[发明专利]一种抗失圆车轮钢、车轮及车轮的制备方法

说明书

本发明公开了一种抗失圆车轮钢、车轮及车轮的制备方法，属于轨道交通车轮及其制备方法技术领域。本发明中包括以下重量百分比的组分：C：0.56％～0.60％、Si：0.25％～0.35％、Mn：0.70％～0.80％、Cr：0.20％～0.25％、Ni：0.10％～0.20％、P≤0.008％、S≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本发明的目的在于克服现有技术中轨道交通车轮易发生失圆问题的不足，提供了一种抗失圆车轮钢、车轮及车轮的制备方法，能够显著提高车轮的硬度及周向硬度均匀性，有利于降低车轮的失圆概率，延长车轮的镟修里程和使用寿命。

技术领域

本发明涉及轨道交通车轮及其制备方法技术领域，更具体地说，涉及一种抗失圆车轮钢、车轮及车轮的制备方法。

背景技术

近年来，轨道交通车轮失圆已经成为高铁、普通客货车、城轨车辆在运行过程中突出、普遍性问题。轨道交通车轮失圆会造成车辆振动增大，噪音加剧，影响车辆运行品质，甚至会因为产生共振而造成车辆其他部件和轨道部件的损坏，直接对行车安全构成威胁。

上世纪90年代，德国ICE高速列车在运营过程中，发现车轮滚动圆出现了谐波磨耗(后来叫做多边形磨耗)，调查统计发现，整体车轮圆周主要以三边形磨耗为主(三阶多边形)，ICE高速列车车轮多边形磨耗的特征是阶数相对较低，一般在5阶以下。此外，在国外城市轨道交通运营中也发现车轮失圆问题，比如在斯德哥尔摩地铁中检测到初始OOR谱中明显存在三阶谐波。调查的结果没有达成统一的结论，主要原因有：1)车轮镟修机床采用三爪卡盘定位，镟修后留下的初始三边形，运行过程三边形加深发展；2)轮轴的固有频率振动；3)车轮踏面圆周材料不均匀。后来，由于日本JR-East公司运营的山新线并不存在类似问题，因其使用的车轮材料碳含量和硬度都要高于ICE列车使用的ER7车轮，因此德铁大批购进了日本车轮，运营结果表明，C64M车轮的平均寿命达到了250万公里，而同期ER7车轮的平均寿命为140万公里。目前已有接近一半的德铁ICE列车使用了日本车轮。瑞典高速列车X2动车车轮曾发生波磨，波长为30mm-80mm，调查分析认为这主要是由于列车制动时使用踏面铸铁清扫器引起的，且这种车轮波磨，也导致了波长为30mm-80mm的钢轨短波长波磨的形成和扩展。

德铁的车轮多边形磨耗或谐波磨耗引起铁路高度重视，各国铁路对车轮的圆度加大检查力度和车轮径跳控制措施，但是对问题产生的机理还处于模糊状态，对策研究甚少。我国从地铁到高铁、从低速到高速列车、从货车到客车，车轮谐波磨耗或多边形磨耗问题非常普遍。尤其高速列车，几乎运营在无砟轨道上，无砟轨道特点是平顺、稳定且刚度大，通常对轮轨发生的冲击，其缓冲性能低，轮轨作用频带宽，易激发车辆系统(含轮轨子系统)的高频振动。如CRH380B高速动车组车轮的18-20多边形磨耗，贵广线CRH2A统型动车组车轮的22-24阶多边形磨耗，CJ-1城际动车组考核试验中出现了非常突出的22-23多边形磨耗。

在我国地铁车辆运营中，同样普遍存在车轮失圆问题。2016年底至现在，广州、苏州、南宁等地铁公司相继反映地铁车轮在运用的过程中普遍存在8-9边形磨损的现象，且日益凸显，严重困扰了地铁车辆的运行。从德国大批量购进运用日本高碳钢高硬度车轮的使用情况来看，适当的提高车轮的硬度及硬度均匀性有利于降低车轮的失圆概率，延长车轮的镟修里程和使用寿命。车轮是列车的关键核心走行部件，其实物质量直接关系到列车的服役安全性，因此，极有必要从车轮产品性能出发缓解车轮失圆。