Oțel șină. Oțel și marcare șine din ce material sunt fabricate șinele?

Introducere

Oțelul șinelor este un oțel aliat cu carbon care este aliat cu siliciu și mangan. Carbonul conferă oțelului caracteristici precum duritatea și rezistența la uzură. Manganul crește aceste calități și crește vâscozitatea. De asemenea, siliciul face oțelul șinelor mai dur și mai rezistent la uzură. Oțelul șinelor poate deveni și mai bun cu ajutorul aditivilor de microaliere: vanadiu, titan și zirconiu.

Gama largă de cerințe impuse în acest sens asupra calității șinelor feroviare impune îmbunătățirea proceselor tehnologice, dezvoltarea, testarea și implementarea de noi tehnologii și utilizarea unor procese avansate în domeniul producției feroviare.

Tehnologia de producere a șinelor feroviare care funcționează la uzinele metalurgice interne asigură calitatea și durabilitatea cerute a produselor. Cu toate acestea, din mai multe motive, oțelul șinelor din Federația Rusă este topit în cuptoare cu vatră deschisă, ceea ce limitează capacitățile tehnologice ale metalurgiștilor de a îmbunătăți semnificativ și brusc calitatea oțelului utilizat pentru producția de șine.

Principalul motiv al prevalenței scăzute a producției de șine din oțel electric este orientarea țintă a construcției de ateliere moderne de topire a oțelului electric cu cuptoare de mare capacitate pentru utilizarea resurselor de deșeuri regionale și furnizarea regiunilor cu produse metalice pentru în scopuri industriale și de construcții. În același timp, se realizează o eficiență economică și o competitivitate suficient de ridicate.

Caracteristicile generale ale oțelurilor șinei

Producția de șine în țara noastră reprezintă aproximativ 3,5% din producția totală de produse finite laminate, iar intensitatea transportului de marfă a căilor ferate este de 5 ori mai mare decât în SUA și de 8 ... 12 ori mai mare decât pe drumurile altor zone dezvoltate. ţările capitaliste. Acest lucru impune cerințe deosebit de mari pentru calitatea șinelor și a oțelului utilizat pentru fabricarea acestora.

Șinele sunt împărțite în:

După tipurile P50, P65, P65K (pentru filete exterioare ale secțiunilor curbe ale căii), P75;

Disponibilitate găuri pentru șuruburi: cu găuri la ambele capete, fără găuri;

Metoda de topire a oțelului: M - din oțel cu focar deschis, K - din oțel convertizor, E - din oțel electric;

Tip tagle initiale: din lingouri, din tagle turnate continuu (CWB);

Metoda de tratare anti-fulgi: din otel evacuat, dupa racire controlata, dupa expunere izoterma.

Compoziția chimică a oțelurilor pentru șine este prezentată în tabelul 1 în clasele de oțel, literele M, K și E indică metoda de topire a oțelului, cifrele indică fracția medie de masă a carbonului, literele F, C, X, T indică oțel. aliaje cu vanadiu, siliciu, crom și, respectiv, titan.

Tabelul 1 - Compoziția chimică a oțelurilor șinei (GOST 51685 - 2000)

Șinele feroviare cu ecartament larg de tipurile R75 și R65 sunt fabricate conform GOST 24182-80 din oțel cu vatră deschisă M76 (0,71 ... 0,82% C; 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 MPa și 5 > 4%. Tehnologia de fabricație a șinelor ar trebui să asigure că acestea nu conțin linii de incluziuni nemetalice (alumină) întinse de-a lungul direcției de rulare mai lungi de 2 mm (grupul I) și mai mult de 8 mm (grupul II), deoarece astfel de linii servesc ca un sursa de inițiere a fisurilor de oboseală de contact în timpul funcționării.

Densitatea mare de trafic a căilor ferate a dus la faptul că performanța șinelor brute neîntărite termic a încetat să îndeplinească cerințele muncii grele a rețelei feroviare.

O creștere suplimentară a duratei de viață a șinelor întărite termic poate fi obținută prin aliarea oțelului șinelor. Este promițător să se aliaze oțel carbon șin cu mici adaosuri de vanadiu (-0,05%), utilizarea oțelurilor aliate precum 75GST, 75KhGMF etc., precum și utilizarea tratamentului termomecanic.

Șinele sunt produse laminate profilate de fier sub formă de benzi, fixate cu grinzi și concepute pentru deplasarea materialului rulant al căilor ferate și metroului, tramvaielor, trenurilor și cărucioarelor de transport minier și a drumurilor monorail și, în general, a oricăror structuri mobile, rotitoare și rotative. .

Șine - părți ale structurii superioare a drumului, așezate pe suporturi și fixate pe acestea și între ele formează o cale ferată. Șinele preiau direct presiunea roților materialului rulant.

Reprezentăm șine de cale ferată fabricate de Uzina metalurgică Novokuznetsk cu următoarele nume:

Șine de cale ferată - șine destinate legăturii și liniilor fără îmbinări ale căilor ferate și pentru fabricarea cotelor, sunt produse în conformitate cu GOST R 51685-2000.

Șinele sunt împărțite în tipuri: P50, P65 (pentru firele exterioare ale secțiunilor curbe ale drumului, GOST 8161-75) și P75.

Șinele de cale ferată sunt fabricate din oțel de calitate K78HSF, E76, E78HSF, M76F, K76F, E76F, K76T, M76T, E76T, M76, K76.

Schema de desemnare a șinei: tipul șinei, grupa de calitate, calitatea oțelului, lungimea șinei, prezența găurilor pentru șuruburi, denumirea acestui standard.

Șine pentru șine de tip feroviar industrial - șinele cu ecartament larg destinate șinelor de cale ferată și covoarelor întreprinderilor industriale sunt fabricate în conformitate cu GOST R 51045-97 și sunt împărțite în 3 tipuri: PP50, RP65 și RP75.

Șinele de acest tip sunt fabricate din oțel carbon de gradul 76 și oțel special microaliat cu carbon din clasele 76T, 76F și 76Ts.

Schema de desemnare a șinei: tip șină, lungime șine, caneluri pentru șuruburi (2 - la ambele capete, 0 - fără găuri), întărire șine (T - întărită la căldură, H - neîntărită la căldură), calitate de oțel, desemnare standard.

Șinele feroviare cu ecartament larg din oțel cu vatră deschisă - șinele feroviare cu ecartament larg de tipurile P75, P65 și P50 din oțel cu vatră deschisă sunt fabricate în conformitate cu GOST 24182-80. Designul și dimensiunile șinelor sunt luate în considerare în conformitate cu GOST 7174-75, GOST 8161-75 și GOST 16210-77.

Sunt produse șine din 2 grupuri de precizie:

Grupa 1: șinele sunt realizate din oțel calm cu focar deschis, dezoxidat cu dezoxidanți complecși fără utilizarea aluminiului. Astfel de șine sunt marcate cu albastru.

Șinele R75, R65 sunt obținute din oțel M76V, M76T, M76VT, M76Ts;

Șine R50 - din oțel M74T, M74Ts.

Grupa 2: șinele sunt realizate din oțel calm cu focar deschis, dezoxidat cu aluminiu sau, așa cum este adesea numit, aliaj mangan-aluminiu. Astfel de șine sunt marcate cu marcaje albe.

Pentru fabricarea șinelor R75 se folosește oțel R65 M76;

Pentru șinele R50 se folosește oțel M74.

Lungimea șinelor este de 24,92; 24,84; 12,42; 12,46 metri.

Șine de cale ferată, tratate termic prin întărire în vrac în ulei - șine P50, P65, P75 din oțel cu focar ridicat de carbon. Astfel de șine sunt supuse unui tratament termic în conformitate cu GOST 18267-82 pe toată lungimea prin călire în vrac în ulei, urmată de călire în cuptor. Gama și compoziția chimică a unor astfel de șine sunt specificate în GOST 24182-80.

Șinele întărite sunt împărțite în clasa întâi și a doua. Sinele clasei I sunt împărțite în șine din prima grupă de 1 și 2 clase și a doua grupă de 1 și 2 clase. Șinele sunt sortate în grupuri și grade conform GOST 24182-80.

Pe baza materialelor de pe site-ul http://www.corunamet.ru/produkcia/relsi/

Funcționarea pe termen lung și fără probleme a elementelor VSP este posibilă numai atunci când sunt realizate dintr-un material adecvat. Și astăzi vom vedea din ce fel de șine de oțel sunt făcute, de ce a fost ales acest metal, ce proprietăți are. Informațiile vă vor ajuta să alegeți produsele laminate potrivite pentru construcția directă a căii.

Este important să ținem cont de specificul modernității. De aproape 100 de ani, capacitatea de transport a transportului feroviar a crescut de 8-10 ori, iar viteza de deplasare a acestuia de-a lungul liniei a crescut de 5 ori. Se pare că structurile de susținere suferă sarcini complet diferite. Prin urmare, este necesar ca acestea să fie mai puternice, mai dure și mai rezistente la uzură decât acum un secol.

Oțel șină

Combină mai multe tipuri de metale similare simultan, similare în aplicare - utilizate pentru fabricarea elementelor VSP (suprastructură de cale). Perlitul cu ac fin formează baza structurii de fază pentru toate variantele topite în cuptoare cu convertizor sau cu arc. După tratamentul termic, acesta devine cât mai omogen, dobândind vâscozitate, duritate suficientă și rezistență mare la uzură.

Conform dezoxidanților, este împărțit în 2 grupe principale:

I - impuritățile dăunătoare sunt îndepărtate folosind feromangan sau ferosiliciu;

II - incluziunile de aluminiu sunt folosite pentru a elimina oxigenul (considerate mai preferate din cauza naturii lor).

Materiale de bază pentru fabricarea șinelor

Depinde mult de zona în care vor fi folosite produsele laminate. Elementele VSP sunt realizate din oțel convertor, care sunt așezate pe calea ferată și formează un ecartament lat sau îngust. Dar structurile metalice de susținere a macaralei trebuie deja să reziste la sarcini complet diferite, prin urmare, pentru producția lor, fabricile iau aliaje cu conținut ridicat de carbon.

O carcasă complet diferită sunt cele așa-zise de contact, montate pentru a crea pânza de metrou. Ele nu acceptă tensiuni uriașe, dar trebuie să elimine efectiv curentul, astfel încât sunt fabricate din metale relativ moi.

Compoziția chimică și avantajele acesteia

Pentru principalele clase de oțel ale șinei feroviare, este reglementat de GOST R 554 97-2013. Acest standard interstatal stabilește că componenta principală este fierul, dar în plus față de acesta, un număr de elemente trebuie să fie incluse în aliaj - în următoarele fracțiuni de masă:

Carbon (carbon) - de la 0,71 la 0,82%, îmbunătățește proprietățile mecanice cu aproximativ jumătate. Particulele sale leagă feromoleculele, transformându-le în carburi, care sunt mult mai puternice și mai mari. Iar influențele de temperatură ridicată nu devin atât de critice.
Manganul - de la 0,25 la 1,05%, îmbunătățește rezistența la impact (cu un sfert până la o treime), precum și rezistența la uzură și duritatea. Mai mult, plasticitatea nu se deteriorează, ceea ce afectează cel mai pozitiv fabricabilitatea produsului finit laminat.
Siliciul - de la 0,18 la 0,4%, este necesar pentru a elimina impuritățile de oxigen și, prin urmare, pentru a optimiza structura cristalină internă a materialului. Cu un astfel de aditiv, probabilitatea apariției petelor de segregare este redusă semnificativ, iar durabilitatea este crescută de aproximativ 1,4 ori.
Vanadiu - de la 0,012 la 0,08%, în funcție de gradul specific de oțel pentru fabricarea șinelor. Important să se asigure o rezistență suficientă de contact. În combinație cu carbonul, formează carburi care măresc limita de anduranță (și anume pragul inferior al acesteia).

O considerație separată merită impurități nedorite sau chiar dăunătoare, care nu au fost încă izolate complet cu ajutorul tehnologiilor moderne. Aceasta este:

Azot - de la 0,03 la 0,07%, rău pentru că neutralizează efectul de aliere. Din această cauză, în grosimea profilului se formează nitruri, care nu sunt susceptibile de întărire termică, ceea ce înseamnă că reduc proprietățile mecanice ale elementelor VSP finisate.
Sulf - până la 0,045%. Incluziunile sale împiedică aliajul să fie maleabil în timpul lucrului la cald sub presiune. Ca urmare, după rulare, se poate obține un produs predispus la crăpare și va trebui respins imediat.
Fosfor - până la 0,035. De asemenea, crește fragilitatea structurii metalice. Odată cu ea, oboseala se acumulează rapid, ceea ce duce la delaminări și fracturi rapide.

Din motive de claritate maximă, prezentăm compoziția chimică a claselor de oțel populare pentru șinele de cale ferată în următorul tabel rezumativ:

calitate de oțel	Fracția de masă a elementelor %
	Carbon	Mangan	Siliciu	Vanadiu	Titan	Crom	Fosfor	Sulf	Aluminiu
							Nu mai
K78HSF	0,76-0,82	0,75-1,05	0,40-0,80	0,05-0,15		0,040-0,60	0,025	0,025	0,005
E78HSF
M76F	0,71-0,82		0,25-0,45	0,03-0,15			0,035	0,040	0,020
K76F							0,030	0,035
E76F							0,025	0,030
M76T					0,007-0,025		0,035	0,040
K76T							0,030	0,035
E76T							0,025	0,030
M76							0,035	0,040	0,025
K76							0,030	0,035
E76							0,025	0,030
Note: În clasele de oțel, literele M, K, E - indică metoda de topire a oțelului, numerele - fracția de masă medie a carbonului, literele F, C, X, T - aliaje de oțel cu vanadiu, siliciu, crom și titan, respectiv. Se admite fracția de masă a elementelor reziduale - crom (În șinele din categoria T1, T2, H), nichel și cupru nu mai mult de 0,15% fiecare, cu o fracție de masă totală de cel mult 0,40%. Compoziția chimică pentru R65K trebuie să corespundă celei specificate, cu excepția fracției de masă a carbonului, care trebuie să fie de 0,83 - 0,87%. În acest caz, numerele din clasa de oțel sunt înlocuite cu 85.

După cum puteți vedea, sunt indicate în plus două componente - titan și crom. Nu le-am descris în detaliu mai sus, deoarece sunt departe de a fi întotdeauna prezente, dar prima dintre ele este o impuritate utilă, al cărei efect pozitiv este de a crește rezistența, iar al doilea este un element rezidual. De asemenea, merită să acordați atenție prezenței aluminiului, care ajută la reducerea greutății fără a compromite alți indicatori de calitate.

Proprietăți mecanice

Rezistenta la impact - duritatea materialului aliat cu aditivi dupa intarirea volumetrica atinge 60 HRC pe scara Rockwell, vascozitatea este de 2,5 kg/cm2. Din acest motiv, structurile metalice deja așezate sunt greu de deteriorat accidental.
Rezistență la sarcini ciclice - metalul laminat de cale ferată este fabricat din oțel, deoarece rezistența sa la tracțiune ajunge la 1000 MPa. În condițiile climatice ale latitudinilor noastre, acestea nu se deformează de zeci de ani (mai ales cu îngrijirea corespunzătoare).
Plasticitate moderată - un produs laminat la cald în timpul producției poate fi încălzit la o temperatură de 1000 de grade Celsius. Indicatorul îngustării sale relative nu va depăși 25%. Rezultă un profil fără goluri și defecte minore, care în timpul funcționării s-ar putea transforma rapid în defecte grave.

Combinația acestor proprietăți practice determină, de asemenea, popularitatea constantă și utilizarea pe scară largă a ghidajelor I-beam din aliajul în cauză.

Aplicații și clase de oțel pentru șine

Principalul domeniu de utilizare a metalului (care este clar din numele său) este producția de produse laminate pentru așezarea VSP.

Acum luați în considerare cele mai populare variante de aliaje:

76 este cel mai popular. Din el sunt realizate profile din seriile P50 și P65, care alcătuiesc 3/4 din toate structurile de susținere ale căilor ferate cu ecartament larg.
76F - deja armat cu vanadiu, cu o resursă sporită. Prin urmare, este utilizat pentru producția de produse laminate, care ulterior vor fi așezate în linii pentru locomotive de mare viteză și alte transporturi rapide.
K63 - aliat cu nichel (până la 0,3%), are o duritate impresionantă și o rezistență mai bună la coroziune. Șinele macaralei sunt fabricate din acesta, calitatea de oțel îi permite să reziste la sarcini care în alte cazuri au devenit critice.
K63F - cu aditivi de wolfram, ceea ce înseamnă cu rezistență ciclică și mai mare.
M54 - îmbogățit cu mangan și datorită acestui fapt are vâscozitate bună. Și-a găsit aplicația în producția de suprapuneri pentru joncțiuni și cote.
M68 - relevant în producția de elemente specifice ale suprastructurii pistei.

Nevoia de proprietăți mecanice în diferite combinații a determinat o astfel de varietate de opțiuni. Adăugați la aceasta o greutate relativ mică și un cost redus și obțineți un design foarte practic pentru construcția liniilor de transport și a nodurilor.

Tipul de șină de oțel este indicat pe marcaj, care poate fi fie permanent, fie temporar. În primul caz, se aplică prin branding, în al doilea - cu vopsea. Printre alte denumiri se numără conformitatea produsului laminat cu GOST, precum și caracteristicile sale suplimentare (lungime scurtă, grad, locația găurilor tehnice etc.).

Profilele pot fi operate până la expirarea timpului de funcționare specificat de producător și calculat în funcție de tonajul pierdut. Este posibilă și defecțiunea prematură a elementelor ESP cauzată de apariția defectelor. Apoi trebuie înlocuite sau reparate. Puteți citi despre diferite tipuri de defecte în.

Așadar, am aflat că pentru calea ferată, gradul de oțel este 76 și 76F, cu conținut ridicat de carbon și cu aditivi de vanadiu (în al doilea caz). Se topește în cuptoare convertoare și cu arc, cu ferosiliciu și dezoxidare a aluminiului, urmată de defosforizare și reînnoire a zgurii, cu vid și tratament termic. Prin această abordare, produsul finit laminat se caracterizează printr-un grad ridicat de puritate și o tendință scăzută la defecte.

În mod similar, fabricile de producție produc nu numai structuri de formare a benzii, ci și alte elemente importante utilizate în instalațiile feroviare. Să le aruncăm o privire mai atentă.

Oțeluri pentru roți - pentru roți de cale ferată

Jantele pieselor mobile ale transportului trebuie pur și simplu să fie rezistente la uzură (în caz contrar, toate avantajele de rezistență ale structurii superioare a căii de rulare vor fi reduse la zero). Prin urmare, sunt fabricate din acele tipuri de metal pe care le luăm în considerare, care sunt îmbogățite cu carburi. Apoi eșuează mai rar, ceea ce înseamnă că provoacă mai puține situații de urgență, iar pe termen lung reduc și costurile de exploatare a locomotivelor și vagoanelor.

Carbon în oțelurile pentru roți

Analizând compoziția chimică, am ajuns la concluzia că incluziunile de carbon cresc rezistența metalului la uzură, dar cresc și susceptibilitatea la temperaturi critice. În cazul jantelor, este deosebit de important să le faceți rezistente la deteriorarea termică. Trebuie amintit că uzura prematură (în special cu întreținerea neatentă) poate duce la faptul că vehiculele care se deplasează cu o viteză impresionantă se vor rătăci.

Prin urmare, nu are sens să se concentreze exclusiv pe aliajele cu conținut ridicat de carbon - puterea lor în acest caz este destul de capabilă să joace un detriment. Pentru eliberarea roților, oțelul șinelor obișnuite poate să nu fie potrivit; marca pentru fabricarea lor trebuie să respecte următoarele standarde:

AAR M-107 / M-208 - american;
EN 13262 - European;
JIS E 5402-1 - japoneză;
GOST 10791-2011 - intersectorial.

Soluțiile de design ale Țării Soarelui Răsare merită o atenție deosebită. Comunicația feroviară acolo este destul de bine dezvoltată și astăzi se află la acel nivel modern, care ar trebui să fie egal nu numai cu țările CSI. Locomotivele de acolo sunt avansate și se deplasează cu viteze impresionante. Cum pot suporta piesele mobile ale acestui transport cele mai serioase sarcini? Să încercăm să ne dăm seama.

Oțeluri japoneze pentru roți

Cu aproximativ 90 de ani în urmă, inginerii și constructorii locali s-au confruntat cu o problemă globală: experții au descoperit că roțile vehiculelor lor se uzează prematur, deși resursa a fost calculată pentru anii următori.

Explicația a fost găsită și s-a dovedit a fi simplă: aliajul pentru producția de elemente metalice, realizat conform tehnologiilor europene împrumutate, conținea doar 0,5% carbon. O astfel de fracție de masă nu a fost în mod clar suficientă pentru a oferi rezistența necesară la uzură.

Oamenii de știință din Japonia au înțeles că o creștere a procentului de carbon în grosimea profilului ar putea duce și la consecințe negative (în special, la apariția unei tendințe de deteriorare termică). Prin urmare, au fost lansate studii de amploare, al căror scop a fost găsirea concentrației optime a aditivului, păstrând în același timp toate proprietățile benefice. Drept urmare, ne-am stabilit pe nota de 0,6-0,75%, care corespunde standardului JIS E 5402-1.

Mai mult carbon în roți înseamnă mai puțină uzură a șinei

Căutările au permis să se tragă o altă concluzie importantă: cu un echilibru de impurități și metal de bază, nu doar părțile mobile ale transportului, ci și acele elemente ale VSP-ului pe care se deplasează, sunt operate mai mult timp.

S-a găsit și o explicație pentru acest efect: cele mai mici particule se desprind de pe roți, se așează în punctul de contact și iese efectul abraziv pe suprafața benzii de rulare. Ca urmare, apar zgârieturi pe cap și crăpături în timp.

Aceste rezultate i-au determinat pe ingineri să mărească experimental conținutul de carbon - până la nivelul cu care se poate lăuda calitatea de oțel pentru JIS E 5402-1 (adică până la 0,75%).

Roți japoneze pe o cale ferată germană

A existat o problemă în comunicarea feroviară germană: părțile mobile ale trenurilor locale (ICE) s-au deformat rapid, ceea ce a dus la defecțiunea acestora, la pierderea calității ambreiajului și la situații de urgență. Când Deutsche Bann a aflat că locomotivele Shinkan-sen din Țara Soarelui Răsare nu au întâmpinat astfel de probleme nici măcar atunci când se deplasează la viteze maxime admise, au vrut să efectueze un test comparativ.

Trenurile germane erau echipate atât cu roți europene din aliaj ER7 (cu o fracție de masă de carbon de până la 0,52%), cât și cu roți japoneze realizate conform standardului JIS E 5402-1. După 6 ani de teste independente, din 2003 până în 2009, a doua opțiune a arătat că a fost de 1,5 ori mai eficientă în rezistența la uzură.

În paralel, structurile metalice așezate în șină au fost verificate periodic. S-a dovedit că și ele sunt șterse mai lent - exact de 1,5 ori. Pe suprafața de contact rămân mai puține particule abrazive. Îmbogățirea materialului cu carbon dă o creștere bună a resursei operaționale - mulțumită japonezilor pentru această descoperire.

Avantajele șinelor feroviare

Varietățile moderne ale acestora au următoarele avantaje (și un material precum oțelul șinelor ajută la evidențierea acestor avantaje practice):

distribuiți uniform sarcinile testate pe toată lungimea pânzei;
asigură o suprafață fiabilă pentru roțile vehiculelor, ajutând la dezvoltarea și menținerea unei viteze mari de mișcare;
au o resursă semnificativă (peste 50 de ani), timp în care pot rezista la solicitări serioase și pot rezista eficient la uzură.

Astfel, ele ajută să facă față sarcinii principale - sunt cheia pentru transportul rapid și sigur al pasagerilor și al mărfurilor.

___________________

Acum că știți ce tip de material este utilizat pentru producția de metal laminat feroviar, caracteristicile sale, compoziția chimică și proprietățile mecanice, va fi mai ușor să alegeți o anumită marcă care este cea mai potrivită pentru amenajarea unei instalații feroviare. Și compania PromPutSnabzhenie vă va ajuta întotdeauna să obțineți rapid volumul necesar de structuri metalice la un preț atractiv - vă rugăm să ne contactați pentru o comandă.

Oțelul cu un conținut de carbon de 0,5 - 1,10% după tratamentul termic are rezistență ridicată, duritate ridicată și rezistență la uzură. Aceste calități sunt utilizate în producția de produse pentru transportul feroviar și piese de material rulant, cablu de oțel, rulmenți și alte produse. Oțelul cu conținut ridicat de carbon este produs atât în convertoare de oxigen, cât și în cuptoare cu arc de oțel. Tehnologia de topire a unui astfel de oțel prezintă unele diferențe față de tehnologia de producere a metalului cu un conținut mai scăzut de carbon.

șină de oțel, conținând 0,60 - 0,80% C, și un cordon similar ca compoziție cu acesta este topit în convertoare de oxigen și cuptoare cu arc de topire a oțelului. Cea mai dificilă sarcină în producerea acestor tipuri de oțel este obținerea unui conținut scăzut de fosfor în metal atunci când suflarea este oprită la conținutul de carbon de calitate.

În convertoarele de oxigen de top și combinate, defosforizarea începe din primele minute de suflare. Cu toate acestea, cu un conținut de carbon de aproximativ 0,6 - 0,9%, conținutul de fosfor din metal se stabilizează sau chiar crește ușor. O scădere suplimentară a concentrației de fosfor este observată la un conținut de carbon semnificativ mai scăzut. Prin urmare, cu un conținut ridicat de fosfor în fontă și terminarea suflarii la gradul de conținut de carbon, concentrația de fosfor în metal este de obicei mai mare decât conținutul necesar în oțel.

Pentru a obține conținutul necesar de fosfor în oțelul cu conținut ridicat de carbon, care este topit cu terminarea suflarii la conținut de carbon de calitate, se utilizează reînnoirea zgurii. În același timp, productivitatea unităților de topire a oțelului scade, iar costurile de formare a zgurii și a fontei cresc.

La diferite instalații, prăbușirea convertorului pentru evacuarea zgurii se efectuează la un conținut de carbon de 1,2 - 2,5%. Cu un conținut de fosfor în fontă de 0,20 - 0,30%, zgura este reînnoită de două ori cu un conținut de carbon de 2,5 - 3,0% și 1,3 - 1,5%. După descărcarea zgurii, la convertizor se adaugă var proaspăt ars. Conținutul de FeO din zgură se menține în intervalul de 12 - 18% prin modificarea nivelului tuierei deasupra băii. Pentru a lichefia zgura, se adaugă spat fluor în cantitate de 5-10% în greutate var în timpul suflarii. Aceste măsuri fac posibilă obținerea unei concentrații de fosfor de cel mult 0,010 - 0,020% până la finalizarea suflarii la conținutul de carbon din oțel.

În timpul baterii, metalul este dezoxidat într-o oală cu ferosiliciu și aluminiu. În acest caz, o operație obligatorie este tăierea zgurii convertizorului. Pătrunderea acestuia în oală duce la refosforizarea metalului în timpul dezoxidării și, mai ales, în timpul prelucrării în afara cuptorului sub zgură reducătoare pentru desulfurare.

Purtarea metalului din convertor la un conținut scăzut de carbon permite defosforizarea profundă a acestuia. În acest sens, tehnologia de topire a șinei și a cordonului de oțel în convertoarele de oxigen, care prevede oxidarea carbonului la 0,03 - 0,07% și carburarea ulterioară a metalului în oală cu cocs de petrol, antracit etc., a câștigat o oarecare popularitate. Utilizarea acestei tehnologii necesită prezența impurităților dăunătoare pure și a gazelor de carburator. Acest lucru necesită pregătirea lor specială, a cărei organizare poate crea dificultăți semnificative.

Unele întreprinderi folosesc tehnologia de producere a șinei și cablurilor de oțel în convertoare de oxigen prin topirea metalului cu conținut scăzut de carbon și apoi carburarea cu fier lichid, care este turnat într-o oală de turnare din oțel înainte de a atinge topitura din convertor. Utilizarea sa presupune prezența fontei suficient de pură în ceea ce privește conținutul de fosfor. Pentru a obține conținutul de carbon din oțel în limitele cerute, carburarea finală a metalului dezoxidat se realizează cu carburatoare solide în procesul de tratare în vid.

În cuptoarele de topire a oțelului cu arc, oțelul șinelor și cordonului se topesc conform tehnologiei convenționale, folosind măsuri pentru îndepărtarea intensivă a fosforului din aditivii metal - minereu de fier din încărcătură și la începutul unei perioade scurte de oxidare cu îndepărtare continuă a zgurii și reînnoirea acestuia cu aditivi de var. În același timp, sunt utilizate în mod necesar și măsuri care vizează prevenirea pătrunderii zgurii de cuptor în oala de turnare a oțelului.

Datorită conținutului scăzut de oxigen din oțelul șinelor cu conținut ridicat de carbon, se poate obține un grad ridicat de puritate în ceea ce privește incluziunile de oxid chiar și fără utilizarea unor astfel de tipuri relativ complexe de tratare în afara cuptorului precum evacuarea sau tratarea la ICD. De obicei, este suficient să purjați metalul din oală cu un gaz inert. În același timp, pentru a evita oxidarea secundară a metalului, zgura de oală trebuie să conțină o cantitate minimă de oxizi de fier și mangan.

În acest scop, la topirea oțelului șinelor în cuptoare de topire a oțelului cu arc, al căror design nu prevede o ieșire a metalului cu fereastră, se recomandă efectuarea unei perioade reduse de recuperare a topirii. Pentru a face acest lucru, după obținerea conținutului necesar de fosfor în metal, zgura din perioada de oxidare a topirii este drenată din cuptor. Oțelul este dezoxidat preliminar cu siliciu și mangan, care sunt introduse în cuptor sub formă de ferosiliciu și feromangan sau silicomangan. Apoi, în cuptor este introdusă o nouă zgură, care este dezoxidată cu cocs măcinat sau electrozi sablati și aluminiu granulat înainte de eliberarea topiturii. De asemenea, este posibil să se folosească pulbere de ferosiliciu în acest scop. Dezoxidarea finală a oțelului cu siliciu și aluminiu se efectuează într-o oală în timpul baterii. După introducerea în oală, metalul este purjat cu un gaz inert pentru omogenizare și în principal pentru a elimina acumulările de A12O3. În timpul funcționării șinelor, acumulările de A1 2 O 3 provoacă delaminații în partea de lucru a capului șinei. Consecința delaminării poate fi separarea completă a plăcilor delaminate de pe capul șinei și defectarea prematură a acesteia.

[Articol] Oțel și marcare șinelor

Sine din oțel și marcare șine

Oțel șină

Materialul șinei este șină de oțel. Şinele sunt realizate din două grupe: Grupa I - din oţel liniştit cu focar deschis, dezoxidat într-o oală cu dezoxidanţi complecşi fără utilizarea aluminiului sau a altor dezoxidanţi care formează incluziuni nemetalice de linie dăunătoare în oţel; Grupa II - din oțel calm cu focar deschis, dezoxidat cu aluminiu sau aliaj mangan-aluminiu.

Calitatea oțelului este determinată de compoziția sa chimică (Tabelul 1.2).

Odată cu creșterea carbonului C în oțel, crește rezistența totală la încovoiere a șinelor, duritatea și rezistența la uzură. Manganul Mn crește duritatea, rezistența la uzură și duritatea oțelului șinelor, în timp ce siliciul Si crește duritatea și rezistența la uzură. Fosforul P și sulful S sunt impurități nocive. La temperaturi scăzute, șinele cu un conținut ridicat de fosfor devin casante, iar sulful - roșu-casabil (se formează fisuri în timpul rulării șinelor). Vanadiul, titanul și zirconiul sunt aditivi de microaliere și modificare care îmbunătățesc structura și calitatea oțelului.

Macrostructura oțelului modern al șinei carbon este perlită lamelară cu mici vene de ferită la limitele granulelor de perlită. Duritatea semnificativă, rezistența la uzură și duritatea oțelurilor carbon sunt obținute prin conferirea acestora unei structuri omogene cu sorbitol (folosind un tratament termic special).

Proprietățile mecanice ale oțelului pentru șinele din grupele I și II în timpul încercărilor de tracțiune trebuie să corespundă cu datele din tabel. 1.3.

Aceste date corespund șinelor din oțel cu focar deschis, necălit pe toată lungimea.

Oțelul pentru șine trebuie să aibă o structură cu granulație fină (macrostructură) curată, uniformă, densă.

Tehnologia de fabricație a șinelor trebuie să garanteze absența stolurilor în ele, precum și a incluziunilor locale nemetalice (alumină, carburi și nitruri de titan sau alumină cimentată cu silicați), alungite de-a lungul direcției de rulare sub formă de linii - linii.

Suprafața capului șinei la capete este întărită de laminare sau încălzire prin inducție cu curenți de înaltă frecvență.

Pentru a asigura o mai mare rezistență la uzură și durabilitate, șinele sunt realizate din oțel deschis cu conținut ridicat de carbon (tipurile R75, R65, R50), supunându-le unui tratament ermetic pe toată lungimea prin călire în vrac în ulei, urmată de călire în cuptor (GOST). 18267-82). Macrostructura metalului întărit al capului șinei este sorbitol întărit. Duritatea Brinell pe suprafața de rulare a capului șinelor întărite ar trebui să fie între 341-388 HB, gâtul și talpa - nu mai mult de 388 HB.

Proprietățile mecanice ale șinelor întărite pe corp trebuie să fie caracterizate prin valori nu mai mici decât cele indicate mai jos:

Șinele care îndeplinesc pe deplin cerințele și standardele tehnice aparțin clasei I. Șinele cu abateri în compoziția chimică și proprietățile mecanice aparțin clasei a II-a.

Șinele călite volumetric au o durată de viață de 1,3-1,5 ori mai mare decât cele convenționale.

Condițiile de funcționare ale șinelor pe drumurile din Siberia și Orientul Îndepărtat sunt aproape de două ori mai dificile decât în partea europeană a Rusiei. Prin urmare, în prezent au fost create șine de fiabilitate la temperatură scăzută R65, grupa I călit în volum, fabricate din oțel care conține vanadiu-niobiu-bor cu utilizarea feroaliajelor nitrurate pentru aliere. Pentru aceste șine se folosește oțel electric, a cărui gătit se efectuează în cuptoare cu arc.

La o temperatură de minus 60 °C, șinele din oțel electric rezistă la sarcini de șoc de două ori mai mari decât șinele din oțel cu focar deschis.

În prezent, șinele rusești sunt printre cele mai bune din lume. Cu toate acestea, șinele japoneze, franceze, suedeze și canadiene au niveluri de autostres semnificativ mai scăzute și o mai mare curățenie și dreptate a șinelor din oțel. De aceea, achiziționarea lor pentru tronsoane de mare viteză ale căilor ferate rusești a început acum.

Marcaj, durata de viață a ferovii și măsuri pentru prelungirea acesteia

Marcarea șinelor se efectuează pentru așezarea lor corectă pe parcurs și pentru determinarea locului și timpului de fabricație a fiecărei șine individuale. Se împarte în cea principală (permanentă), efectuată în timpul rulării prin ștanțare în stare caldă și rece (Fig. 1.2) și una suplimentară sau temporară, realizată cu vopsea. Marcajul principal din fabrică indică conformitatea șinelor

cerințele standardelor, precum și mărci suplimentare caracteristicile fiecărei șine (scurtare, grad, etc.).

Fabrica care produce șine garantează deservirea corectă a șinelor pe parcurs în timpul timpului de funcționare, calculat în milioane de tone de tonaj brut T. Șinele sunt scoase de pe șină fie din cauza uzurii capului, fie a defectelor. De regulă, uzura verticală a capului nu atinge valorile limită la ritmul timpului de funcționare T, la care se efectuează o schimbare continuă a șinelor din cauza puterii lor limitate pe defecte unice.

În prezent, a fost adoptată clasificarea defectelor șinei, prezentată în Tabel. 1.4.

Intensitatea unei singure ieșiri pe șină depinde de timpul lor de funcționare (tonajul trecut prin acestea), de proiectarea căii, de sarcinile pe șine de la seturile de roți ale materialului rulant circulant, de planul și profilul căii, tipul șinelor, calitatea oțelului și alți factori. Pe fig. 1.3 prezintă curbele de creștere medii pentru rețeaua fostei URSS pentru o singură retragere a șinelor netratate termic pe curbe drepte și plane, în funcție de tonajul ratat cu șină de legătură pe traverse de lemn.

Șinele întărite volumetric au un randament semnificativ mai mic, ceea ce poate fi văzut, de exemplu, în graficul din Fig. 1,4 pentru linia Sankt Petersburg - Moscova.

Cea mai mare îndepărtare unică a șinelor defecte se realizează din cauza rezistenței insuficiente la oboseală de contact a metalului, din cauza uzurii laterale excesive a capului în curbe și din cauza coroziunii tălpii șinei și a fisurilor de coroziune-oboseală (defecte 44, 17, 21, 14, 11, 69 - vezi Tabelul 1.4).

Durata de viață a șinelor este în prezent prelungită prin utilizarea tehnologiilor de economisire a resurselor, în special, un mijloc bun de restabilire a proprietăților de serviciu ale șinelor este șlefuirea periodică a șinelor pe drum sau ascuțirea șinelor vechi la întreprinderile de sudare a șinelor. Pentru șlefuirea șinelor se folosesc mecanisme de șlefuit șine și trenuri de șlefuit șine cu roți abrazive.

Îmbunătățirea calității șinelor se realizează în trei direcții principale: îmbunătățirea purității oțelului șinelor; creșterea durității metalului șină și îmbunătățirea structurii acestuia; creșterea dreptății șinelor în timpul fabricării. Se dezvoltă și șina R65sh, care va avea o marjă în înălțimea capului (6 ... 7 mm) pentru șlefuirea ulterioară.

__________________

Inregistreaza-te pentru a descărca fișiere.
Atenţie!Înainte de a descărca cărți și documente, instalați un vizualizator de cărți de aici . Participați la dezvoltarea căii ferate dicționar wiki / Revista ASI online

Dacă nu poți descărca fișierul... / Aplicația noastră VKontakte / Cumpărăm versiuni electronice ale trenului. documente

Categorii

Alegerea editorilor