铁路之所以能在诞生后短时间内称霸全球,除了蒸汽机车的发明,还有一个重要原因,就是铁轨的发明并大规模地普及应用,铁路轨道里的奥秘比你想象中要多得多。
作者| 王麟,科普作家、铁路工程师
铁路发源于英国,从1825年世界上第一条商业运营的铁路开通以来,至今已经194年了,而铁路之所以能在诞生后短时间内称霸全球,除了蒸汽机车的发明,还有一个重要原因,就是铁轨的发明并大规模普及应用。
不管普通的绿皮火车,还是高速动车组,都需要在铁路轨道上面运行,而钢轨就是组成铁路轨道的重要部件。钢轨也是与火车的车轮密切接触的部件,其质量好坏,直接影响着铁路运输效率和运输安全。
(一)铁路轨道是如何被造出来的?
要制造性能优异的钢轨,不是一件容易的事情,钢轨制造都需要哪些高新技术呢?
按照生产工艺,钢轨的产生要分三步:冶炼、轧制和精整,当然还要经过最后的集中检测以及钢轨的长定尺化生产。
首先是钢轨所用钢材的“精炼”技术 ,包括生铁脱硫的预处理技术 、氧气顶吹转炉冶炼技术、炉外精炼、真空脱气和大方坯连铸技术等。
(转炉炼钢工艺流程)
为什么要脱硫?避免污染是一方面,通过脱硫预处理、炉外精炼和真空脱气等先进设备和技术,能使得钢质更洁净。
比如炉外精炼技术可以进一步调整钢水成分和钢水温度,降低夹杂含量,保证出钢时钢水成分的精度;对钢水进行真空脱气,使溶解在钢水中的氢、氧等气体含量进一步降低,以减少这些气体对钢轨钢性能的影响。
(连铸机)
而采用大方坯连铸工艺能有效地防止在浇铸中钢液被二次氧化,减少了钢中的夹杂,显著改善钢坯表面质量。
其次是钢轨的“精轧”技术 ,包括步进式加热炉加热、高压水除鳞、万能轧机轧制和钢轨热预弯等。
步进式加热炉可以使钢坯均匀加热;高压水除鳞可以保证钢轨的表面质量;再通过万能轧制技术进行生产,采用热预弯可减少残余应力和矫直噪音。