اخبار
01
رفتار اکسیداسیون ریل در طول فرآیند سنگ زنی
2024-12-25
در طول تعامل بین مواد ساینده و ریل، تغییر شکل پلاستیکی ریل ها باعث ایجاد گرما می شود و اصطکاک بین مواد ساینده و مواد ریل نیز باعث ایجاد گرمای آسیاب می شود. سنگ زنی ریل های فولادی در اتمسفر طبیعی انجام می شود و در طی فرآیند سنگ زنی، مواد ریل فولادی به ناچار تحت گرمای سنگ زنی اکسید می شوند. رابطه نزدیکی بین اکسیداسیون سطحی ریل های فولادی و سوختگی ریل وجود دارد. بنابراین، بررسی رفتار اکسیداسیون سطح ریل در طول فرآیند سنگ زنی ضروری است.
گزارش شده است که سه نوع سنگ ساینده با مقاومت فشاری به ترتیب با مقاومت های 68.90 مگاپاسکال، 95.2 مگاپاسکال و 122.7 مگاپاسکال تهیه شد. با توجه به ترتیب استحکام سنگ تراش، از GS-10، GS-12.5 و GS-15 برای نشان دادن این سه گروه از سنگ های آسیاب استفاده می شود. برای نمونه های ریل فولادی که توسط سه مجموعه سنگ آسیاب GS-10، GS-12.5 و GS-15 آسیاب شده اند، به ترتیب با RGS-10، RGS-12.5 و RGS-15 نشان داده می شوند. آزمایش های آسیاب را در شرایط آسیاب 700 نیوتن، 600 دور در دقیقه و 30 ثانیه انجام دهید. به منظور به دست آوردن نتایج تجربی شهودی تر، سنگ سنگ زنی ریلی از حالت تماس دیسک پین استفاده می کند. رفتار اکسیداسیون سطح ریل را پس از سنگ زنی تجزیه و تحلیل کنید.
مورفولوژی سطح ریل فولادی زمینی با استفاده از SM و SEM، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، مشاهده و تجزیه و تحلیل شد. نتایج SM سطح ریل زمینی نشان می دهد که با افزایش استحکام سنگ تراش، رنگ سطح ریل زمینی از قهوه ای آبی و زرد به رنگ اصلی ریل تغییر می کند. مطالعه لین و همکاران. نشان داد که وقتی دمای سنگ زنی زیر 471 ℃ است، سطح ریل رنگ عادی به نظر می رسد. هنگامی که دمای آسیاب بین 471-600 ℃ است، ریل سوختگی زرد روشن را نشان می دهد، در حالی که زمانی که دمای سنگ زنی بین 600-735 ℃ است، سطح ریل سوختگی آبی نشان می دهد. بنابراین بر اساس تغییر رنگ سطح ریل زمینی می توان استنباط کرد که با کاهش استحکام سنگ تراش، دمای آسیاب به تدریج افزایش یافته و درجه سوختگی ریل افزایش می یابد. EDS برای تجزیه و تحلیل ترکیب عنصری سطح ریل فولادی زمین و سطح زیرین زباله استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش استحکام سنگ آسیاب، محتوای عنصر O در سطح ریل کاهش مییابد که نشاندهنده کاهش اتصال Fe و O بر روی سطح ریل و کاهش درجه اکسیداسیون است. از ریل، مطابق با روند تغییر رنگ در سطح ریل. در عین حال، محتوای عنصر O در سطح زیرین خرده سنگ زنی نیز با افزایش استحکام سنگ آسیاب کاهش می یابد. شایان ذکر است که برای سطح زمین ریل فولادی توسط همان سنگ آسیاب و سطح زیرین آوار سنگ زنی، محتوای عنصر O در سطح دومی بیشتر از اولی است. در طول تشکیل زباله، تغییر شکل پلاستیک رخ می دهد و گرما به دلیل فشرده سازی مواد ساینده ایجاد می شود. در طول فرآیند خروج زباله، سطح زیرین زباله به سطح انتهایی جلویی ماده ساینده ساییده شده و گرما تولید می کند. بنابراین، اثر ترکیبی تغییر شکل زباله و گرمای اصطکاکی منجر به درجه بالاتری از اکسیداسیون در سطح زیرین زبالهها میشود و در نتیجه مقدار عنصر O بیشتر میشود.
(الف) سطح ریل فولادی سنگ زنی کم استحکام (RGS-10)
(ب) سطح زمین ریل فولادی با سنگ آسیاب استحکام متوسط (RGS-12.5)
(ج) سطح ریل فولادی سنگ زنی با استحکام بالا (RGS-15)
شکل 1. مورفولوژی سطح، ریخت شناسی زباله، و تجزیه و تحلیل EDS ریل های فولادی پس از سنگ زنی با شدت های مختلف سنگ زنی
به منظور بررسی بیشتر محصولات اکسیداسیون روی سطح ریل های فولادی و تغییرات محصولات اکسیداسیون با درجه سوختگی سطح ریل، از طیف سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس (XPS) برای تشخیص وضعیت شیمیایی عناصر در لایه سطح نزدیک استفاده شد. از ریل های فولادی زمینی نتایج در شکل 2 نشان داده شده است. نتایج تجزیه و تحلیل طیف کامل سطح ریل پس از سنگ زنی با شدت های مختلف سنگ زنی (شکل 2 (الف)) نشان می دهد که پیک های C1s، O1s و Fe2p در سطح ریل زمینی وجود دارد و درصد اتم های O با کاهش می یابد. درجه سوختگی روی سطح ریل که با الگوی نتایج آنالیز EDS روی سطح ریل مطابقت دارد. با توجه به اینکه XPS حالات عنصری نزدیک لایه سطحی (حدود 5 نانومتر) ماده را تشخیص میدهد، تفاوتهای خاصی در انواع و محتویات عناصر شناساییشده توسط طیف کامل XPS در مقایسه با زیرلایه ریل فولادی وجود دارد. پیک C1s (284.6 eV) عمدتاً برای کالیبره کردن انرژیهای اتصال عناصر دیگر استفاده میشود. محصول اصلی اکسیداسیون روی سطح ریل های فولادی اکسید آهن است، بنابراین طیف باریک Fe2p به تفصیل تجزیه و تحلیل می شود. شکل 2 (ب) تا (د) آنالیز طیف باریک Fe2p را به ترتیب روی سطح ریل های فولادی RGS-10، RGS-12.5 و RGS-15 نشان می دهد. نتایج نشان می دهد که دو پیک انرژی اتصال در 710.1 eV و 712.4 eV وجود دارد که به Fe2p3/2 نسبت داده می شود. پیک های انرژی اتصال Fe2p1/2 در 723.7 eV و 726.1 eV وجود دارد. پیک ماهواره Fe2p3/2 در 718.2 eV است. دو پیک در 710.1 eV و 723.7 eV ممکن است به انرژی اتصال Fe-O در Fe2O3 نسبت داده شود، در حالی که قله در 712.4 eV و 726.1 eV ممکن است به انرژی اتصال Fe-O در FeO نسبت داده شود. نتایج نشان می دهد که Fe3O4 Fe2O3. در همین حال، هیچ پیک تحلیلی در 706.8 eV شناسایی نشد، که نشان دهنده عدم وجود آهن عنصری در سطح ریل زمین است.
(الف) تجزیه و تحلیل طیف کامل
(ب) RGS-10 (آبی)
(ج) RGS-12.5 (زرد روشن)
(د) RGS-15 (رنگ اصلی ریل فولادی)
شکل 2. تجزیه و تحلیل XPS سطوح ریل با درجات مختلف سوختگی
درصد مساحت پیک در طیف باریک Fe2p نشان میدهد که از RGS-10، RGS-12.5 تا RGS-15، درصد مساحت پیک Fe2+2p3/2 و Fe2+2p1/2 افزایش مییابد، در حالی که درصد مساحت پیک Fe3+ 2p3/2 و Fe3+2p1/2 کاهش می یابد. این نشان می دهد که با کاهش درجه سوختگی سطح روی ریل، محتوای Fe2+ در محصولات اکسیداسیون سطح افزایش می یابد، در حالی که محتوای Fe3+ کاهش می یابد. اجزای مختلف محصولات اکسیداسیون باعث ایجاد رنگ های مختلف ریل زمینی می شود. هر چه درجه سوختگی سطحی (آبی) بیشتر باشد، محتوای محصولات Fe2O3 در اکسید بیشتر است. هر چه درجه سوختگی سطحی کمتر باشد، محتوای محصولات FeO بیشتر است.