Производство рельсов (отечественный и зарубежный опыт)

Введение 3
1 Общие требования к технологии производства 4
2 Развитие рельсового производства в России 6
3 Технология производства дифференцированно-
термоупрочненных рельсов с использованием тепла прокатного нагрева
10
4 Зарубежный опыт производства рельсов, 15
5 Преимущества и недостатки отечественных и зарубежных рельсов 18
Заключение 20
Список использованных источников 21

Весь текст будет доступен после покупки

Развернутая длина главных путей ОАО «РЖД» является одной из самых протяженных в мире и составляет свыше 124 тыс.км, на которых уложено
до 24 млн.т рельсов, а доля стоимости рельсов в общем объеме работ
по капитальному ремонту пути составляет от 40 до 70 %. Поэтому вопросам повышения качества и эксплуатационной стойкости рельсов посвящено большое количество исследований как в России, так и за рубежом.
В настоящее время производители рельсовой продукции в России активно проводят работы по реконструкции рельсового производства, целью которой является производство и поставка ОАО «РЖД» рельсов, по уровню качества, эксплуатационной долговечности и надежности, соответствующих рельсам ведущих мировых производителей. При этом приоритетной задачей является производство рельсов длиной 100 м и эксплуатационным ресурсом свыше 1,0 млрд.тн. брутто для высокоскоростного и скоростного, совмещенного
с грузовым движением поездов на российских железных дорогах.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Общие требования к технологии производства
Для производства рельсов используют непрерывно-литые заготовки из стали кислородно-конвертерного или электропечного производства, подвергнутой внепечной обработке и вакуумированию.
Технология производства и контроля рельсов должна предусматривать удаление окалины при помощи гидросбива, возможность правки рельсов в двух плоскостях на роликоправильных машинах и прессах, автоматизированный контроль отклонения рельсов от прямолинейности, автоматизированный контроль размеров и формы профиля рельсов, автоматизированный ультразвуковой контроль внутренних дефектов, автоматизированный неразрушающий контроль качества поверхности рельсов, систему идентификации рельсов по технологическому потоку.
Допускается однократная повторная правка рельсов в горизонтальной и вертикальной плоскостях на роликоправильных машинах и неоднократная правка местных и концевых искривлений на прессах.
Технология производства должна обеспечивать отсутствие флокенов в рельсах.
Категории рельсов устанавливаются с учетом марки стали и термической обработки рельсов.
В рельсах не допускаются флокены, расслоения, трещины, корочки, пятнистая ликвация, инородные металлические и шлаковые включения.
Вид, характер и место расположения допускаемых и недопускаемых дефектов макроструктуры должны соответствовать нормам, установленным шкалой макроструктуры рельсов.
Выпуклая маркировка. На средней части шейки с одной стороны каждого рельса в горячем состоянии выкатывают выпуклую маркировку, содержащую:
- обозначение предприятия-изготовителя;
- месяц (римскими цифрами) и последние две цифры года изготовления (арабскими цифрами);
- тип рельса;
- обозначение направления прокатки стрелкой (острие стрелки указывает на передний конец рельса походу прокатки).
Маркировка, наносимая клеймовочной машиной. На средней части шейки каждого рельса со стороны, противоположной выпуклой маркировке, в горячем состоянии наносят:
- обозначение способа выплавки буквой;
- номер плавки;
- расположение каждого рельса кратной длины 12,5 м в раскате латинскими буквами;
- номер ручья;
- номер заготовки в ручье.
Маркировка приемочными знаками. На торце подошвы каждого принятого рельса наносят приемочные знаки службы технического контроля предприятия-изготовителя.
Маркировка краской. В зависимости от категории рельса на шейке рельса наносят маркировку краской. Вид, цвет и место нанесения маркировки краской устанавливают по соглашению сторон.
Маркировка единым знаком обращения продукции на рынке. Рельсы, соответствующие требованиям безопасности и прошедшие процедуру подтверждения соответствия, должны иметь маркировку единым знаком обращения продукции на рынке государств – членов Таможенного союза.
Маркировка единым знаком обращения осуществляется перед выпуском рельсов в обращение на рынке.
Единый знак обращения наносится на каждый рельс в холодном состоянии любым способом, не наносящим концентраторов напряжений на поверхности рельса и обеспечивающим четкое и ясное изображение в течение всего срока службы рельсов.

2 Развитие рельсового производства в России
Для повышения конструктивной прочности рельсов с ростом осевых нагрузок увеличивают погонную массу рельса. В настоящеевремя наибольшее распространение в мире получили рельсы Виньоля массой 50 – 70 кг/м погонный, рельсы профиля 60Е1 (массой 60,21 кг/м) и отечественные рельсы типа Р65 (массой 64,8 кг/м погонный). Близкие значения имеет и наиболее тяжелый американский профиль 141RE весом 69,79 кг/м. Следует отметить, что проблема создания оптимального профиля рельсов до настоящего времени не решена.
Износостойкость рельсов увеличивается с повышением содержания углерода в стали, поэтому для работы в условиях высокоинтенсивного износа в России и за рубежом были разработаны термоупрочненные рельсы из заэвтектоидных марок сталей с содержанием углерода до 0,9-1,0 %, обладающие твёрдостью 370-400 НВ и более, а также временным сопротивлением разрыву свыше 1300 Н/мм2.
Испытания отечественных заэвтектоидных рельсов типа Р65К в кривых участках пути на Восточно-Сибирской и Южно-Уральской железных дорогах показали их явное преимущество для данных условий эксплуатации, в отличие от термоупрочненных рельсов доэвтектоидного и эвтектоидного состава.
Несмотря на высокие показатели прочностных свойств и износостойкости, рельсы из заэвтектоидных сталей обладают более низкой пластичностью. При повышении содержания углерода существует тенденция к снижению вязкости разрушения, что ограничивает применение таких рельсов только в условиях тяжеловесного движения и кривых участках малого радиуса.
Альтернативным способом повышения стойкости рельсов к износу и контактной усталости является применение рельсов из бейнитной стали, обладающей высокими показателями механических свойств, однако производство таких рельсов менее технологично, а стойкость в условиях реальной эксплуатации к настоящему моменту мало изучена.
В стратегии развития железнодорожного транспорта до 2030 года представлены планы по строительству высокоскоростных железнодорожных магистралей со скоростью до 400 км/ч по направлениям Москва – Казань, Москва – Санкт-Петербург, а также по ряду региональных направлений со скоростями движения до 160 км/ч. Реализация столь высоких скоростей требует особых мер по обеспечению безопасности движения, и в связи с этим накладывает жесткие ограничения как к элементам инфраструктуры и подвижному составу, так и к элементам верхнего строения пути. В первую очередь к рельсам, предназначенным для высокоскоростного движения, предъявляются повышенные требования по прямолинейности, допускам на геометрические размеры и точности изготовления профиля.
Для работы в условиях высоких скоростей движения рельсы должны обладать высокой износостойкостью, усталостной прочностью, иметь высокое сопротивление хрупкому разрушению, низкую загрязнённость неметаллическими включениями и низкие внутренние остаточные напряжения.
Важная роль в формировании качества современных рельсов отводится уровню остаточных напряжений. Увеличение остаточных напряжений в рельсах типа Р65 от условного уровня «0» до «+150» МПа приводит к снижению количества циклов до образования трещины в 2,7 раза, числа циклов при развитии трещины в 4 раза. Учитывая, что внутренние остаточные напряжения в рельсах в значительной степени обуславливают их циклическую долговечность, чувствительность к поверхностным концентраторам напряжений, трещиностойкость и живучесть, требования по уровню растягивающих напряжений не более 250 МПа, гармонизированные
с европейским стандартом, были впервые в отечественной практике введены
в качестве квалификационных испытаний в новый рельсовый
ГОСТ Р 51685-2013.
В связи с развитием бесстыкового пути, доля которого достигла 70 %
от общей протяженности путей, современные рельсы должны обладать хорошей свариваемостью, которая с одной стороны определяется режимами сварки и состоянием рельсосварочного оборудования, с другой стороны химическим составом рельсов и параметрами их микроструктуры.
Высокая эксплуатационная стойкость рельсов определяется их металлургическим качеством и условиями технического обслуживания и эксплуатации. В свою очередь высокое металлургическое качество рельсов формируется применением следующих технологических операций:
- обязательное вакуумирование рельсовой стали, исключающее возникновение флокенов в готовых рельсах;
- применение комплексной обработки стали при внепечной обработке, для обеспечения минимальной доли неметаллических включений;
- десульфурации и дефосфорации рельсовой стали;
- непрерывной разливки рельсовой стали, включая системы электромагнитного перемешивания и мягкого обжатия;
- нагрева под прокатку в методических печах с шагающими балками, отапливаемыми природным газом и имеющими систему управления второго уровня;
- наличие нескольких гидросбивов печной и вторичной окалины при прокатке рельсовых раскатов;
- прокатка на станах, включающих универсальные группы клетей реверсивного действия типа тандем;
- использование чугунных валков для повышения качества поверхности рельсов;
- автоматическаяклеймовка штемпельной машиной с быстросменными клеймами;
- автоматический контроль геометрических параметров рельса;
- дифференцированная термообработка рельсов в линии стана с прокатного нагрева;
- правка на роликоправильном комплексе в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
- автоматический неразрушающий контроль наличия внутренних дефектов рельсов ультразвуковым, зеркально теневым методами и качества поверхности вихретоковым методом.
- низкий уровня остаточной намагниченности рельсов за счет применения специальных размагничивающих установок или применения немагнитных кранов.
Таким образом, современные рельсы должны обеспечивать безопасность железнодорожных перевозок в условиях постоянного увеличения грузонапряженности, скоростей движения и ужесточения других условий эксплуатации, для чего они должны быть произведены на современном сталеплавильном и прокатном оборудовании и обладать высокими показателями прочностных и пластических свойств, дифференцированных по сечению, высокой твёрдостью, иметь высокое сопротивление к возникновению дефектов контактно-усталостного происхождения, высокие износостойкость, прямолинейность, хорошую свариваемость, низкую остаточную намагниченность, остаточные напряжения и загрязненность неметаллическими включениями. Для работы в климатических условиях РФ рельсы должны обладать достаточно высоким уровнем ударной вязкости (не менее 15 Дж/см2 для дифференцированно термоупрочненных рельсов и не менее 25 Дж/см2 для объемнозакалённых рельсов), которая определяется для рельсов различного назначения при комнатной температуре или при -60 ?.
Передовой опыт производства рельсов свидетельствует о более высоких потребительских свойствах рельсов, дифференцированно термоупрочненных по сечению с использованием экологически чистых сред с прокатного нагрева, опыт производства которых до недавнего времени в нашей стране отсутствовал.

3 Технология производства дифференцированно-термоупрочненных рельсов с использованием тепла прокатного нагрева

Весь текст будет доступен после покупки

1 Головатенко, А.В. Основные тенденции развития рельсопрокатного производства в России и за рубежом / Металлургия: Технологии, инновации, качество: Труды XIX Международной научно-практической конференции. – Новокузнецк, 2015. – Ч. 1 – С. 10–16.
2 ГОСТ Р 51685–2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия (с изменением № 1) – Взамен ГОСТ Р 51685–2000. – Москва: Стандартинформ, 2014. – 95 с.
3 Гудок [Электронный ресурс] URL: https://gudok.ru/zdr/179/?ID=
1247309&archive=34784

Весь текст будет доступен после покупки