辗钢整体车轮.docx

资源描述

辗钢整体车轮.docx

《辗钢整体车轮.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《辗钢整体车轮.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

辗钢整体车轮.docx

辗钢整体车轮

《辗钢整体车轮》

国家标准编制说明

（征求意见稿）

辗钢整体车轮》国家标准项目组

2012年5月

《辗钢整体车轮》

国家标准编制说明

1、工作简况

1.1任务来源

整体车轮是铁道和轨道交通车辆用钢的重要产品品种，车轮标准是车轮产品生产和交货的技术依据，直接关系轨道交通运输的安全，因此倍受关注和重视。

近几年来，中国轨道交通行业得到了迅猛发展，特别是随着我国轨道交通客运高速、货运重载跨越式发展战略的实施预示着中国轨道交通的发展进入了快车道。

但是，随着速度提

高，载重增加，车轮服役环境恶化，各种隐患问题日趋严重，如机车轮早期剥离、大秦线车轮异常磨耗等，已突显出现行车轮相关标准及技术文件不能很好支持和满足我国轨道交通发展的需求，为保证运输安全，必须对现行的国家车轮标准进行重新编制和修订。

为此，国家标准化管理委员会（国标委综合[2010]87号“关于下达2010年国家标准制修

订计划的通知”）将GB8601-1988《铁路用辗钢整体车轮》的修订列入2010年国家标准修订计划，计划于2013年完成修订工作。

1.2编制单位

本标准由马钢（集团）控股有限公司负责起草修订。

1.3标准修订工作的简要过程

1）《铁路用辗钢整体车轮》国家标准1988年首次发布，本次是第一次修订。

2）本次标准修订计划下达后，标准起草单位成立了起草小组，并于2010年9月召开

了起草小组工作会议，讨论和制定了工作计划。

3）标准起草小组结合企业生产实际、市场应用要求和研究成果，在进行了较充分的资料收集、整理、分析的基础上，组织相关人员反复讨论，2012年5月提出标准修订草案。

1.4主要起草人及其所承担工作的简要说明

1.4.1本标准主要起草人

1.4.2主要起草人所承担的标准研究工作

1）收集、对比相关国内外标准，确认为满足要求，为现行有效版本：

GB/T222钢的成品化学成分允许偏差

GB/T223.1钢铁及合金中碳量的测定

GB/T223.2钢铁及合金中硫含量的测定

GB/T223.3钢铁及合金化学分析方法二安替比林甲烷磷钼酸重量法测定磷量

GB/T223.4钢铁及合金化学分析方法

GB/T223.5钢铁及合金化学分析方法

量

GB/T223.11钢铁及合金化学分析方法

GB/T223.12钢铁及合金化学分析方法

硝酸铵氧化容量法测定锰量

还原型硅钼酸盐光度法测定酸溶硅含

过硫酸铵氧化容量法测定铬量

碳酸钠分离二苯碳酰二肼光度法测

定铬量

GB/T223.13钢铁及合金化学分析方法硫酸亚铁铵滴定法测定钒含量

GB/T223.14

钢铁及合金化学分析方法

GB/T223.18

钢铁及合金化学分析方法

GB/T223.19

钢铁及合金化学分析方法

铜量

GB/T223.23

钢铁及合金化学分析方法

GB/T223.26

钢铁及合金化学分析方法

GB/T223.27

钢铁及合金化学分析方法

测定钼量

GB/T223.28

钢铁及合金化学分析方法

GB/T223.53

钢铁及合金化学分析方法

GB/T223.54

钢铁及合金化学分析方法

GB/T223.58

钢铁及合金化学分析方法

GB/T223.59

钢铁及合金化学分析方法

GB/T223.60

钢铁及合金化学分析方法

钽试剂萃取光度法测定钒含量硫代硫酸钠分离-碘量法测定铜量新亚铜灵三氯甲烷萃取光度法测定

丁二酮肟分光光度法测定镍量硫氰酸盐直接光度法测定钼量硫氰酸盐乙酸丁酯萃取分光光度法

a-安息香肟重量法测定钼量

火焰原子吸收分光光度法测定铜量火焰原子吸收分光光度法测定镍量亚砷酸钠-亚硝酸钠滴定法测定锰量锑磷钼蓝光度法测定磷量高氯酸脱水重量法测定硅含量

GB/T223.61钢铁及合金化学分析方法磷钼酸铵容量法测定磷量

GB/T223.62钢铁及合金化学分析方法乙酸乙酯萃取光度法测定磷量

GB/T223.63钢铁及合金化学分析方法高碘酸钠（钾）光度法测定锰量

GB/T223.64钢铁及合金化学分析方法火焰原子吸收光谱法测定锰量

GB/T223.67钢铁及合金化学分析方法还原蒸馏-次甲基蓝光度法测定硫量

分：

高碳铸钢丸和砂

分：

低碳铸钢丸

法）

JB/T10174

钢铁零件强化喷丸的质量检验方法

TB/T3031

铁路用辗钢整体车轮径向全截面低倍组织缺陷的评定

YBXXXX

辗钢整体车轮磁粉探伤方法

YBXXXX

辗钢整体车轮轮箍超声波探伤方法

由于工业和信息化部

《工信厅科【2012】68号》文）已将车轮的超声波探伤和磁粉探

伤方法列为工信部2012年第一批标准起草计划，因此，车轮的超声波探伤和磁粉探伤方法

分别按拟制定的YBXXXX《辗钢整体车轮轮箍超声波探伤方法》和

YBXXXX《辗钢

整体车轮磁粉探伤方法》执行

2）

对轨道交通车辆用辗钢整体车轮实物质量（化学成分、力学性能、行收集、统计、整理和分析。

外部及内部质量）进

3）

收集不同用户对轨道交通车辆用辗钢整体车轮关注的质量指标要求；

指标确定所需要进行的论证和理论研究课题。

对标准中主要技术

4）

进行标准水平对比分析、实物质量数据的对比与分析；意见汇总及处理；根据标准编制不同阶段编写本标准文本和标准编制说明。

5）

2标准化对象、制定标准的原则、采标程度及主要技术特点

完成标准的征求意见稿；

2.1标准化对象简介本标准的标准化对象为：

《铁路用辗钢整体车轮》国家标准。

近几年来中国地铁、轻轨、城轨等轨道交通发展非常迅速，考虑到标准的适用性和广泛性，对本标准名称进行了调整，修改为《辗钢整体车轮》。

《辗钢整体车轮》国家标准具体规定了铁路和轨道交通车辆用辗钢整体车轮尺寸和形位公差、技术要求、试验方法、检验规则、标志、交货及质量证明书等。

2.2标准的制定原则

1）吸收采用国外先进标准的原则（重点是参照吸收采用欧洲和美国标准规定）。

2）满足用户需求的原则，力争达到“科学、合理、先进、适用、实用”。

3）产品系列化的原则。

4）与国家标准体系协调一致的原则。

为了实现“科学、合理、先进、适用、实用”的国家标准编制原则，《轨道交通车辆用辗钢整体车轮》国家标准的修订，需要生产方、使用方和设计院所、钢标委单位的各位专家共同努力，来实现标准起草原则的要求。

2.3采用国际标准和国外先进标准程度

通过对国外先进标准最新版本的收集、整理、对比、分析，结合近年来各种研究开发成果，遵循吸收采用国外先进标准的原则，本标准以欧洲标准EN13262-2008《铁路应用—轮

对和转向架—车轮—产品要求》和北美轨道交通联盟AARM-107《碳素钢车轮规范》要求

为基础，同时结合TB/T2708-1996《铁路快速客车整体辗钢车轮技术条件》和国内用户需求，增加了国内一些新开发和市场应用量较大的规格。

参照采用国外先进标准，是发展轨道交通车辆用辗钢整体车轮的需要，是满足顾客对轨道交通车辆用辗钢整体车轮要求的需要，是国家标准转化国际标准的需要，也是发展我国轨道交通车辆用辗钢整体车轮的需要。

2.4本标准的主要技术特点

1）本标准吸收融合了欧洲和美国相关工业产品标准，结合我国轨道交通车辆用辗钢整体车轮的需求现状，形成了符合中国国情、具有世界先进标准水平的中国轨道交通车辆用辗钢整体车轮的系列产品。

2）本标准参照国外先进标准的分级概念，提出了按轴重和速度划分车轮级别的原则，有些技术指标是按级别分级规定的，取消了原标准A、B级车轮的分级规定；

3）本标准参照国外先进标准的内容结构设计，将试验方法并入各标准要素中；

4）本标准增加了CL50、CL55、CL65、CL70四个车轮牌号及性能要求；

5）本标准增加了不同牌号车轮的辐板拉伸性能、-20C轮辋冲击韧性、轮辋表面硬度、热

处理均匀性要求；

6）本标准参照国外先进标准，增加了车轮型式试验要求；

3、标准中主要技术内容的说明

3.1关于标准名称

近几年来中国地铁、轻轨、城轨等轨道交通发展非常迅速，考虑到标准的适用性和广泛性，对本标准名称进行了调整，修改为“辗钢整体车轮”。

3.2关于范围

鉴于目前已经基本掌握了生产200km/h和270km/h速度等级车轮的生产制造技术，而

且200km/h速度等级车轮已成功投入商业运营，基本能够满足使用需要，因此将运行速度修改为＜250km/h

3.3关于规范性引用标准

部分规范性引用文件已经修订，因此，在本标准中对此进行了更新。

增加了多项检验内容，因此，在本标准中对相应的试验方法规范性引用文件进行了补充。

3.4关于车轮分级

取消了原标准中将车轮按质量分成A、B两级的规定。

修订后的标准中车轮有些特性是按1级、2级和3级分级规定的。

通常客车车速＞200km/h时，选用1级车轮；客车车速v200km/h，货车轴重＞25时，选用2级车轮；货车轴重v25t时，选用3级车轮。

3.5关于车轮型式尺寸及公差

3.5.1关于车轮型式

1）本标准规定了车轮型式示意及外形尺寸符号。

2）为了提高本标准的实用性和适用性，方便操作，取消了840、915两种车轮尺寸规格的

强制规定，规定可以按照经规定程序批准的图样执行。

3.5.2关于尺寸、外形及允许偏差

本标准规定了不同级别车轮未加工和机加工的允许偏差。

项目

允许偏差

符号

允许偏差值

1级

允许偏差值

2级

允许偏差值

3级

尺寸

几何

形状

未机

加工

经

机加工

轮

辋

外径（滚动圆直径）

一

+4/0

+10/0

+6/0

内径（外侧）

一

0/-2

0/-10

0/-4

内径（内侧）

一

0/-2

0/-10

0/-4

宽度

一

+3/+1

+3/+1（客车轮）

+5/+2（货车轮）

+7/+2

+5/+2

轮辋厚度差

B1、B?

一

<0.2

<（4.

一

踏面外形

一

<0.2

一

<0.5

踏面圆度

一

<01

<0.2

一

<0.2

内侧面端面全跳动

一

<0.2

一

<0.3

轮

毂

外径（外侧）

D32

一

+2/0

+10/0

+5/0

外径（内侧）

D31

一

+2/0

+10/0

+5/0

轮毂孔内径

-精加工

一

0/-2

0/-4

一

0/-4

（接上表）

轮毂孔内径圆柱度

-精加工

一

<4.

一

<04

长度

一

±1

±?

一

±?

内侧辋毂距

一

+2/0

一

+2/0

轮毂孔径向跳动度

-精加工

一

<0.2

<04

一

辐

板

与轮辋连接处的厚度

一

+2/0

+8/0

+5/0

与轮毂连接处的厚度

一

+2/0

+10/0

+5/0

辐板轮廓

一

3.6关于技术要求和试验方法

3.6.1关于钢的牌号

多年来我国车轮产品标准只规定CL60—个钢种，而车轮的实际运行环境和条件却十分

复杂。

随着轨道交通运输业的迅速发展，速度等级、载重量均发生了较大变化，采用单一钢

种将无法保证轨道交通用户的需要，也不能很好地解决在使用过程中出现的车轮热损伤、异

常磨耗等问题。

因此，为了使用户能够根据运行条件（速度、轴重等）的需要更经济合理地选用车轮，延长车轮的使用寿命，增加了CL50、CL55、CL65、CL70四个钢种，并引入了

质量控制级别的内容。

1）CL50、CL55钢种：

参照EN13262标准，主要适用于时速>200km/h速度等级的客车车辆用车轮钢，同时也适用于国内地铁、轻轨等轨道交通车辆用车轮钢。

研究结果表明，运行速度超过120km/h后，列车的动力学条件发生显著变化，车轮的

使用条件也发生显著变化。

随着列车运行速度的提高，车轮与钢轨之间的磨损加剧，并且在

高速列车的制动过程中，产生大量的摩擦热，加剧了车轮和钢轨因疲劳、剥离等引发的失效

问题。

为此，马钢同北京钢铁研究总院合作，系统开展了降低碳含量对车轮综合性能的影响

的研究，在碳含量0.4%-0.7%wt的范围内研究了不同成分材料的力学性能、抗滑动摩擦、抗

滚动摩擦、抗热疲劳以及抗接触疲劳等性能，通过试验结果的比较发现，随着碳含量的降低，

材料的耐滑动摩擦性能、耐滚动摩擦性能以及材料的耐接触疲劳性能降低，但是材料的耐热

疲劳性能有显著上升。

综合所有研究结果确定，碳含量在0.5%左右的材料可以获得最好的

综合性能（见图1）。

图1高速车轮用钢中碳含量对综合性能的影响

根据这一研究结果，马钢也已试制成功200km/h速度等级车轮并投入商业营运，并基

本能够满足使用需要，为此，增加了CL50钢种，基本等同于EN13262标准中的ER7、ER8

牌号，增加了CL55钢种，基本等同于EN13262标准中的ER9牌号。

另一方面，从目前用户需求看，近年来随着城市轨道交通的发展，地铁、轻轨等轨道交

通车辆用车轮需求量明显增加，从要求看，地铁、轻轨等轨道交通车辆用车轮基本采用EN13262要求进行制造，因此基于上述两方面考虑，增加了CL50、CL55两个钢种。

2）CL65、CL70钢种：

轴重＞25的货车车辆用车轮

增大货车轴重，实现重载运输，是提高轨道交通运输能力、解决运能不足的有效途径。

但是，由于轴重的增加和制动功率加大，车轮的使用条件会发生显著变化，对于货车来说，由于采用踏面制动方式，会导致车轮的接触损伤、非正常磨损、热损伤缺陷的发生几率增加。

2003年，北美轨道交通联盟（AAR）对车轮检修数据的统计发现，磨损、剥离是造成

北美轨道交通车轮更换的主要原因。

在国内，以大秦运煤专线为例，自2003年以来在该线

上投入使用了一批轴重25t的C76和C80型重载货车，装备了25t轴重CL60钢HESA车轮，

调查结果发现，投入运营2年左右的C76型货车车轮踏面磨耗量已达到7-10mm，而仅投入

运营1年左右的C80型货车车轮踏面磨耗超过3mm就占统计总数的29.17%，而同21t轴重

的C64型货车车轮的使用情况相比，踏面磨耗量明显增大，且存在踏面辗堆现象。

可见，现有的CL60钢种已不能满足中国重载运输的发展需要，必须引入新的钢种。

以重载运输最为发达的美国为例，走的是高强度、高硬度技术路线，碳含量明显高于欧洲车轮，目的就在于要有效改善车轮的耐磨性能和抗接触疲劳性能。

而且，经过近几年的努力，马钢

已顺利通过北美AAR认证，连续六年通过了美国轨道交通协会的年度审核，产品成功进入北美市场。

2006年，马钢承担了国家863项目《重载轨道交通列车用车轮钢及关键技术的研究》的研究工作，并于2010年顺利验收，开发成功的CL65、CL70两种车轮已经上线运行，服役情况良好，因此为了适应中国重载运输的需要，参照AARM107标准中B、C级钢要求，

增加了CL65、CL70两个钢种。

3）质量控制级别

以货车轮为例，在国内，除马钢外还有大同ABC铸钢轮厂进行生产，两者使用条件一

致，但生产制造工艺存在很大差异，在质量要求上也存在不同，如辐板冲击韧性指标，而从

铸钢轮的服役表现看，也能够基本满足目前轨道交通运输的需要，可见，为了能够适应不同

使用条件的需求，应该对关键的质量因素进行分级控制，从而能够更经济合理的选用车轮。

质量控制原则为：

1级一一运行速度>200m/h的准高速、高速客车用车轮

2级——运行速度€00km/h的快速客车用车轮、地铁和轻轨车辆用

车轮、25t轴重以上的货车用车轮

3级——轴重v25t的货车用车轮

3.6.2关于化学成分

1）参照EN13262标准，对五个钢种的熔炼成分仅规定了最大百分含量，并未规定控制

范围，这样更有利于制造厂能够根据不同质量级别，制定合适的成分控制范围，保证了标准

的可操作性。

2）车轮成品化学成分允许偏差按GB/T222执行。

3.6.3关于车轮制造

1）目前车轮炼钢工艺装备水平已发生了重大变化，车轮用钢已完全采用真空脱气处理，

模铸工艺已被连铸工艺替代，因此根据现状，参照TB2708-1996《铁路快速客车整体辗钢车

轮技术条件》，增加了车轮制造过程的工艺控制要求。

2）对氢含量进行分级控制，主要是因为目前客车用车轮和货车用车轮的氢含量控制存

在不同。

原标准中没有对车轮钢中的氢含量做出具体规定。

马钢公司对2008-2010年期间按

EN13262标准生产的ER7、ER8、ER9车轮钢、2009-2010年期间按AARM-107标准生产的AAR-B、AAR-C车轮钢以及2010年按铁标生产的CL60车轮钢的氢含量（质量分数）进行了统计（见下表）。

车轮牌号

样本数

最大值

最小值

平均值

ER7、ER8、ER9

681

-6

2.0X0

-6

0.5X0

1.4X0-6

AAR-B、AAR-C

675

-6

2.0X0

-6

0.5X0

-6

1.3X0

CL60

964

-6

2.4X0

-6

0.4X0

-6

1.3X0

根据统计分析结果，规定1级和2级车轮氢含量（质量分数）<2.0X10-6,3级车轮氢

含量（质量分数）<3.0X10-6。

3.6.4关于力学性能

1）拉伸性能

对马钢生产的各类车轮的拉伸性能进行了统计（见下表）。

牌号

4口

样本数

轮辋（最小/最大/平均值）

辐板（最小/最大/平均值）

Rm（N/mm）

A（%）

Rm减小值

（N/mm2）

A（%）

参考牌号

CL50

ER7、ER8

415

825/994/901

14/23/18.6

113/243/171

16/26.5/20.9

CL55

ER9

271

929/1048/990

13/24/16.8

129/290/191

14/25/17.6

CL60

964

965/1090/1015

13/21.5/16.6

（接上表）

CL65

AAR-B

424

990/1246/1110

11/19.5/14.9

105/325/198

10/19.5/15.1

CL70

AAR-C

250

1045/1300/1216

9.5/18/13.6

149-296/239

9/18.5/13.1

根据性能统计的结果，参考EN13262、TB2708-1996、AARM-107的要求，对五个牌号

车轮的拉伸性能要求进行了规定（见下表）。

钢牌号

轮辋

辐板

ReL

N/mm2

Rm减小值

N/mm2

CL50

>520

820-980

>14

>110

>16

CL55

>580

900-1050

>12

>120

>14

CL60

>600

910-1150

>11

>120

>14

CL65

>620

1010-1250

>10

>130

>12

CL70

>650

1050-1300

>130

>10

2）轮辋断面硬度

参照EN13262的要求，对硬度点测试位置和A点进行了规定。

对马钢生产的各类车轮踏面下30mm的断面硬度平均值进行了统计，根据统计结果,

对五个牌号车轮的轮辋断面硬度平均值进行了规定（见下表）。

牌号

参考牌号

统计值

修订或规疋值

HBW10/3000

样本数

最小/最大/平均值

HBW10/3000

CL50

ER7、ER8

286

241/297/255

245

CL55

ER9

267/299/282

255

CL60

885

271/304/289

265

CL65

AAR-B

424

290/328/310

285

CL70

AAR-C

125

325/361/339

305

3）轮辋冲击试验性能

参考EN13262，针对客车车轮，引入了低温冲击韧性的要求。

对马钢生产的ER7、ER8和ER9车轮的轮辋-20C冲击功平均值进行了统计，参照

EN13262要求，对CL50和CL55车轮的轮辋-20C冲击韧性进行了规定（见下表）。

牌号

参考牌号

统计值

规定值

样本数

最小/最大/平均值

平均值

单个试样最小值

CL50

ER7、ER8

329

7.5/35.3/17.4

>10

CL55

ER9

136

7.5/18.7/10.9

4）辐板常温冲击试验性能

对马钢生产的CL60、AAR-B和AAR-C车轮的辐板常温冲击功平均值进行了统计，对

五个牌号车轮的辐板常温冲击韧性进行了规定（见下表）。

牌号

参考牌号

统计值

规定值

样本数

最小/最大/平均值

平均值

单个试样最小值

CL50

>17

>12

CL55

>16

>11

CL60

935

16/37/23

>16

>11

CL65

AAR-B

393

8.7/30.7/17.5

>13

CL70

AAR-C

207

6/23.3/11.7

>10

365非金属夹杂物

目前采用的GB10561中已明确说明非金属夹杂物是按照厚度或直径的不同分为粗系和细系两个系列的。

同一级别的同类非金属夹杂物，粗系与细系的数量、长度一致，粗系的厚度或直径大于

细系，因此，级别相同时，具有粗系的钢其非金属夹杂物含量高于具有细系的钢。

钢中非金属夹杂物，尤其是B类夹杂对钢的疲劳性能有有害的影响。

对于轨道交通车

轮，当B类夹杂物达到临界尺寸时，可能成为接触疲劳损伤的断裂源。

粗系B类夹杂物的

聚集程度高于细系，危害程度高于细系。

其他三类非金属夹杂物虽然不对轨道交通车轮使用性能产生明显影响，但对轨道交通车轮机械性能有影响，夹杂物尺寸越小、分布越弥散，有

害作用越低。

因此，不论对轨道交通车轮使用性能还是

展开阅读全文