О преимуществах применения лопат из рельсовой стали. Рельсы, классификация и требования, предъявляемые к ним
Интервью: Евгений Шур, главный научный сотрудник отделения транспортного металловедения ВНИИЖТа, доктор технических наук
Во ВНИИЖТе приступают к испытаниям новых типов рельсов
– Почему именно сейчас возникла необходимость повысить качество рельсов?
– В последние годы на железных дорогах страны наметился устойчивый рост объёма перевозок, увеличилась грузонапряжённость, введены в обращение длинносоставные и тяжеловесные поезда, принята программа повышения скоростей движения.
В этих условиях железнодорожникам требуются новые, более надёжные рельсы, способные обеспечивать пропуск 700 – 1500 млн тонн грузов в самых тяжёлых условиях эксплуатации без чрезмерного износа и разрушений. Пока они рассчитаны на большинстве участков дорог на пропуск 300 – 700 млн тонн. То есть их ресурс нужно увеличить вдвое, причём в сжатые сроки.
В 2007 году на железных дорогах России было изъято из эксплуатации более 125 тыс. дефектных рельсов. На приобретение и замену вышедших из строя рельсов ОАО «РЖД» затратило в прошлом году более 11 млрд руб. А если учесть, что общая развёрнутая длина наших рельсовых нитей составляет 124 тыс. км, то требования к качеству продукции отечественных металлургических заводов должны быть особенно высоки. Не случайно с 2000 года действует новый стандарт на эти изделия металлургов, ещё более жёсткие требования будут приняты в ближайшее время.
– Что вы предлагаете сделать?
– Прежде всего нужно повысить требования к качеству рельсов, которые металлурги должны изготавливать по самым современным технологиям. Срок их службы требуется повысить как минимум в два раза. Не менее важная задача – увеличение длины цельнокатаных рельсов с 25 до 100 м (за рубежом уже выпускают 150-метровые экземпляры). Ведь чем меньше сварных стыков, тем меньше неприятностей на дорогах. Для этого необходимо быстрее внедрять инновационные технологии, которые позволили бы отечественным металлургам выпускать высококачественную продукцию, ни в чём не уступающую лучшим зарубежным образцам.
Считаю, что пора расширить номенклатуру типов выпускаемых в нашей стране рельсов. Для организации в России высокоскоростного пассажирского движения со скоростями до 350 км/ч необходимы рельсы категории ВС. Для повышения скорости движения пассажирских поездов до 200 км/ч на ряде направлений сети дорог нужны рельсы для скоростного совмещённого движения категории СС. А для магистралей Сибири и Крайнего Севера подходят рельсы повышенной хладостойкости и низкотемпературной надёжности категорий НК и НЭ.
Кроме того, для участков пути с кривыми малых и средних радиусов, где рельсы особенно часто выходят из строя, требуются рельсы повышенной износостойкости и контактной выносливости категории И. Причём все эти изделия должны быть вдвое лучше по качеству и надёжности, чем выпускаемые сегодня. Пока отечественные рельсы уступают продукции мировых лидеров.
В 2007 году на железных дорогах России было изъято из эксплуатации более 125 тыс. дефектных рельсов, вышедших из строя из-за низкого качества стали
– В чём причина такого отставания?
– В начале 70-х годов прошлого века на наших предприятиях внедрили передовую по тем временам технологию термической обработки рельсов. Благодаря этому методу на протяжении двух десятилетий мы выпускали лучшую в мире продукцию. Но затем в связи с начавшимся экономическим кризисом средств на модернизацию производства в нашей стране не выделяли, и зарубежные конкуренты из Японии, Франции и Австрии, освоив прогрессивные технологии, вышли на передовые позиции.
Правда, за последние 10 лет нашим металлургам удалось многое поправить. Отказавшись от выпуска рельсов из мартеновской стали, они начали производить их из непрерывно-литой кислородно-конвертерной стали и электростали. Стали использовать метод непрерывной разливки, применять печи для нагрева заготовок перед прокаткой, вальцетокарные станки с ЧПУ и другие новинки. Причём на улучшение качества рельсов повлияли не только достижения мировых лидеров, но и жёсткие требования ОАО «РЖД», а также большая работа, проделанная учёными ВНИИЖТа и других институтов на металлургических заводах страны по совершенствованию технологий производства транспортного металла.
Хотя импортная продукция пока всё-таки лучше по многим характеристикам – по геометрии, прямолинейности, качеству поверхности и отделки, по твёрдости, прочности и износостойкости.
– Что мешает отечественным заводам выпускать рельсы, не уступающие лучшим мировым аналогам?
– Прежде всего нехватка высококлассного оборудования, а без коренной реконструкции и модернизации заводов успеха наверняка не добьёшься. Другая не менее важная причина – отсутствие конкуренции. Сегодня в России рельсы выпускают только два предприятия – Нижнетагильский и Новокузнецкий металлургический комбинаты, принадлежащие одному владельцу – ООО «ЕвразХолдинг». Но есть надежда, что скоро монополизму на этом рынке придёт конец. В ближайшие годы высококачественные рельсы начнут производить на Челябинском металлургическом комбинате, где для этого построят специальный цех и установят самое современное оборудование. Кроме того, по соседству с заводом решено разместить крупное рельсосварочное предприятие, где из выпускаемых 100-метровых рельсов будут сваривать 800-метровые плети для бесстыкового пути. Важно также стимулировать заводы, закупая более долговечные рельсы по более высокой цене.
Важно организовать серийный выпуск рельсов нового типа. Для этого нужно осуществить переход металлургических комбинатов на прокатку рельсов в универсальных плетях, внедрить технологию гидросбива окалины, установить оборудование автоматического контроля отсутствия дефектов и прямолинейности рельсов, повысить степень компьютеризации всего производственного процесса.
– Какие разработки учёных сейчас осваивают металлурги?
– Для длительной эксплуатации в условиях больших осевых нагрузок, высокой грузонапряжённости и кривых участков пути наиболее подходят рельсы с повышенным до 0,83 – 1,0% содержанием углерода в стали. Испытания на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа и опытная эксплуатация на Южно-Уральской, Октябрьской и Горьковской железных дорогах показали, что их ресурс существенно выше, чем у обычных образцов. Основываясь на полученных результатах, отечественные металлургические комбинаты уже начинают выпускать такие рельсы, правда, пока небольшими партиями. Кстати, данная марка стали, названная «заэвтектоидной», создана учёными и металлургами нашей страны, а вот широкое применение она почему-то пока нашла только за рубежом.
По нашему мнению, дальнейшее повышение работоспособности рельсов возможно также при переходе на новую структурную основу стали. Из двух возможных вариантов (мартенсит и бейнит) специалисты отдают предпочтение бейниту. В настоящее время наши металлурги уже разработали низколегированную рельсовую сталь с бейнитной структурой, позволяющей увеличить прочность металла с одновременным понижением содержания углерода, что, в свою очередь, положительно отразится на его стойкости к термомеханическим повреждениям. Проведённые лабораторные и стендовые испытания дали обнадёживающие результаты. Теперь новый тип рельсов предстоит обкатать на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа в Щербинке.
Беседовал Александр Давидьянц
Современный железнодорожный транспорт не похож на тот, что был 100 лет назад. Скорость поездов с того времени увеличилась почти в 5 раз, а грузоподъемность в 8-10. Такие количественные изменения не могли не затронуть и рельсы, по которым перемещается локомотив. Их износостойкость, прочность и твердость также достигли нового уровня своих значений. В нынешнее время рельсовая сталь обладает целом рядом функциональных особенностей.
Химический состав
Рельсовая сталь - это группа сталей, которых объединяет общий способ применения. А именно, изготовление рельсовых путей сообщения для железнодорожного транспорта. В основе фазовой структуры сплава лежит мелко игольчатый перлит. Для выплавки металла используют либо конверторные, либо обычные дуговые сталеплавильные печи.
Рельсовые марки стали подразделяются на 2 группы в зависимости от вида применяемых раскислителей:
- В 1-ую группу входит сталь, раскисленная ферромарганцем или ферросилицием.
- Вторая - включает в себя раскислители на основе алюминия. Металл 2-ой группы является предпочтительней, т.к. содержит в себе меньший процент неметаллических включений.
Химический состав рельсы полностью регулируется государственным стандартом ГОСТ Р 554 97- 2013. Согласно ему, помимо основного компонента железа, сплав должен включать в себя следующий набор элементов:
- Углерод (0,71-0,82%) является базовой составляющей любой стали. Главное назначение углерода - это увеличение механических характеристик стального сплава. Происходит это за счет связывания молекул железа частицами углерода, в результате чего образуются более крупные, твердые и одновременно прочные молекулы карбидов железа. К тому же углерод позволяет стали дополнительно упрочняться при воздействии на нее повышенной температуры. Таким образом, твердость и предел прочности рельс может быть увеличен еще на 100%.
- Марганец (0,25-1,05%) способствует улучшению механических свойств рельсы. Благодаря его добавлению в состав удается увеличить значение ударной вязкости в среднем на 20-30%. Твердость и износостойкость также повышаются. Но в отличие от углерода, изменение данных показателей происходит без ухудшения его пластичных свойств, что играет не мало важную роль для технологичности рельсовой стали
- Кремний (0,18-0,40%) удаляет остатки кислорода, улучшая тем самым внутреннюю кристаллическую структуру. Снижает вероятность риска образования ликвации - химической неоднородности сплава по своему химическому составу. Все это дает возможность увеличить долговечность железнодорожного пути в 1,3-1,5 раза.
- Ванадий (0,08-0,012%) ответственен за контактную прочность рельсы. При добавлении его в сплав он сразу же связывается углеродом, образовывая карбиды ванадия. Данное соединение имеет повышенную износостойкость и плотность, тем самым увеличивая нижний порог предела выносливости сплава.
- Азот (0,03-0,07%) относится к группе вредных примесей. Его отрицательное воздействие заключается в нейтрализации легирования стали ванадием. Т.е. вместо карбидов образуются нитриды ванадия. Они обладают низкими значениями механических свойств. Не способны термоупрочняться. В общем, сводят дорогостоящее легирование ванадием на нет.
- Фосфор (до 0,035%) входит в группу нежелательных элементов в составе. Его главный отрицательный эффект - это повышение их хрупкости. Железнодорожное полотно обладает достаточной твердостью, но при этом не имеет должного значения прочности. Все это приводит к высокой вероятности образования трещин и последующему разлому рельсы.
- Сера (до 0,045%) снижает технологические параметры стали. Податливость сплава во время его горячей обработки давлением резко падает. Возникает повышенный риск образования трещин. Рельсы, полученные из такой стали, отправляются в брак по причине обладания повышенной хрупкостью.
В зависимости от содержания серы и фосфора рельсовые стали подразделяются 2 сорта. Первый сорт имеет в своем составе меньший процент данных вредных примесей. Он более предпочтителен и применяется на более ответственных участках железнодорожного пути.
Механические свойства
Рельсовые марки стали отличаются повышенной стойкостью к циклическим нагрузкам. Их предел прочности в зависимости от марки колеблется в пределах от 800 до 1000 МПа. Деформироваться рельсовая сталь начинает в промежутке от 600 до 810 МПа. Опять же, это зависит от того соотношения легирующих элементов в составе стального сплава
Сталь хорошо справляется с ударной нагрузкой. Значение ударной вязкости составляет 2,5 кг/см2. Твердость сплава находится в прямой зависимости от качества проведения термической обработки. Объемная закалка способно увеличить данный параметр до 60 единиц по шкале Роквелла.
Рельсовая марка обладает умеренной пластичностью. Относительное сужение для нее равняется 25%, что позволяет прокатывать рельсы горячим способом. Предварительно нагрев их до температуры 900-1000 ºC.
Применение и марки рельсовой стали
Как уже было сказано ранее, основное назначение данного металла — это изготовление рельс железнодорожного пути. Ниже приведен список тех марок, которые наиболее активно применяются для этой цели:
- Сталь 76. Одна из наиболее востребованных марок в производстве рельс. Основное назначение - изготовление рельс типа РП50 и РП65, которые применяется преимущественно при прокладке железнодорожных путей промышленного транспорта с широкой колеёй.
- Сталь 76Ф. От вышеописанной стали ее отличает дополнительное содержание ванадия в своем составе. Рельсы данной марки обладают большим ресурсом работы - способны пропускать через себя большее количество локомотивов.
- Сталь К63. Данная марка используется при изготовлении крановых рельс. Она дополнительно легирована 0,3% никеля. Металл помимо оптимальной прочности, обладает несколько лучшим значением коррозионностойкости.
- Сталь К63Ф. Рельсы, изготовленные из данной марки, отличаются большей циклической прочностью за счет добавления в их состав вольфрама.
- Сталь М54. Имеет повышенное содержание марганца. Применяется для производства стыковочных рельс-накладок.
- Сталь М68. Используются при прокладке путей верхнего строения.
Рельсовая марка стали сегодня является одним из ключевых материалов, применяемых при изготовлении железнодорожного полотна. Это стало благодаря оптимальным значениям механических характеристик и, что не менее важно, низкой стоимостью такого рода рельс. Но до сих пор, процесс по поиску оптимального химического состава стали данной группы продолжается. Кто знает какие решения будут приняты через год, и как они повлияют на долговечность железнодорожных путей.
До середины 1990-х годов железные дороги США покупали улучшенные рельсы с закаленной головкой у зарубежных поставщиков, которые тогда были единственными изготовителями этой продукции. Однако с 1994 г., когда выпуск рельсов из высококачественной стали освоила компания Pennsylvania Steel Technologies (PST) на перестроенном заводе в Стилтоне, модернизация которого обошлась в 40 млн. дол., ситуация начала меняться. Примеру PST в 1996 г. последовала компания CF&I Steel на реконструированном заводе в Пуэбло.
Сначала она стала изготавливать рельсы с объемнозакаленной головкой типа DHH 370 (цифра обозначает твердость стали в единицах по Бринеллю), а в 1997 г. перешла на рельсы типа DHH 390. Повышение качества рельсовой стали с доведением ее твердости до 390 ед. по Бринеллю достигнуто благодаря сотрудничеству с японской компанией Nippon Steel, позволившему использовать технологию этой компании, являющейся крупнейшим в мире изготовителем рельсов. Согласно техническим требованиям Американской инженерной железнодорожной ассоциации (AREA), твердость рельсов должна быть не ниже 341 ед. по Бринеллю, так что CF&I превысила этот показатель на 14 %. Еще одним изготовителем улучшенных рельсов в США в ближайшем будущем может стать компания Stafford Rail Steel. В настоящее время железные дороги Северной Америки считают выпускаемую в США рельсовую сталь самой лучшей.
Иностранные компании продолжают выпускать рельсы высокого качества, которые отличаются от изготовляемых в США в основном содержанием серы. В Северной Америке в рельсовой стали допускается существенно большее содержание серы, поскольку, как полагают, она снижает вероятность образования водородных флокенов. За рубежом, в частности в Японии, стремятся уменьшить содержание серы, так как считают, что она с течением времени способствует образованию вертикальных усталостных трещин в головке и ускоряет волнообразный износ вследствие возникновения разрывов между включениями серы. Содержание серы в рельсовой стали представляет предмет ведущейся до настоящего времени дискуссии. Сторонники большего содержания серы утверждают, что ее недостаток может повысить риск водородного охрупчивания, если не контролировать содержание водорода в стали. Сторонники меньшего считают, что внедрение новых технологий, таких, как индукционное перемешивание и вакуумная дегазация, устраняет необходимость в присутствии серы. В любом случае в Северной Америке, по мнению специалистов-металлургов, положение в области рельсовой стали можно считать беспрецедентно благоприятным.
Однако в то время как сталь твердостью 350- 400 ед. по Бринеллю удовлетворяет требованиям современных железных дорог с точки зрения использования для изготовления рельсов, укладываемых на перегонных и станционных путях, для особых мест пути, таких, как стрелочные переводы и глухие пересечения, требования иные. Так, для крестовин нужна рельсовая сталь твердостью 450- 500 ед. по Бринеллю.
В настоящее время преобладает мнение, что перлитная рельсовая сталь для работы при больших осевых нагрузках, по всей видимости, не подходит. Даже если ее твердость удастся повысить до требуемой величины, перлитная микроструктура может обеспечить доведение показателя по Роквеллу только до С-40, так как далее возрастает риск разрушения. Показатель от С-40 до С-45 по Роквеллу может дать проблематичная смесь перлитной и бейнитной структур. В зоне С-45- С-50 желательный результат возможен при преимущественно бейнитной структуре(таб.3.1). Бейнит гораздо тверже перлита и обеспечивает лучшую сопротивляемость износу.
Таблица 3.1 - Химический состав рельсов в Америке
Институт штата Орегон совместно с AAR провел исследования, показавшие наличие двух подходов к получению бейнитной микроструктуры. Один из них предполагает изотермическую обработку обычной углеродистой рельсовой стали до твердости порядка С-45- С-50 по Роквеллу. При другом подходе используется углеродистая сталь с пониженным количеством углерода, повышенным кремния, хрома, марганца, средним молибдена и небольшим содержанием бора. После закалки в воде низкоуглеродистая сталь становится весьма прочной и относительно вязкой. Исследования подтвердили многообещающие качества бейнитных сталей, причем последние достижения в технологии изготовления сделали их выпуск коммерчески целесообразным. При предварительных испытаниях рельсов из бейнитной и из улучшенной стали с закаленной головкой оказалось, что бейнитная сталь с низким содержанием углерода лучше поддается сварке. При испытаниях непосредственно в рельсовой колее бейнитная сталь также показала лучшие результаты, чем улучшенная.
Высокая прочность бейнитной стали обеспечивает ее хорошую сопротивляемость выкрашиванию и отслаиванию, а также гораздо лучшие усталостные характеристики. Поскольку такая сталь дороже, на будущее запланировано улучшить экономические показатели. Еще более благоприятными станут физические характеристики рельсовых сталей следующего поколения. Провели сравнительные испытания новой бейнитной стали марки J9 и аустенитной марганцовистой стали (AMS) в лабораторных условиях на свариваемость, износ и деформацию. Результаты этих испытаний оказались успешными. Проведенные примерно в то же время испытания на моделях в университете штата Иллинойс позволили сравнить указанные стали в условиях контакта при качении колеса по рельсу. Полученные результаты подтвердили явное преимущество стали J9 по сроку службы перед сталью AMS.
В статье мы расскажем Вам о 8 главных технических моментах, связанных с применением рельсов на железной дороге:
2. Рельсы в разных странах
4. Рельсовые плети
5. Износ рельсов и методы его предотвращения.
6. Химический состав
7. Заключение
Итак, начинаем!
1. Понятие о рельсах и их свойства
Рельсы - основной элемент верхнего строения пути, представляющий собой стальные балки, которые укладываются на шпальную или другие опоры. Назначение рельсов: принятие и передача нагрузки от колес подвижного состава на подрельсовые опоры и направляют колеса подвижного состава; также выступают электрическими проводниками на участках с автоблокировкой и электротягой.
Образуют рельсы обычно двух-ниточный путь, но иногда допускается использование одного рельса.
Соединение происходит двумя способами: специальными скреплениями, либо сваркой (бесстыковой путь).
Свойства, которыми должны обладать рельсы:
1. Достаточная прочность (за счет стали)
2. Большая инертность и сопротивляемость
3. Долговечность
v Высокая твердость
v Износостойкость
v Вязкость
4. Высокая контактно-усталостная выносливость.
Известны рельсы, такие как уголковые, грибовидные, двухголовые, широкоподошвенные. Последние из них используются в настоящее время повсеместно во всем мире.
Чугунные и железные рельсы устарели, их сменили до нашего времени стальные.
2. Рельсы в разных странах
Различия укладки в путь рельсов России и некоторых других стран (указаны в таблице 1) достаточно существенны и подразумевают использование в определении мощности таких характеристик, как:
Масса 1 погонного метра, выраженного в кг,
Качество рельсовой стали.
Таблица 1.
|
Страна |
Вагонные осевые нагрузки, тс/ось |
Тип рельса |
Масса рельса, кг/м |
|
Россия |
23,5 - 24 |
Р65 |
64.72 |
|
США, Канада |
30-35 |
65,53 - 69,4 |
|
|
Европа |
22,5 - 25 |
UJC 60 |
60,34 |
3. Эволюция длин и переход к рельсовым плетям
С течением времени в мировом масштабе проводилось увеличение длины рельсов. Небольшой экскурс в историю по так называемой «эволюции» рельсовых длин:
Россия: в XIX веке укладывали рельсы длиной 5,49 м, затем 10,67 м. Более поздние периоды были отмечены удлинением до 12,5 м, позже - 25 м.
США: вначале применялась длина 11,89 м, позже она удвоилась и стала равняться 23,78 м.
Западная Европа. Австрия, Германия: длина в 15 м также удвоилась до 30 м;
Англия, Франция, Италия, Швейцария: увеличение с 18до 36 м.
Такая тенденция связана со стремлением уменьшить количество стыков, т.к. они сокращают эффективность движения. Поясним: в стыковой зоне образуется добавочное динамическое воздействие на путь, по которому движется состав, несмотря на наличие элементов соединения стыков, таких как накладки, болты, костыли и другие крепежные изделия. Поэтому постепенно стали переходить на рельсовые плети. О них мы и поговорим в пункте 4.
4. Рельсовые плети.
В настоящее время повсеместно внедряется бесстыковой путь, представляющий собой сварные плети длиной от 250 до 800 м, между ними уложены 3- 4 уравнительных рельса длиной каждый по 12,5 м.
Со временем уравнительные рельсы стали не нужны, сварные плети прошли этап удлинения до 3 км (ранее этот отрезок пути - так называемый блок-участок - включал 4 уравнительных рельса).
В настоящее время распространен бесстыковой путь без использования уравнительных рельсов. здесь имеет место два варианта конструкции:
Блок-участки рельсовых плетей в стыковой зоне соединяются электроизолирующими накладками,
Сварка плетей от станции до станции. В этом случае образуются непрерывные сварные плати, путем электроконтактной или газопрессовой сварки на РСП (рельсосварочных предприятиях).
5. Износ рельсов и методы его предотвращения.
Как любой элемент рельсового пути, рельсы подвержены износу, то есть снижению его рабочих свойств, как то:
Коррозия подошвы,
Износ головки,
Поверхностные и внутренние дефекты в самом металле.
Всё это ведет к уменьшению максимально допустимой нормативной наработке тоннажа, пропускаемого по рельсовой нити. В России данные параметры тоннажа вариьируются в диапазоне 600-700 млн тонн брутто на пямых участках железной дороги, а также кривых с R >1000 м; на кривых - 300м < R < 1000м - тоннаж составляет 150-350 млн тонн брутто.
Выделяют технические мероприятия, проводимые для поддержания служебных свойств рельсов и продления их срока службы:
v Периодическое выравнивание головки посредством шлифовки, фрезерования либо срожки поверхности головки с ликвидацией волнообразного износа. Он характерен, когда рельсы испытывают воздействие колёс подвижного состава периодично с чередованием максимальной и минимальной нагрузок.
v Профильная шлифовка рельсов, с помощью поездов со специальным оборудованием. Они формируют ремонтные профили головки.
v Лубрикация, т.е. дозированная смазка боковой рабочей грани наружных рельсов в кривых R <500-600 м с применением лубрикаторов. Они могут быть стационарными, либо установленными на вагонах, дрезинах, локомотивах.
v Замечен факт, что рельсы можно практически полностью восстановить, уменьшим боковой износ (чуть ли не до нуля), благодаря крайне обильной смазке.
6.Химический состав рельсов.
Определяет качество рельсовой стали. В таблице 2 приведены химические элементы и свойства, влияющие на этот показатель.
Таблица 2.
|
Химический элемент |
Влияние на качество рельсовой стали |
|
Углерод, С |
Увеличение прочности при изгибе Увеличение твердости Увеличение износостойкости |
|
Марганец , Mn |
Увеличение твердости Увеличение износостойкости Увеличение вязкости |
|
Кремний , Si |
Увеличение твердости Увеличение износостойкости |
|
Фосфор , P |
Большое содержание фосфора вредит рельсам при низких температурах. Они становятся хрупкими |
|
Сера , S |
Большое содержание фосфора вредит рельсам при низких температурах. Они становятся красноломкики (при прокате рельсов образуются трещины) |
|
Мышьяк, As |
Повышение усталосной прочности Повышение ударной вязкости Незначительное уменьшение твердости Незначительное уменьшение износостойкости |
|
Ванадий, титан, цирконий V, Ti, Zr |
Микрорегулирующие и модифицирующие добавки, улучшающие структуру и качество стали |
Заключение
Тенденции в жд отрасли таковы, что как в России, так и за рубежом идет разработка рельсов без металлических включений, с низким уровнем остаточных напряжений (после проката и правки на заводе), также обладающих прочностными характеристиками, которые исключают появление дефектов контактно-усталостного происхождения.
Если у Вас возникла необходимость в покупке рельсов, как новых, так и с износом, обращайтесь к нам! Мы всегда рады помочь с выбором и поставкой товара.
ООО «УралВнешТоргЭкспорт» - надежный поставщик в сфере поставок жд материалов. Мы ценим Ваше время и готовы поставлять лишь качественную продукцию.
Звоните, пишите нам! Проконсультируем и ответим на возникшие вопросы. Наши контакты указаны
Введение
Рельсовая сталь - это углеродистая легированная сталь, которая легируется кремнием и марганцем. Углерод дает стали такие характеристики, как твердость и износостойкость. Марганец увеличивает эти качества и повышает вязкость. Кремний также делает рельсовую сталь более твердой и износостойкой. Рельсовую сталь может стать еще качественнее с помощью микролегирующих добавок: ванадия, титана и циркония.
Широкий спектр требований, предъявляемых в связи с этим к качеству железнодорожных рельсов, требует совершенствования технологических процессов, разработки, опробования и внедрения новых технологий и использования прогрессивных процессов в области производства рельсов.
Действующая на отечественных металлургических комбинатах технология производства железнодорожных рельсов обеспечивает необходимое качество и стойкость продукции. Однако в силу ряда причин рельсовая сталь в Российской Федерации выплавляется в мартеновских печах, что ограничивает технологические возможности металлургов для существенного и резкого повышения качества стали, используемой для производства рельсов.
Основной причиной малой распространенности производства рельсов из электростали является целевая направленность строительства современных электросталеплавильных цехов с печами большой емкости на утилизацию региональных ресурсов скрапа и обеспечение регионов металлопродукцией промышленного и строительного назначения. При этом достигаются достаточно высокая экономическая эффективность и конкурентоспособность.
Общая характеристика рельсовых сталей
Производство рельсов в нашей стране составляет около 3,5 % от общего производства готового проката, а грузонапряженность железных дорог в 5 раз выше, чем в США, и в 8...12 раз выше, чем на дорогах других развитых капиталистических стран. Это налагает особо высокие требования к качеству рельсов и стали для их изготовления.
Рельсы подразделяют:
По типам Р50, Р65, Р65К (для наружных нитей кривых участков пути), Р75;
Наличию болтовых отверстий: с отверстиями на обоих концах, без отверстий;
Способу выплавки стали: М - из мартеновской стали, К - из конвертерной стали, Э - из электростали;
Виду исходных заготовок: из слитков, из непрерывно-литых заготовок (НЛЗ);
Способу противофлокенной обработки: из вакуумированной стали, прошедшие контролируемое охлаждение, прошедшие изотермическую выдержку.
Химический состав рельсовых сталей представлен в таблице 1 в марках стали буквы М, К и Э обозначают способ выплавки стали, цифры - среднюю массовую долю углерода, буквы Ф, С, X, Т - легирование стали ванадием, кремнием, хромом и титаном соответственно.
Таблица 1 - Химический состав рельсовых сталей (ГОСТ 51685 - 2000)
Рельсы железнодорожные широкой колеи типов Р75 и Р65 изготовляют по ГОСТ 24182-80 из мартеновской стали М76 (0,71... 0,82 % С; 0,75...1,05 % Mn; 0,18...0,40 % Si; < 0,035 % Р и < 0,045 % S), и более легкие типа Р50 - из стали М74 (0,69...0,80 % С). После горячей прокатки все рельсы подвергают изотермической обработке для удаления водорода с целью устранения возможности образования флокенов. Рельсы поставляют для эксплуатации на железных дорогах незакаленными (сырыми) по всей длине и термоупрочненными по всей длине. Концы сырых рельсов подвергают поверхностной закалке с прокатного нагрева или с нагрева ТВЧ. Длина закаленного слоя от торца рельса 50...80 мм, а твердость закаленной части IIB 311...401. Сырые рельсы из стали М76 должны иметь ов > Ј 900 МПа и 5 > 4%. Технология изготовления рельсов должна гарантировать отсутствие в них вытянутых вдоль направления прокатки строчек неметаллических включений (глинозема) длиной более 2 мм (группа I) и более 8 мм (группа II), так как подобные строчки служат источником зарождения трещин контактной усталости в процессе эксплуатации.
Высокая грузонапряженность железных дорог привела к тому, что работоспособность сырых нетермоупрочненных рельсов перестала удовлетворять требованиям тяжелой работы сети железных дорог.
Дальнейшее повышение эксплуатационной стойкости термически упрочненных рельсов может быть достигнуто легированием рельсовой стали. Перспективным является легирование углеродистой рельсовой стали небольшими добавками ванадия (-0,05 %), применение легированных сталей типа 75ГСТ, 75ХГМФ и др., а так же применение термомеханической обработки.
