스의 주행 표면 경도와 굽힘 및 충격을 견딜 수 있는 연성 본체를 갖춘 레일이 탄생했습니다. 이는 모든 주요 철도 시스템에서 지정한 헤드{5}}경화 등급(중국의 U75VH, EN 13674-1에 따른 유럽의 R350HT 및 R350LHT, 미국 중량 화물 노선에 사용되는 열처리 등급)의 바탕이 되는 기술입니다.
담금질 공정 및 해당 매개변수
세 가지 담금질 방식이 생산을 지배합니다. 분무 담금질은 레일 헤드의 노즐을 통해 고압의 미분무를 유도하며, 냉각 속도는 노즐 압력과 각도에 따라 제어됩니다. 30~50C/s의 일반적인 냉각 속도는 헤드-경화 레일에 필요한 미세한 펄라이트 구조를 생성하며, 공정은 빠르고 높은 톤수 라인에 적합합니다. 유도 경화는 전자기 유도에 의해 헤드를 국부적으로 가열한 다음 담금질하여 경화층 깊이를 정밀하게 제어하며, 일반적으로 마모-지향적 적용 분야에서 3~8mm 범위입니다. 침지 담금질은 레일을 폴리머 용액과 같은 담금질 매체에 담그는데, 이는 균일하게 냉각되며 열 추출이 어려운 더 큰 부분에 적합합니다. 각 공정에는 경제성과 속도를 위한 분무 담금질, 국부적 또는 선택적 경화를 위한 유도, 복잡한 기하학적 구조를 가진 부분을 위한 침지 등의 장소가 있습니다.
템퍼링: 강인함 회복 및 스트레스 조절
-담금질된 펄라이트 레일은 잔류 응력을 전달하고 부서지기 쉬우므로 담금질 후에 템퍼링이 수행됩니다. 150~250C 대역의 저온-템퍼링으로 경도를 330~380HB로 유지하는 동시에 잔류 응력을 크게 완화하고 내결손성을 향상시킵니다. 약 350~500°C의 중간-온도 템퍼링은 경도를 인성으로 바꾸며 중량물 운송 라인과 같이 충격 하중이 지배적인 곳에 사용됩니다.- 500~650C 대역의 고온 템퍼링은 구조를 개선하고 특성을 균질화하여 고속 및 화물 혼합 서비스에 적합합니다. 템퍼링 선택은 균형입니다. 템퍼링이 너무 적으면 피로 균열 발생을 촉진하는 잔류 응력이 남고 너무 많으면 고객이 지불한 경도가 감소합니다.
공정 제어 및 측정
온라인 치료는 실시간 측정을 통해 제어됩니다.- 적외선 고온계는 일반적으로 +/- 2C의 정확도로 레일 표면 온도를 추적하고 제어 시스템은 냉각 매체 흐름, 노즐 압력 또는 유도 전력을 조정하여 프로세스 창 내에서 온도 이력을 유지합니다. 측정된 헤드 온도가 담금질 위치에서 목표 온도보다 높아지면 시스템이 스프레이 유량을 증가시킵니다. 템퍼링 온도가 부족하면 가열 시간이 연장됩니다. 이전 히트의 생산 데이터는 각 레일 등급 및 섹션에 대한 매개변수 세트를 개선하는 데 사용되며, 이는 배치 전반에 걸쳐 경도 및 직진도의 분산을 좁힙니다. 엄격한 제어의 이점은 레일을 따라 그리고 레일 전체에 걸친 경도 측정 분포에서 볼 수 있습니다. 제어된 라인은 몇 가지 경도 지점 내에서 스프레드를 유지하는 반면, 제어되지 않은 라인은 고르지 않게 마모되는 레일을 생성합니다.
철도 등급에 맞춰 프로세스 조정
다양한 레일 화학에는 다양한 처리 창이 필요합니다. U71Mn과 같은 중국 표준 레일은 적당한 탄소 함량을 가지며, 담금질 온도는 일반적으로 0.3~0.5MPa 대역의 스프레이 압력으로 약 880~920C로 유지됩니다. U75VH와 같은 고강도 U75V 구성의-열 처리 버전은 담금질 및 뜨임 처리되어 우수한 연성과 함께 340HB 이상의 등급에 도달합니다. R350HT와 같은 유럽의 고{12}탄소 등급은 900~950C 범위의 더 높은 오스테나이징 온도와 사용 시 부서지기 쉬운 마르텐사이트 형성을 방지하는 제어된 냉각 경로를 요구합니다. 구조를 안정화하기 위해 이중-템퍼링 순서가 적용되는 경우가 많습니다. A685 계열과 같은 미국 합금 레일 등급에는 변태 거동을 변화시키는 탄화물 형성 원소가 포함되어 있으므로 냉각 속도는 베이나이트나 마르텐사이트가 아닌 미세한 펄라이트 타겟에 도달하도록 정밀하게 단계화되어야 합니다. 따라서 여러 표준을 처리하는 생산자는 프로세스 매개변수를 범용이 아닌 등급별{21}}로 취급해야 합니다.
열처리된 레일의 품질 검사-
헤드-강화 레일의 승인은 세 가지 테스트 계열에 달려 있습니다. 경도는 정의된 지점에서 헤드 전체에 걸쳐 측정되며, 균일한 마모를 보장하기 위해 측정 간의 차이가 일반적으로 약 20HB 이하의 좁은 밴드 내에 유지되어야 합니다. 깊이에 따른 경도 프로파일도 검사하여 경화층이 지정된 깊이까지 확장되는지 확인합니다. 금속 조직 검사를 통해 강도와 인성의 균형을 나타내는 0.1 ~ 0.2 미크론 수준의 미세한 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 구조를 확인하고 표면을 검사하여 주행 표면을 부드럽게 하는 탈탄 처리를 수행합니다. 잔류 응력은 X-선 회절 또는 분할 방법으로 측정되며, 표면에 압축 잔류 응력이 있고 내부 인장 응력이 균열을 촉진하는 값 미만으로 유지되어야 한다는 요구 사항이 있습니다. 직진도 및 치수 검사와 함께 이러한 테스트를 통해 레일의 납품 자격이 확인되며 결과는 배치별로 문서화됩니다.
FAQ
레일의 스프레이, 유도 및 침수 담금질의 차이점은 무엇입니까?
분무 담금질은 고압-분무를 사용하며 빠르고 경제적입니다. 유도 경화는 헤드를 국부적으로 가열하고 정확한 경화 깊이를 제공합니다. 침지 담금질은 전체 레일을 매체 내에서 균일하게 냉각하며 큰 단면에 적합합니다.
레일 담금질 후 템퍼링이 필요한 이유는 무엇입니까?
-담금질된 레일은 단단하지만 부서지기 쉽고 잔류 응력을 전달합니다. 템퍼링은 필요한 헤드 경도를 유지하면서 응력을 완화하고 인성을 복원하며 구조를 안정화합니다.
헤드-경화 레일의 경도는 어느 정도인가요?
프리미엄 등급의 머리{0}경화 레일은 주행 표면에서 340~400HB에 도달합니다(예: EN 13674-1에 따른 U75VH 레일 및 R350HT 레일). 웹과 베이스는 더 부드럽고 더 강한 범위를 유지합니다.
유도 경화 레일의 경화층은 얼마나 깊나요?-
마모{0}} 유도 경화의 경우 유효 경화층은 일반적으로 주행 표면 아래 3~8mm 깊이 범위에 있으며 정확한 목표는 서비스 마모율에 따라 설정됩니다.
열처리된 레일의 잔류 응력은 어떻게 제어되나요-?
냉각 경로와 템퍼링 사이클을 관리함으로써; 수용하려면 주행 표면의 압축 잔류 응력과 제한된 내부 인장 응력이 필요하며 이는 X-선 회절 또는 단면화를 통해 확인됩니다.
프로젝트에서 U75VH 레일이 R350HT 레일을 대체할 수 있습니까?
검증 없이는 아닙니다. 둘 다 유사한 경도 등급의 헤드-경화 펄라이트 레일이지만 프로파일, 치수 공차 및 용접 절차가 프로젝트 표준과 호환되어야 합니다. 대체하려면 실제 사양을 기반으로 한 엔지니어링 승인이 필요합니다.