గ్రౌండింగ్ ప్రక్రియలో పట్టాల ఆక్సీకరణ ప్రవర్తన

అబ్రాసివ్‌లు మరియు పట్టాల మధ్య పరస్పర చర్య సమయంలో, పట్టాల ప్లాస్టిక్ వైకల్యం వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు అబ్రాసివ్‌లు మరియు రైలు పదార్థాల మధ్య ఘర్షణ కూడా గ్రైండింగ్ వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఉక్కు పట్టాల గ్రైండింగ్ సహజ వాతావరణంలో జరుగుతుంది మరియు గ్రైండింగ్ ప్రక్రియలో, ఉక్కు రైలు పదార్థం గ్రైండింగ్ వేడి కింద అనివార్యంగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. ఉక్కు పట్టాల ఉపరితల ఆక్సీకరణ మరియు రైలు కాలిన గాయాల మధ్య దగ్గరి సంబంధం ఉంది. అందువల్ల, గ్రైండింగ్ ప్రక్రియలో రైలు ఉపరితలం యొక్క ఆక్సీకరణ ప్రవర్తనను అధ్యయనం చేయడం అవసరం.

సంపీడన బలాలు కలిగిన మూడు రకాల గ్రైండింగ్ రాళ్లను తయారు చేసినట్లు నివేదించబడింది, అవి వరుసగా 68.90 MPa, 95.2 MPa మరియు 122.7 MPa బలాలు కలిగి ఉంటాయి. గ్రైండింగ్ రాతి బలం యొక్క క్రమం ప్రకారం, ఈ మూడు సమూహాల గ్రైండింగ్ రాళ్లను సూచించడానికి GS-10, GS-12.5 మరియు GS-15 ఉపయోగించబడతాయి. స్టీల్ రైలు నమూనాల కోసం GS-10, GS-12.5 మరియు GS-15 అనే మూడు సెట్ల గ్రైండింగ్ రాళ్ల ద్వారా గ్రౌండ్ చేయబడతాయి, అవి వరుసగా RGS-10, RGS-12.5 మరియు RGS-15 ద్వారా సూచించబడతాయి. 700 N, 600 rpm మరియు 30 సెకన్ల గ్రైండింగ్ పరిస్థితులలో గ్రైండింగ్ పరీక్షలను నిర్వహించండి. మరింత స్పష్టమైన ప్రయోగాత్మక ఫలితాలను పొందడానికి, రైలు గ్రైండింగ్ రాయి పిన్ డిస్క్ కాంటాక్ట్ మోడ్‌ను స్వీకరిస్తుంది. గ్రైండింగ్ తర్వాత రైలు ఉపరితలం యొక్క ఆక్సీకరణ ప్రవర్తనను విశ్లేషించండి.

Fig.1లో చూపిన విధంగా, గ్రౌండ్ స్టీల్ రైలు యొక్క ఉపరితల స్వరూపాన్ని SM మరియు SEM ఉపయోగించి పరిశీలించి విశ్లేషించారు. గ్రౌండ్ రైల్ ఉపరితలం యొక్క SM ఫలితాలు గ్రైండింగ్ రాయి బలం పెరిగేకొద్దీ, గ్రౌండ్ రైల్ ఉపరితలం యొక్క రంగు నీలం మరియు పసుపు గోధుమ రంగు నుండి రైలు యొక్క అసలు రంగుకు మారుతుందని చూపిస్తుంది. లిన్ మరియు ఇతరులు చేసిన అధ్యయనంలో గ్రైండింగ్ ఉష్ణోగ్రత 471 ℃ కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, రైలు ఉపరితలం సాధారణ రంగులో కనిపిస్తుంది. గ్రైండింగ్ ఉష్ణోగ్రత 471-600 ℃ మధ్య ఉన్నప్పుడు, రైలు లేత పసుపు కాలిన గాయాలను చూపుతుంది, అయితే గ్రైండింగ్ ఉష్ణోగ్రత 600-735 ℃ మధ్య ఉన్నప్పుడు, రైలు ఉపరితలం నీలం కాలిన గాయాలను చూపుతుంది. అందువల్ల, గ్రౌండ్ రైల్ ఉపరితలం యొక్క రంగు మార్పు ఆధారంగా, గ్రైండింగ్ రాయి యొక్క బలం తగ్గినప్పుడు, గ్రైండింగ్ ఉష్ణోగ్రత క్రమంగా పెరుగుతుందని మరియు రైలు దహనం యొక్క డిగ్రీ పెరుగుతుందని ఊహించవచ్చు. గ్రౌండ్ స్టీల్ రైలు ఉపరితలం మరియు శిధిలాల దిగువ ఉపరితలం యొక్క మూలక కూర్పును విశ్లేషించడానికి EDS ఉపయోగించబడింది. గ్రైండింగ్ స్టోన్ బలం పెరగడంతో, రైలు ఉపరితలంపై O మూలకం యొక్క కంటెంట్ తగ్గిందని ఫలితాలు చూపించాయి, ఇది రైలు ఉపరితలంపై Fe మరియు O యొక్క బంధంలో తగ్గుదలని మరియు రైలు ఉపరితలంపై రంగు మార్పు ధోరణికి అనుగుణంగా రైలు యొక్క ఆక్సీకరణ స్థాయిలో తగ్గుదలని సూచిస్తుంది. అదే సమయంలో, గ్రైండింగ్ శిధిలాల దిగువ ఉపరితలంపై O మూలకం యొక్క కంటెంట్ కూడా గ్రైండింగ్ స్టోన్ బలం పెరుగుదలతో తగ్గుతుంది. స్టీల్ రైలు ఉపరితలం అదే గ్రైండింగ్ స్టోన్ మరియు గ్రైండింగ్ శిధిలాల దిగువ ఉపరితలం ద్వారా గ్రౌండ్ చేయబడితే, తరువాతి ఉపరితలంపై O మూలకం యొక్క కంటెంట్ మునుపటి దాని కంటే ఎక్కువగా ఉంటుందని గమనించాలి. శిధిలాలు ఏర్పడే సమయంలో, ప్లాస్టిక్ వైకల్యం సంభవిస్తుంది మరియు అబ్రాసివ్‌ల కుదింపు కారణంగా వేడి ఉత్పత్తి అవుతుంది; శిధిలాల బయటకు వచ్చే ప్రక్రియలో, శిధిలాల దిగువ ఉపరితలం రాపిడి యొక్క ముందు చివర ఉపరితలంపై రుద్దుతుంది మరియు వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అందువల్ల, శిధిలాల వైకల్యం మరియు ఘర్షణ వేడి యొక్క మిశ్రమ ప్రభావం శిధిలాల దిగువ ఉపరితలంపై అధిక స్థాయి ఆక్సీకరణకు దారితీస్తుంది, ఫలితంగా O మూలకం యొక్క అధిక కంటెంట్ ఉంటుంది.

(ఎ) తక్కువ బలం కలిగిన గ్రైండింగ్ స్టోన్ గ్రౌండ్ స్టీల్ రైలు ఉపరితలం (RGS-10)

(బి) మీడియం బలం గల గ్రైండింగ్ రాయితో కూడిన స్టీల్ రైలు గ్రౌండ్ ఉపరితలం (RGS-12.5)

Fig.2. వివిధ స్థాయిల కాలిన గాయాలతో రైలు ఉపరితలాల XPS విశ్లేషణ

Fe2p ఇరుకైన స్పెక్ట్రంలో గరిష్ట ప్రాంత శాతాలు RGS-10, RGS-12.5 నుండి RGS-15 వరకు, Fe2+2p3/2 మరియు Fe2+2p1/2 యొక్క గరిష్ట ప్రాంత శాతాలు పెరుగుతాయని, Fe3+2p3/2 మరియు Fe3+2p1/2 యొక్క గరిష్ట ప్రాంత శాతాలు తగ్గుతాయని చూపిస్తుంది. రైలుపై ఉపరితల దహనం యొక్క డిగ్రీ తగ్గినప్పుడు, ఉపరితల ఆక్సీకరణ ఉత్పత్తులలో Fe2+ కంటెంట్ పెరుగుతుందని, Fe3+ కంటెంట్ తగ్గుతుందని ఇది సూచిస్తుంది. ఆక్సీకరణ ఉత్పత్తుల యొక్క వివిధ భాగాలు గ్రౌండ్ రైలు యొక్క వివిధ రంగులకు కారణమవుతాయి. ఉపరితల దహనం యొక్క డిగ్రీ (నీలం) ఎక్కువగా ఉంటే, ఆక్సైడ్‌లో Fe2O3 ఉత్పత్తుల కంటెంట్ ఎక్కువగా ఉంటుంది; ఉపరితల దహనం యొక్క డిగ్రీ తక్కువగా ఉంటే, FeO ఉత్పత్తుల కంటెంట్ అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది.