Сравнивая эти технологии термоупрочнения, следует отметить, что с точки зрения получения рельсов с высокими эксплуатационными свойствами, термообработка с использованием тепла прокатного нагрева является наиболее оптимальным вариантом.
Описание рельсовых сталей
Комплекс может применяться при укладе верхнего строения бесстыкового пути на железной дороге, при строительстве линий метро, высокоскоростных участков железнодорожного пути пригородного и междугороднего сообщения.
Кроме того, ее применяют для производства лопат. Обычно, при продаже таких лопат, продавец с гордостью упоминает о том, что она сделана именно из рельсовой стали, выставляя сей факт неоспоримым преимуществом. Но действительно ли эта сталь так хороша, или это коммерческая уловка недобросовестных продавцов, придуманная, чтобы продать залежавшийся товар? Действительно, будет логичным предположить, что рельсовая сталь превосходит простые конструкционные стали, из которых делают уголки, арматуру, трубы и другие изделия, ведь рельсы регулярно подвергаются очень высоким нагрузкам.
По ним ежедневно проезжают железнодорожные составы весом в несколько тысяч тонн. Согласно этому ГОСТу существует несколько разновидностей рельсовой стали, которая применяется в зависимости от различных факторов, но все эти марки объединяет один показатель — содержание углерода во всех этих сталях одинаковое. Именно этот элемент и интересует нас в первую очередь, так как именно от него в большей степени зависит твердость, а для ножа эта характеристика является очень важной.
Результаты обработки рельсов по предлагаемому и известному способам приведены в табл. В табл. Из приведенных данных следует, что после обработки по предлагаемому способу существенно повышается твердость поверхности катания и на глубине 16 мм от поверхности катания рельса.
Формула изобретения 1. Способ закалки рельсов из углероди- стых сталей, включающий объемный нагрев до температуры аустенитизации и охлаждение в масле с созданием в зоне расположения головки рельса кавитации, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости рельсов, кавитацию создают в период диффузионного превращения переохлажденного аустенита 2 Способ по п.
Ванадий немедленно вступает в реакцию с углеродом и образует с ним прочную химическую связь профессионалы выделяют различные карбиды ванадия. Классификация этих карбидов — целая отдельная тема. Куда важнее то, что они обеспечивают оптимальные показатели износостойкости и плотности.
Как следствие, минимальная выносливость сплава возрастает. Это уже не сознательно вводимый компонент, а вредная примесь. В присутствии азота ванадий не может качественно легировать сталь. Вместо этого образуются вещества с низкими механическими свойствами. Термическое упрочнение оказывается невозможно.
Этот неметалл понижает хрупкость готового изделия, что грозит растрескиванием и даже последующим разрушением рельсовых путей. Ее присутствие грозит падением технологических характеристик материала. При горячей обработке сернистой стали она оказывается неподатлива, растет и опасность появления трещин. Почти все рельсы такого происхождения бракуются при сколько-либо тщательном техническом контроле. На самые загруженные пути отпускают рельсы с наименьшей концентрацией фосфора и серы.
Основные свойства Среди ключевых характеристик марок стали для железной дороги обязательно стоит назвать особенную стойкость к циклически прилагаемым нагрузкам. Абсолютный предел прочности у разных типов металла варьируется от 800 МПа до 1 ГПа. Но первые признаки разрушения материала обнаруживаются уже в диапазоне от 600 до 810 МПа. Конкретные показатели зависят от вводимых улучшающих добавок и усталости конкретного образца. Структура рельсового сплава идеально отвечает требованиям защиты от ударных нагрузок.
Вязкость при соударении с другими телами будет равна 2,5 кг на 1 кв. Показатель твердости по Роквеллу в значительной мере зависит от уровня термообработки. Если выполнить объемную закалку как следует, можно поднять этот показатель до 60 базовых единиц. Длина железнодорожных путей достигает десятков и даже сотен километров. Потому особое значение для их использования приобретает коэффициент температурного расширения.
У качественного продукта, соответствующего нормам ГОСТ, такой показатель принимается равным 0,00001118. В отношении материала могут действовать разные стандарты, выбираемые с учетом химического состава сплава. При разборе механических свойств надо обязательно упомянуть умеренную пластичность.
Какой металл используют для рельсов?
Было испытано 3 опытных рельса с различной длительностью охлаждения закалки, Все рельсы подвергались отпуску при 450 С в течение 2 ч. Ролики вырезались из головки рельса параллельно поверхности катания,Колесные ролики вырезались иэ серийного колеса также параллельно поверхности катания с различной глубиной по ободу,В табл,5 приведены результаты испытаний на износ роликов, вырезанных из рельсовых сталей с глубины 10 мм от поверхности катания при качении с поперечным проскальзыванием в паре с колесными сталями,В табл. Рельсовые ролики, ролики вырезанные с глубины 20 мм, испытывались в паре с колесными, вырезанными с глубины 30 мм твердость 270-290 НВ. Рельсовые ролики, вырезанные непосредственно с поверхности, испытывались в паре с колесными, вырезанными на глубине 10 мм от поверхности катания твердость 310-325 Н В. Из таблиц можно видеть, что износостойкость опытных рельсов выше, чем стандартных как у поверхности, так и на глубине, На поверхности опытных рельсов имеется слой сорбита отпуска с зернистым перлитом. Износостойкость зернистых структур, как известно, ниже чем пластинчатых структур, имеющих ту же твердость. Поэтому поверхностный слой опытных рельсов обрабатывался на большую твердость, чем у стандартных 390-400 НВ вместо 380 НВ и, соответственно, имел более высокую дисперсность сорбита.
При этом износостойкость не только не снизилась, но и была выше на 12даже в паре с более твердыми колесными роликами. Результаты испытаний, приведенные в табл, 2-6, а также вышеуказанные пояснения и расчеты доказывают, что предложенный способ термической обработки рельсов имеет ряд преимуществ по сравнению с известными аналогами, используемыми как в СССР, так и за рубежом, а именно предложенный способ можно применять при массовом производстве в автоматическом режиме, он исключает коробление, повышает механические и эксплуатационные свойства рельса, 56 1. Патент Японии Ь. Патент Японии М. Авторское свидетельство СССРч". Патент Австрии М.
Ос;втехнологии производства железнсдорож.
Такой способ способствует снижению себестоимости конечного продукта, однако не позволяет добиться высокой чистоты сплава. Во втором случае удаление кислорода, серы и фосфора осуществляют с применением алюминия — благодаря высокой степени очистки такую продукцию обычно используют при прокладке железнодорожных путей на сложных или несущих повышенную нагрузку участках. Марки рельсовой стали и их особенности Предъявляемым к материалу требованиям соответствует много марок стали, однако наиболее востребованы только некоторые из них. Основные особенности рельсовой стали марки 76 — доступность и универсальность применения. Относительным недостатком является плохая свариваемость.
Такой сплав приобретает более высокие механические свойства, а изготовленные из него рельсы способны выдерживать высокие нагрузки и могут применяться при укладке путей, предназначенных для перемещения промышленного транспорта. Такой металл применяют для изготовления соединительных накладок и других элементов.
Твердость головки рельсовой пробы с исходной структурой зернистого перлита распределяется равномерно по сечению с наличием зоны на глубине до 8 мм повышенной твердости 41,5-38,5 HRCЭ со структурой троостита, в котором межпластиночное расстояние составляет 0,2 мкм. Структура этого слоя состоит из сорбита с межпластиночным расстоянием 0,6-0,8 мкм, переходящего на большей глубине в исходную структуру зернистого перлита. Для рельсовой пробы без предварительной термической обработки с исходной структурой пластинчатого перлита область повышенной твердости располагается на меньшей глубине, а структура закаленного слоя при аналогичной твердости состоит из троосто-сорбита с несколько большим межпластиночным расстоянием, равным 0,6 мкм.
Пробы с исходной структурой пластинчатого перлита в состоянии прокатки после окончательной термической обработки с нагревом ТВЧ имеют меньшие механические свойства и твердость.
Затем слитки, доставленные к блюмингам на специальных тележках, пропускаются через валки верхними концами вперед; здесь слитки 4 раза сильно обжимаются медленно вращающимися валками. Для удаления загрязненного металла головной и хвостовой концы блюмса обрезаются; блюмс делится на две части, из которых каждая в свою очередь делится на два, три или четыре рельса, в зависимости от длины и поперечного сечения профиля, для которого они предназначаются. Одно время на большинстве рельсопрокатных заводов входило в систему допускать охлаждение блюмсов до температуры окружающего воздуха и затем, перед прокаткой рельсов, снова их нагревать. При условии, если сталь вполне доброкачественная, слиток однороден, блюмсы должным образом подготовлены, качество рельсов будет зависеть еще от правильного выполнения прокатки, являющейся последней стадией изготовления рельсов. При постепенном обжатии металла в процессе многократного пропуска его через валки получается хорошо промешанная, мелкозернистая сталь; при этом последние 5—6 раз прокатка производится на медленно вращающихся валках.
На основании опыта различных металлургических заводов установлено, что для обжатия слитка до окончательного профиля рельса требуется прокатать его от 18 до 30 раз; на долю блюминга и рельсопрокатного стана приходится приблизительно по одинаковому количеству проходов рельсов через валки. Железнодорожники обычно предпочитают большее количество проходов при соответственно меньшем обжатии сечения после каждого прохода рис. Внутренний вид рельсопрокатного цеха металлургического завода Гэри Gary Американской стальной корпорации Маркировка рельсов. Данные, касающиеся веса и типа рельса, рода стали, завода-изготовителя, месяца и года прокатки наносят на одну сторону шейки рельса в виде выпуклых букв; буквы выкатываются нижними валками при последнем проходе рельса. К клейму добавляются также буквы, указывающие на то, что рельсы изготовлены из стали со средним содержанием марганца с применением регулируемого охлаждения, что они подвергались термической обработке и что концы их закалены. Поскольку после разлива стали порядковые номера плавок и слитков сохраняются, то на рельсах указывают также номер плавки и слитка.
Эти данные выбивают на клеймовочном станке на противоположной стороне шейки, пока рельс еще находится в горячем состоянии. Слитки прокатываются головными концами вперед; рельсы последовательно маркируются буквами А, В, С, D и т. Распиловка рельсов. После окончания прокатки, пока сталь еще не остыла, прокатанную полосу разрезают на куски нужной длины. Обычно пилы располагают так, что они могут одновременно отрезать несколько рельсов. Должен быть предусмотрен соответствующий припуск в длине рельсов, так как после снижения температуры рельса с температуры прокатки до температуры окружающего воздуха длина его уменьшится.
Указанный припуск на усадку составляет около 4,76 мм на 305 мм. Предварительный изгиб рельсов. Следующая операция заключается в пропуске рельсов через ряд роликов, изгибающих рельсы так, чтобы после охлаждения их до температуры окружающего воздуха они оказались совершенно прямыми. Без этой операции большее отношение объема охлаждаемого металла к его поверхности в головке рельса по сравнению с подошвой что обычно имеет место для большинства сечений рельсов , в сочетании с несколько более высокой окончательной температурой головки, привело бы при охлаждении к изгибу рельса на головку. Степень предварительного изгиба рельса зависит от его сечения. Для предупреждения расплющивания металла и вдавливания в поверхность катания головки заусенцев, образующихся при распиловке рельсов, машина для изгиба рельсов снабжается специальными устройствами, не допускающими попадания роликов на концы рельсов.
После прохождения этой стадии изготовления мартеновские рельсы подвергаются регулируемому охлаждению и термической обработке, целью которых является улучшение структуры металла и повышение износостойкости рельсов. Хотя в этой области и проводились обширные исследования в течение довольно длительного периода, но только в 1935 г. Однако в небольших количествах рельсы с регулируемым охлаждением начали выпускать уже с 1931 г. Другим способом охлаждения рельсов является выдерживание их на стеллажах. Охлаждение рельсов на стеллажах. Способ охлаждения рельсов на стеллажах после предварительного изгиба их начали применять сразу же после появления рельсов из мартеновской стали.
Согласно этому методу рельсы кладут боком на большие решетки на равном расстоянии один от другого; в некоторых случаях для равномерного охлаждения рельсов решетки покрывают и огораживают. Когда температура рельсов достигает температуры рекристаллизации, рельсы перевертывают и они продолжают охлаждаться до температуры окружающего воздуха.
Похожие статьи
- Похожие статьи
- Похожие презентации
- Из рельсовой стали получаются лучшие ножи? Вся правда от ножедела
- Кратко о технологии обработки стали
- Дифференцированная термообработка рельсов воздушным способом по технологии "ТЭК"
- Способы закалки рельсовой стали
Термическая обработка рельсовой стали
Вытас- кивающим устройством через боковое окно рельсы по одному извлекаются из печи, кантуются на подошву и устанавливаются на рольганг -4 перед зака- 79 лочной машиной -5. Время нахождения рельсов в печи составляет 45-55 мин. Перед загрузкой рельсов в закалочную машину каждый рельс проходит термоправку. Технологически эта операция состоит в подстуживании подош- вы на обоих концах рельса с тем, чтобы повысить ее сопротивление дефор- мации и уменьшить коробление в вертикальной плоскости, которые проис- ходят при охлаждении в масле за счет более быстрого охлаждения подошвы по сравнению с массивной головкой. Длина зоны подстуживания 980 мм, время охлаждения 7-9 с, при этом подошва охлаждается водовоздушной сме- сью с помощью брызгала щелевой конструкции. При движении рельса по рольгангу к закалочной машине центральная зона подошвы охлаждается в течение 14,5 с Закалочная машина состоит из вращающего пустотелого барабана -1 длиной 28 м.
На барабане смонтировано шесть 12-ти лучевых звездочек рис. На конце каждого луча подвешена каретка с роликами -2. Барабан со звездочками и каретками установлен внутри бака -4, заполенного маслом. Закаленные рельсы на крытом стеллаже -6 см.
В связи с этим специально изготавливают рельсы длиной 24,84 и 24,92 м при 25-метровых рельсах и 12,42 и 12,46 м при 12,5-метровых. По концам каждого рельса имеются отверстия. В рельсах прежних стандартов 1а — 4а отверстия делались овальной формы. Такая форма не слишком ослабляла шейку по высоте и позволяла рельсу изменять свою длину при изменении температуры. У современных рельсов, имеющих большие размеры шейки, делают круглые отверстия: они проще в изготовлении и, имея диаметр больше диаметра болта, не затрудняют температурные изменения длины рельсов. Для рельсов типов Р75 и Р65 ранее выпускались только четырехдырные накладки, а для рельсов типа Р50 — шестидырные. Поэтому на каждом конце рельсов Р75 и Р65 было по два отверстия, а у рельсов Р50 — по три. Однако для уравнительных рельсов, типов Р65 и Р75, укладываемых на бесстыковом пути по концам плетей, приняты усиленные накладки длиной 1000 мм с шестью болтами, поэтому в настоящее время в рельсах Р65 и Р75 просверливается по три отверстия на концах. Это улучшает температурную работу рельсов в стыках и способствует сохранению плавности кривых в плане. Зная диаметр болтов и болтовых отверстий см.
Для рельсов Р50 он равен 21 мм, а для рельсов Р65 — 23 мм. Фактическую установку зазоров и контроль за их состоянием производят в соответствии с Инструкцией по текущему содержанию железнодорожного пути. 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, так как содержит в себе меньший процент неметаллических включений. 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. Твердость и износостойкость также повышаются. 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.
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. Его отрицательное воздействие заключается в нейтрализации легирования стали ванадием. Они обладают низкими значениями механических свойств. Не способны термоупрочняться. В общем, сводят дорогостоящее легирование ванадием на нет. 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. 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. 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. 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. 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.
Диапазон увеличений прибора JEOL от 40 до 40000 крат. Принцип работы микроанализатора: высокоэнергетический 25 кэв узкий 1 мкм луч электронов направляется на образец, где разворачивается в растр кадр , сканируя образец, при этом регистрируются вторичные электроны, испускаемые образцом. Количественный анализ параметров дефектной субструктуры и фазовый анализ осуществляли стандартными методами.
Шлифы для металлографического исследования готовили по традиционной методике на шлифовальных и полировочных кругах. Для травления образцов был использован концентрированный раствор азотной кислоты в этиловом спирте. Химический состав исследуемой стали определяли системой МФС [5]. В основу работы системы положен метод эмиссионного спектрального анализа, использующий зависимость интенсивности спектральных линий от массовых долей элементов в пробе. Определение механических свойств рельсовой стали 76Ф осуществляли на автоматизированной установке МВ-01м, позволяющей проводить механические испытания на изготовленных микрошлифах и оперативно оценивать характеристики прочности и пластичности без изготовления образцов на растяжение [4]. Экспериментальную работу на приборе МВ-01м производили следующим образом. Измерительную головку устанавливали в нижнем положении [4]. На подъемный столик устанавливали микрошлиф и вращением столика прижимали его к инденторной головке до соприкосновения шарика с поверхностью микрошлифа. Индикатор нагрузки при этом устанавливался на нуль.
Результаты исследования и их обсуждение Результаты исследования химического состава рельсовой стали на установке МФС представлены в таблице 1. Влияние химического состава рельсовой стали 76Ф на механические свойства проката оценивали путем испытания образцов на твердость рис. Результаты исследования механических свойств представлены в таблице 2.
В табл. Давление газовой охлаждающей среды определяют в соответствии с химическим составом рельсовой стали в пределах 0,005-0,1 МПа. При повышении давления воздуха свыше 0,1 МПа скорость охлаждения увеличивается не значительно, дальнейшее повышение экономически нецелесообразно. Режимы термообработки задают программно на основе экспериментальных данных в соответствии с химическим составом рельсовой стали, требуемых физико-механических свойств, начальной температуры рельса перед охлаждением и температурой и влажностью исходной газовой среды и температурой воды.
Для обеспечения минимального искривления рельса подбирают необходимый режим охлаждения подошвы в зависимости от режима охлаждения головки. Охлаждение ведется до температуры 150-500C в зависимости от химического состава рельсовой стали. Данный способ термической обработки рельсов осуществлен на устройстве, принципиальная схема которого приведена на фиг. На фиг. Данный способ осуществляют в описанном устройстве следующим образом. Поступивший в положении на боку с прокатки или повторного нагрева рельс, кантователь 1 фиг. Механизм загрузки 2 перекладывает рельс в механизм позиционирования и фиксации 4, при этом механизм позиционирования верхнего коллектора 5 поднимает верхний коллектор.
После фиксации рельса головкой вниз, верхний коллектор опускается и производится охлаждение рельса. При переналадке на разные типы рельсов механизм позиционирования нижнего и боковых коллекторов 6 регулирует расстояние от поверхности головки рельса до коллекторов. Воздух, поступающий в систему нагнетания газовой среды, проходит систему фильтров 15 фиг. Далее воздух от турбокомпрессора 5 фиг. При этом система управления 12 с помощью клапанов 6 и 8 регулирует давление и расход газовой среды. Воду из емкости 11 или любого другого источника устройством подачи воды 10, через регулирующие клапаны 8, подают к инжекторам 9. За счет инжекции воды инжекторами 9 в поток газовой среды изменяют охлаждающую способность газовой среды.
Существующие состояние и перспективы развития технологии производства рельсов на ЕВРАЗ НТМК
Поэтому необходимо создавать кавитацию в зоне расположения головки в момент начала диффузионного превращения. В этом случае в поверхностном слое грловки, в том числе на выкружках, сформируется оптимальная микроструктура - сорбит закалки с высокой и однородной дисперсностью и таердостью. Воздействие кавитации ускорит теплоотвод от поверхности и увеличит степень переохлаждения аустенита перед распадом в объеме головки. Это позволит получить более дисперсный сорбит по сравнению с обычным охлаждением в масле, уменьшит снижение твердости от поверхности катания к центру. Кавитацию следует создавать в течение диффузионного распада аустенита во всем обьеме головки.
Основное оборудование линии неразрушающего контроля включает: - станцию измерения профиля рельсов по всей длине; - станцию контроля прямолинейности; - станцию визуального контроля поверхностных дефектов; - станцию контроля поверхности вихревым током «EDDYTRON»; - станцию ультразвукового контроля внутренних дефектов в рельсах «мокрым методом»; - станцию ультразвукового контроля внутренних дефектов в рельсах «сухим методом»; - станцию маркировки и штрих-кодирования. Внедренное в результате технического перевооружения оборудование позволило существенно повысить качество рельсов производства ЕВРАЗ НТМК, обеспечило возможность производства рельсов общего назначения в полном соответствии с современными требованиями, и улученными показателями качества: - повышение качества поверхности рельсов — за счет внедрения при прокатке рельсов на стане эффективного удаления окалины, а также дополнительного контроля поверхностных дефектов на установке вихретокового контроля; - повышение качества торцов рельсов, болтовых отверстий, точности порезки по длине — за счет внедрения операции порезки на новых сверлильно-отрезных станках в термоотделении; - идентификация каждого рельса в потоке, клеймение в соответствии с требованиями Евронорм EN 13674—1:2011; - контроль внутренних дефектов в области головки и шейки на станциях УЗК. Дальнейшим логичным шагом в развитии технологии производства и повышения качества рельсов, производимых на ЕВРАЗ НТМК будет совершенствование технологии термообработки рельсов.
С 1966 года и по настоящие время на ЕВРАЗ НТМК для закалки рельсов применяется технология объемной термообработки всего профиля рельсов в масле с повторного печного нагрева. Данная технология ограничивает возможности комбината по расширению продуктовой линейки рельсов и не позволяет производить рельсы специального назначения, в том числе рельсы низкотемпературной надежности. Кроме того основное требование к современным термообработанным рельсам это дифференцированная закалка, т. Испытания рельсов термообработанных с прокатного нагрева и повторного нагрева проведенные во ВНИИЖТ [2] показали что, ударная вязкость и трещиностойкость рельсов термообработанных с прокатного нагрева, существенно ниже, чем эти свойства рельсов, термообработанных с повторного нагрева. Проведенными во ВНИИЖТ исследованиями было показано [3], что применение отдельного нагрева под закалку за счет получения мелкого зерна при его перекристаллизации в процессе повторного нагрева приводит к росту ударной вязкости в 1,4—2,0 раза, копровой прочности — в 2,0 раза, трещиностойкости в 1,5—1,8 раза, критического размера усталостных трещин — в 2,3—2,5 раза. Нижнетагильский металлургический комбинат совместно с российским предприятием НПП «Томская электронная компания» НПП «ТЭК» , провел научно-исследовательскую и опытно-конструкторская работу, в результате которой на производственной площадке НПП «ТЭК», на опытно-промышленной установке опробована технология производства рельсов дифференцированно-упрочненных, в том числе рельсов специального назначения с отдельного индукционного нагрева [4].
Транспорт 1999 20с. Рельсы железнодорожные старогодные. Технические условия на ремонт, сварку и использование старогодных рельсов. Классификация дефектов рельсов. Каталог дефектов рельсов. Транспорт 1993. Типовой технологический процесс изготовления и ремонта сварных рельсов в рельсосварочных предприятиях. Общие технические условия. Госстандарт России 2000. Сварка рельсов в стационарных и полевых условиях. Генкин, A. Лебедев, Н. Хрящева, В. Сварка в машиностроении. Под редакцией А. Акулова т. Машиностроение, 1978, 462 с. Сварка рельсов с применением компьютерной техники. Андреев, М. Богорский, С. Булгаков, И. Генкин и др. Жарков А. Разработка способа и оборудования для механизированного удаления грата в сварных рельсовых стыках. Повышение прочности и эксплуатационной стойкости сварных рельсов. Солдатов Г. Структура и стойкость сварных рельсовых стыков: Дисс. Технические решения по повышению качества рельсов, апробированные на Экспериментальном кольце. Кучук-Яценко С. Контактная стыковая сварка оплавлением. II Киев, Наукова Думка, 1992. Образование светлой полоски при стыковой сварке оплавлением горячих заготовок. Ковальчук, В. Гречко, A. Ефремов и др. Toshihiro, Sh. Takajoshi, S. Nippon Kokan К. Toshihiro T. Лахтин Ю. Новиков И. Теория термической обработки. Эксплуатационная стойкость сварных рельсовых стыков. Образование соединений при ударной сварке в вакууме. Шевчук, Г. Харченко, Э. Павличенко B. Контактная сварка изделий замкнутой формы. Кочергин К. Контактная сварка. Исследование неоднородности сварных соединений, выполненных стыковой контактной сваркой оплавлением. Пуйко, A. Зуборев, И. Блинкова и др. Влияние некоторых дефектов на прочность сварных соединений, выполненных контактной сваркой. Труфяков, В. Мазур, Г. Жемчужников и др. Потапов H. Окисление металлов при сварке плавлением. Образование «матовых пятен» в соединении, выполненном контактной сваркой. Кучук-Яценко, Б. Казымов, В. Загадарчук и др. Исследования, опыт сварки и эксплуатации объемно и поверхностно закаленных рельсов. Первый опыт сварки закаленных рельсов. Повышение эксплуатационной стойкости сварных рельсов. Сварка термически обработанных рельсов из углеродистой стали. Электроконтактная сварка рельсов. Путь и путевое хозяйство. Доценко В. Контактная сварка рельсов. Ерохин A. Основы сварки плавлением. Особенности нагрева и взрыва элементарных контактов при непрерывном оплавлении. Кучук-Яценко, Д. Контактная стыковая сварка непрерывным оплавлением. Наукова Думка. Оборудование для контактной сварки рельсов и его эксплуатация. Процесс непрерывного оплавления при контактной сварке. Кучук-Яценко, Н. Шляпин, С. Хрящева H. Интенсификация процесса нагрева металла при оплавлении как средство повышения производительности контактных рельсосварочных машин.
Расскажем вам, из чего делают рельсы, а также какие свойства характерны для рельсовых сталей разных сортов. Преимущества железнодорожных рельсов За последний век до десятка раз увеличилась грузоподъёмность железнодорожного транспорта, а скорость его движения по рельсам пятикратно возросла. Пропорционально повысились и нагрузки на рельсы — их прошлось делать гораздо прочнее, твёрже и устойчивее к износу, чем 100 лет назад. Современный рельсовый прокат обладает рядом достоинств, которые он преимущество приобрёл благодаря рельсовой стали: равномерное распределение нагрузок по всей длине полотна; обеспечение нужного коэффициента сцепления поверхности рельс с колёсами ЖД-транспорта, что позволяет ему развивать и поддерживать высокую скорость движения; огромный эксплуатационный ресурс, превышающий 50 лет; сопротивляемость износу, способность выдерживать высокие нагрузки и напряжения. Именно за счёт этих достоинств рельсы могут выполнять главную задачу — обеспечение быстрого и безопасного движения по ним железнодорожного транспорта. Особенности рельсовой стали Материал, из которого делают рельсы, представлен целой группой родственных металлов с мелкоигольчатым перлитом в основе. Его выплавляют в конвертерных или дуговых печах. Финальная термообработка рельсов делает их структуру однородной, а их — достаточно твёрдыми и устойчивыми к износу. При выплавке применяются 2 группы раскислителей: ферромарганец или ферросилиций убирают вредные примеси, а алюминий удаляет из сплава кислород. Из чего выплавляют рельсы Конкретная марка стали напрямую зависит от области использования и типа рельсов. Например, конвертерная сталь нужна для выплавки узкоколейных и ширококолейных ВСП. Для крановых опорных конструкций требуются сплавы с высоким содержанием углерода. Сравнительно мягкие сплавы используются при выпуске контактных рельсов метрополитенов — там нагрузки не такие высокие, но нужна способность эффективного снятия тока.
Товары из статьи в нашем каталоге
- Дифференцированная термообработка рельсов воздушным способом по технологии "ТЭК"
- Рельсовая сталь. Общая характеристика рельсовых сталей
- Производство рельсов - О поездах и железной дороге
- ДИФФЕРЕНЦИРОВАННАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЛЬСОВОГО ПОЛОТНА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ РЕЛЬСОВ
- Существующие состояние и перспективы развития технологии производства рельсов на ЕВРАЗ НТМК
ДИФФЕРЕНЦИРОВАННАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЛЬСОВОГО ПОЛОТНА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ РЕЛЬСОВ
- Энциклопедия по машиностроению XXL
- Товары из статьи в нашем каталоге
- Материал изготовления
- Требования к рельсовой стали
Производство рельсов
| Рельсовая сталь: марка и характеристики железнодорожных ЖД путей | Как производят железнодорожные рельсы? Основные требования к рельсовой стали Химический состав Механические свойства Виды и марки рельсовой стали Особенности рельсовой стали Состав рельсовой стали. |
| Производство рельсовой стали. Реферат. Другое. 2016-10-12 | «Провалы» по твердости в районе сварного стыка приводят к образованию седловин на поверхности катания рельсов, повышению уровня динамического воздействия подвижного состава и повышению риска развития трещин и изломов в зоне сварных стыков. |
| Термическая обработка рельсов - Энциклопедия по машиностроению XXL | Рельсовые стали представляют собой специальные металлические изделия, которые подвергаются значительным механическим и термическим нагрузкам. Их состав и марка стали – то, что делает их долговечными, надежными и безопасными. |
| Способ термической обработки рельсов и установка для его осуществления — SU 2003705 | Для снижения твердости металла в поверхностном слое рельса и исключения термических напряжений и деформации рельса способ термической обработки рельсов включает одновременный индукционный нагрев головки и подошвы рельса. |
| Транспортные стали. Марки, свойства и виды транспортных сталей | Рельсовые стали представляют собой специальные металлические изделия, которые подвергаются значительным механическим и термическим нагрузкам. Их состав и марка стали – то, что делает их долговечными, надежными и безопасными. |
РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ РЕЛЬСОВ ИЗ ЗАЭВТЕКТОИДНОЙ СТАЛИ
Современный метод закалки, при котором рельсовая сталь подвергается воздействию высокочастотного электрического поля. Это позволяет достичь равномерной и глубокой закалки, улучшить поверхностные свойства стали. В зависимости от этого используются рельсы с различным классом твёрдости: высоким, повышенным и обычным. Для их изготовления применяются, соответственно, базовые марки стали – 100, 90 и 76. Рельсовая сталь марки 100 имеет самую высокую твёрдость. Маркировка рельсовой стали. Стальные сплавы для путей общего назначения по ГОСТ Р 51685-2013 обозначаются буквами и цифрами, например: Э76Ф, М76Т, 76ХСФ, 90ХАФ. Рассмотрим, как расшифровываются маркировки. Главная →Решения →Термообработка рельс. Рельсовые стали представляют собой специальные металлические изделия, которые подвергаются значительным механическим и термическим нагрузкам. Их состав и марка стали – то, что делает их долговечными, надежными и безопасными. а концов рельсов (без упрочнения термообработкой рельса по всей длине). На концы рельса накладывают специальные струйные аппараты плотно, чтобы охлаждать только головку рельса. На рельсы, подстуженные до 800-950оС с прокатного нагрева.
Производство рельсовой стали
а концов рельсов (без упрочнения термообработкой рельса по всей длине). На концы рельса накладывают специальные струйные аппараты плотно, чтобы охлаждать только головку рельса. На рельсы, подстуженные до 800-950оС с прокатного нагрева. Маркировка рельсов. Данные, касающиеся веса и типа рельса, рода стали, завода-изготовителя, месяца и года прокатки наносят на одну сторону шейки рельса в виде выпуклых букв; буквы выкатываются нижними валками при последнем проходе рельса. Из тигля термитная сталь заливается в литниковую чашу. Оттуда сталь течет в каналы литников, а затем поступает к подошве рельсов. От подошвы сталь поднимается по шейке рельсов вверх на часть высоты ее и оплавляет незначительную ширину шейки. Из тигля термитная сталь заливается в литниковую чашу. Оттуда сталь течет в каналы литников, а затем поступает к подошве рельсов. От подошвы сталь поднимается по шейке рельсов вверх на часть высоты ее и оплавляет незначительную ширину шейки. Исследования термообработки рельсов с использованием кипящего слоя опубликованы в статье. В качестве псевдоожижаемого материала использовали мелкозернистый феррохром, порошок из нержавеющей хромистой стали, восстановленный железный порошок.
СПОСОБ И УСТАНОВКА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЛЬСОВ
Однако закономерности распада аустенита при термоупрочнении рельсов изучены недостаточно. Даже в монографиях [3,4] и обзоре [2], посвященных производству термоупрочненных рельсов, отсутствуют сведения о влиянии условий нагрева, а также колебаний химического состава рельсовой стали разных плавок на процесс распада аустенита и формирование структуры. В связи с этим в настоящей работе была поставлена цель экспериментально изучить роль этих факторов и на основе полученных результатов проанализировать возможности оптимизации режима охлаждения рельсов при их термоупрочнении. При понижении температуры образцов скорость их охлаждения понижалась. Изменение температуры центральной зоны образцов записывали на диаграммной ленте быстродействующего высокочувствительного потенциометра. Наиболее важные фрагменты типичных кривых охлаждения, записанные на потенциометре, приведены на рис. Даже температура начала мартенситного превращения Ми , сопровождающегося небольшим тепловым эффектом [5], выявляется вполне удовлетворительно рис. Совокупные экспериментальные данные, полученные при графической обработке кривых охлаждения, приведены в табл.
Кроме критических точек Аг , А г в ней приведены также другие параметры перлитного распада аустенита, которые на термокинетических диаграммах ТКД отсутствуют, или выражены неявно. Представляют также интерес время перлитного распада тпр и время наиболее активного распада та. Отметим, что она существенно отличается от ранее полученных ТКД этой же стали [4,6] и других эвтектоидных сталей [7] прежде всего по виду кривых охлаждения. На ранее построенных ТКД эти кривые в области перлитного распада аустенита имеют некоторое замедление охлаждения или же вовсе не имеют его, тогда как по нашим данным кривым охлаждения присущи не просто перегибы, а и значительные температурные максимумы, некоторые из которых выходят за границы перлитной области. Обычно при анализе превращений аустенита на ТКД наносят вектор Ух, соответствующий заданной скорости охлаждения. В таком случае, как это видно из рис. В действительности же Аг «650 С.
Следовательно, для получения правильной оценки на ТКД необходимо наносить действительную кривую охлаждения, а не произвольную.
Получите рекомендации специалистов не выходя из дома. Получить консультацию Химический состав Железо — основной компонент железнодорожного металлопроката. Кроме него в составе изделий находится и ряд других элементов, процентное соотношение которых закреплено в ГОСТ Р554 97-2013. Примесь, образующая неспособные термоупрочняться нитриды ванадия. Увеличивают устойчивость сплава к нагрузкам. Повышают прочность и износостойкость рельс, связываясь с углеродом. Нужен для улучшения кристаллической структуры сплавов. Удаляет остатки кислорода из металлических заготовок, предупреждает неоднородность их структуры. В 1,5 раза увеличивает срок службы железнодорожного полотна.
Предупреждает снижение пластичности сплава. Превышение этого показателя увеличивает риск образования трещин на поверхности рельс.
Выбор способа охлаждения зависит от таких факторов как: Вид закалки объёмная или дифференцированная Равномерность свойств закаленного слоя головки рельса Обеспечение заданной микроструктуры Пределы физических характеристик закалочного раствора Технологическая схема установки, для обеспечения стабильности и воспроизводимости технологических параметров скорости охлаждения, температуры и т. Текущие и эксплуатационные расходы Вопросы экологии Исходя из требований к свойствам различных элементов рельсов, предъявляемых в проекте ГОСТ Р 15865 и EN 13674-1, при реконструкции РБЦ целесообразно выбрать технологию термоупрочнения рельсов с использованием тепла прокатного нагрева и дифференцированным охлаждением элементов профиля. Такая технология позволит производить рельсы общего назначения, повышенной износостойкости и контактной выносливости, для скоростного совмещенного движения и для высокоскоростного движения различных классов прочности и всего спектра химического состава. Слайд 17. Выбор закалочной среды. Закалочная среда охлаждает тем интенсивнее, чем шире интервал стадии пузырчатого кипения.
Кроме того, интенсивность охлаждения зависит от температуры среды, от её физических свойств, вязкости, скрытой теплоты парообразования. Рассмотрим достоинства и недостатки различных закалочных сред. Воздух является однородной средой, обеспечивающей стабильное охлаждение, также применение воздуха как охладителя наиболее экономично, но воздух обладает недостаточной охладительной способностью, поэтому требуется легирование. Водовоздушная смесь неоднородна и требует использования сложного оборудования для обеспечения необходимого соотношения воды и воздуха.
Такие стали являются практически аналогами, поэтому в Сводном перечне они помещены друг за другом с указанием в каждой строке соответствующих им зарубежных аналогов. Повторение одной марки стали в двух и более строках Сводного перечня связано с тем, что имеется более одного аналога в стандартах одной страны. Значительное улучшение чистоты рельсовой стали и повышение её металлургического качества в России достигнуто в результате перехода от ковшового раскисления стали алюминием к раскислению её комплексным ванадий-кремний-кальциевыми, кремний-магний-титановыми и кальций-циркониевыми лигатурами.
Комплексное раскисление рельсовой стали перечисленными лигатурами без применения алюминия позволило исключить образование в головке рельсов строчек включений глинозема, являвшихся очагами зарождения контактно-усталостных повреждений рельсов. Отсутствие строчечных неметаллических включений в головке рельсов привело к повышению их эксплуатационной стойкости. В большинстве действующих стандартов право выбора способа производства стали предоставляется изготовителю, а информация о способе производства стали сообщается потребителю с помощью специальной маркировки рельсов. Известны случаи, когда в зависимости от способа разливки стали устанавливают различные пределы содержания химических элементов. В стандарте канадских государственных железных дорог установлена норма максимально допустимого содержания водорода в вакуумированной стали. Контроль технологии производства рельсовой стали в горячекатаном состоянии осуществляется путем определения механических свойств при испытании на растяжение образцов, вырезанных из головки рельсов, и измерением твердости по Бринеллю. При испытаниях на растяжение в большинстве случаев определяют временное сопротивление разрыву предел прочности и относительное удлинение, иногда - относительное поперечное сужение.
Производится также контроль макроструктуры горячекатаных рельсов с оценкой качества по специально разработанным шкалам макроструктур. Качество рельсов оценивается также по отсутствию или наличию признаков разрушения отрезков рельсов в результате удара падающим грузом. Вес падающего груза как правило, 1000 кг , высота падения груза и расстояние между опорами, на которые в горизонтальном положении устанавливается испытываемый отрезок проба рельса, задаются в зависимости от типоразмера рельса по уравнению или специальной таблице, приведенным в соответствующем стандарте. Удар производится по середине между опорами рельсовой пробы. Нормируются также микроструктура и глубина закаленного слоя, которые зависят как от химического состава рельсовой стали, определяющего уровень её прокаливаемости, так и от технологии термической обработки. Наиболее сложной задачей при производстве этих марок стали является получение низкого содержания фосфора в металле при прекращении продувки на марочном содержании углерода. Для получения требуемого содержания фосфора в высокоуглеродистой стали, которую выплавляют с прекращением продувки на марочном содержании углерода, используют обновление шлака.
При этом понижается производительность сталеплавильных агрегатов, увеличиваются расходы шлакообразующих и чугуна. После скачивания шлака в конвертер присаживают свежеобожженую известь. Во время выпуска металл раскисляют в ковше ферросилицием и алюминием. При этом обязательной операцией является отсечка конвертерного шлака. Попадание его в ковш приводит к рефосфорации металла при раскислении и, особенно, при внепечной обработке под восстановительным шлаком для десульфурации. Продувка металла в конвертере до низкого содержания углерода позволяет провести глубокую его дефосфорацию. Использование такой технологии требует наличия чистых по вредным примесям и газам карбюризаторов.
Это вызывает необходимость в специальной их подготовке, организация которой может создавать значительные трудности. На некоторых предприятиях используется технология производства рельсовой и кордовой стали в кислородных конвертерах путем выплавки низкоуглеродистого металла и последующего науглероживания его жидким чугуном, который заливают в сталеразливочный ковш перед выпуском плавки из конвертера. Ее использование предполагает наличие чугуна достаточно чистого по содержанию фосфора. Для получения содержания углерода в стали в требуемых пределах окончательное науглероживание раскисленного металла проводят твердыми карбюризаторами в процессе вакуумной обработки. В дуговых сталеплавильных печах рельсовую и кордовую сталь выплавляют по обычной технологии, применяя меры для интенсивного удаления фосфора из металла - присадки железной руды в завалку и в начале короткого окислительного периода с непрерывным сходом шлака и его обновлением присадками извести. При этом также обязательно используются мероприятия, направленные на предотвращение попадания печного шлака в сталеразливочный ковш. Вследствие низкого содержания кислорода в высокоуглеродистой рельсовой стали высокая степень чистоты ее по оксидным включениям может быть получена и без применения таких относительно сложных видов внепечной обработки, как вакуумирование или обработка на УКП.
Обычно для этого достаточно продувки металла в ковше инертным газом.
СПОСОБ И УСТАНОВКА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЛЬСОВ
взаимодействия в системе колесо — рельс и материаловедения одной из основных причин волнообразного износа являются неудовлетвори-тельные прочностные характерис-тики рельсовой стали и качество отделки поверхности рельсов. Используемая для производства жд рельс марка стали должна обладать такими свойствами: Способностью нести вертикальные и боковые циклические нагрузки, оказываемые на рельс при передвижении техники соответствующего типа. Рельсовые стали представляют собой специальные металлические изделия, которые подвергаются значительным механическим и термическим нагрузкам. Их состав и марка стали – то, что делает их долговечными, надежными и безопасными.