Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii żelaza, a mianowicie produkcji stali stosowanej do produkcji szyn kolejowych. Stal zawiera węgiel, mangan, krzem, wanad, aluminium, chrom, nikiel, azot, żelazo oraz zanieczyszczenia w następującym stosunku składników,% wag.: węgiel 0,77-0,84, mangan 0,90-0,95, krzem 0 , 20-0,35, wanad 0,06 -0,10, aluminium nie więcej niż 0,004, azot 0,010-0,018, chrom nie więcej niż 0,15, nikiel nie więcej niż 0,15, żelazo i inne zanieczyszczenia. Jako zanieczyszczenia stal zawiera w % wag.: siarkę nie więcej niż 0,015, fosfor nie więcej niż 0,020, miedź nie więcej niż 0,20 i tlen nie więcej niż 0,0018. Właściwości wytrzymałościowe stali, plastyczność i odporność na zimno ulegają podwyższeniu dzięki powstawaniu rozproszonej struktury utwardzonego sorbitolu oraz wzrostowi czystości stali pod względem wtrąceń niemetalicznych. 2 zakładka.

Wynalazek dotyczy metalurgii żelaza, w szczególności produkcji stali do produkcji szyn kolejowych.

Znana perlityczna stal szynowa zawierająca 0,71-0,82% C; 0,75-1,05% Mn; 0,25-0,60% Si; 0,05-0,15% V; nie więcej niż 0,025% P; nie więcej niż 0,030% S; nie więcej niż 0,02% A1.

Tworzenie szyn o wysokiej wytrzymałości o maksymalnej wytrzymałości na rozciąganie większej niż 1300 N / mm2 i wydłużeniu względnym co najmniej 12,0%, o zwiększonej niezawodności operacyjnej i wysokiej odporności na powstawanie defektów, zakłada jednorodną strukturę perlitową, elementy jest trudne.

Znane stale charakteryzują się następującym składem chemicznym (% wag.):

0,65-0,8 C; 0,18-0,40 Si; 0,6-1,2 mln; 0,001-0,01 Zr; 0,005-0,04 A1; 0,004-0,011 N jest jednym pierwiastkiem z grupy zawierającej Ca i Mg 0,0005-0,015; 0,004-0,040 Nb; 0,05-0,3; Fe - oc ..

0,69-0,82°C; 0,45-0,65 Si; 0,6-0,9 mln; 0,004-0,011 N; 0,005-0,009 Ti; 0,005-0,009 Al; 0,02-0,10 V; 0,0005-0,004 Ca; 0,0005-0,005 Mg; 0,15-0,4 Cr; Święto ..

Istotnymi wadami tych stali są niska udarność i odporność na zimno, zmniejszona niezawodność i żywotność.

W stali jest to spowodowane brakiem wanadu i niską zawartością azotu. Ma stosunkowo grube ziarno austenitu (7-8 punktów). Wysoka zawartość aluminium w nim prowadzi do jego zanieczyszczenia grubymi liniowymi wtrąceniami tlenku glinu, które znacznie zmniejszają wytrzymałość stykowo-zmęczeniową szyn.

Wskazane wady stali związane są z obecnością w niej tytanu, niską zawartością wanadu i azotu. Węgloazotki tytanu powstające w ciekłej stali po schłodzeniu znacznie zmniejszają udarność i odporność szyn na kruche pękanie.

Stosunkowo niska zawartość wanadu i azotu nie zapewnia powstania wymaganej ilości azotków glinu i węgloazotków wanadu, które są niezbędne do mielenia ziaren austenitu przy jednoczesnym zwiększeniu właściwości wytrzymałościowych i odporności na zimno stali. Ziarno austenitu w tej stali jest stosunkowo grube i wynosi 7-8 punktów.

Znana stal zawierająca 0,65-0,89% C; 0,18-0,65% Si; 0,6-1,2% Mn; 0,004-0,030% N; 0,005-0,02% A1; 0,0004-0,005% Ca; 0,01-0,10% V; 0,001-0,03% Ti; 0,05-0,4% Cr; 0,003-0,1% Mo; węgloazotki wanadu 0,005-0,08%; natomiast Ca i A1 są w stosunku 1: (4-13); e - reszta.

Istotnymi wadami stali są niska udarność, zwiększona skłonność do kruchego pękania oraz zmniejszona wytrzymałość eksploatacyjna, co jest spowodowane obecnością tytanu w stali, niską zawartością wanadu, wysokim stężeniem glinu. Powstałe węgloazotki tytanu znacznie zmniejszają wytrzymałość i odporność na kruche pękanie.

Niskie stężenie wanadu nie zapewnia powstania wymaganej ilości węgloazotków wanadu, co jest niezbędne do dodatkowego rozdrobnienia ziarna oraz zwiększenia właściwości wytrzymałościowych i odporności na zimno stali.

Stosowanie dużej ilości aluminium do odtleniania stali wraz z wapniem prowadzi do jej zanieczyszczenia nagromadzonymi glinianami wapnia bogatymi w tlenek glinu, które obniżają wytrzymałość stykowo-zmęczeniową.

Obecność siarki i fosforu w dużych ilościach w stali prowadzi odpowiednio do wzrostu kruchości stali na czerwono i na zimno.

Znana jako stal prototypowa zawierająca (% wag.): 0,78-0,88 C; 0,75-1,05 mln; 0,25-0,45 Si; 0,03-0,15 V; nie więcej niż 0,02 Al; nie więcej niż 0,020 R; nie więcej niż 0,015 S.

Szyny wykonane ze stali E83F poddawane są wolumetrycznemu hartowaniu olejowemu w niskiej temperaturze, a następnie odpuszczaniu.

Istotnymi wadami stali jest zwiększona skłonność do kruchego pękania.

Pożądanym efektem technicznym wynalazku jest wytworzenie rozproszonej struktury utwardzającego się sorbitolu, wzrost właściwości wytrzymałościowych, plastyczności, odporności na zimno, czystości stali pod względem wtrąceń niemetalicznych.

W tym celu stal zawierająca węgiel, mangan, krzem, wanad, aluminium dodatkowo zawiera chrom, nikiel, azot w następującym stosunku składników (% wag.):

Ponadto ilość zanieczyszczeń w jego składzie jest dodatkowo ograniczona w następującym stosunku (% wag.):

Zastrzegany skład chemiczny jest wybierany w oparciu o następujące warunki. Wybrana zawartość węgla zapewnia podczas hartowania objętościowego jednorodną strukturę schłodzonego sorbitolu o wytrzymałości na rozciąganie powyżej 1300 N/mm2, wydłużeniu względnym powyżej 0,12% i zwężeniu powyżej 35%.

Szyny wykonane ze stali zawierającej powyżej 0,84% C mają obniżoną udarność przy minus 60 °C (0,15 MJ/m2). Wprowadzenie Mn, V, Cr wiąże się również z koniecznością zwiększenia twardości i odporności na zużycie stali podczas pracy w kontakcie koło-szyna.

Wybrany stosunek Mn, Si, Ni, Cr w stali zawierającej 0,77-0,84% C zapewnia obniżenie temperatury przemiany austenitu i uzyskanie bardziej rozproszonej struktury hartowanego sorbitolu.

Spadek zawartości manganu w porównaniu z prototypem wynika z wprowadzenia do stali wystarczającej ilości chromu w celu zwiększenia hartowności i odporności na zużycie. Jednocześnie zastrzegane stężenia Ni i Cr wykluczają tworzenie się górnego bainitu w mikrostrukturze, co jest niedopuszczalne w części roboczej główki szyny. Natomiast przy zawartości węgla 0,77-0,84% i wysokim stężeniu manganu (>0,95%), w strukturze szyn wzmacnianych termicznie obserwuje się odcinki bainitu górnego.

W efekcie zastrzegane zawartości Mn, Si, Cr, Ni zapewniają wymagane obniżenie temperatury przemiany austenitu i utworzenie struktury zdyspergowanego sorbitolu hartowniczego, który ma wyższe właściwości mechaniczne, twardość i odporność na zużycie.

Pozytywnym efektem niewielkich dodatków chromu jest zwiększenie odporności na zużycie poprzez tworzenie węglików. W obecności chromu zwiększa się zdolność Mn i V do hamowania wzrostu ziarna austenitu.

Wprowadzenie niklu w deklarowanym zakresie zapewnia, obok aluminium i wanadu, uzyskanie gwarantowanej udarności stali w temperaturach dodatnich i ujemnych. Jego zawartość do 0,15% korzystnie wpływa na udarność, a przy stężeniu powyżej 0,15% możliwe jest uzyskanie w szynach niedopuszczalnej struktury bainitu górnego.

Zastosowanie wanadu w stali wynika z faktu, że podobnie jak Cr i Mn zwiększa rozpuszczalność azotu w metalu wiążąc go w silne związki chemiczne (azotki, węgloazotki wanadu), które rozdrabniają ziarno austenitu i zmniejszają jego skłonność rosnąć po podgrzaniu.

Wprowadzenie V, N w zastrzeżonych granicach do stali prowadzi do rozdrobnienia ziarna austenitu do punktów 9-12 i zmniejszenia jego tendencji do wzrostu po podgrzaniu w wyniku tworzenia rozproszonych cząstek węgloazotków wanadu, do zwiększenia właściwości wytrzymałościowe i lepkościowe oraz odporność na kruche pękanie (odporność na zimno). Jednak bez użycia azotu wanad w wysokich stężeniach (>0,1%) zmniejsza ciągliwość i zwiększa kruchość stali na zimno. Wanad zwiększa wytrzymałość i poprawia spawalność.

W stali zawierającej co najmniej 0,010% N optymalne stężenie wanadu wynosi 0,06-0,10%. Wybrano dolną granicę zawartości wanadu w stali, ponieważ zaczyna ona mielenie ziarna w stężeniu powyżej 0,06%. Górną granicę zawartości wanadu ustala się na podstawie tego, że wraz ze wzrostem jego stężenia powyżej 0,10% zmniejsza się względny udział azotu w węgloazotku wanadu, powstaje węgloazotek zbliżony składem do węglika wanadu, co zmniejsza udarność.

Stężenie azotu poniżej 0,010% w stali zawierającej poniżej 0,06% wanadu nie zapewnia wymaganego poziomu właściwości wytrzymałościowych, udarności przy minus 60 °C oraz rozdrobnienia ziarna austenitu. Wraz ze wzrostem zawartości wanadu i azotu w stali do deklarowanych limitów wzrasta ilość zawartych w niej węgloazotków, zapewniając wzrost właściwości wytrzymałościowych i odporności na zimno. Jednak przy wzroście azotu o ponad 0,018% możliwe są przypadki segregacji plamistej i „wrzenia azotu” (pęcherzyki w stali).

Ograniczenie zawartości miedzi, siarki i fosforu zostało wybrane w celu poprawy jakości powierzchni oraz zwiększenia ciągliwości i wiązkości stali. Ponadto stężenie siarki determinuje kruchość na czerwono, fosfor - kruchość stali na zimno.

Wynalazczy skład chemiczny stali szynowej zapewnia wytwarzanie szyn trzcinowych o wysokiej wytrzymałości, odporności na ścieranie i zimno o zwiększonej wytrzymałości stykowej zmęczeniowej podczas wolumetrycznego hartowania w oleju, a następnie odpuszczania.

Stal o zastrzeganym składzie (tabela 1) wytopiono w 100-tonowym elektrycznym piecu łukowym DSP-100 I7 i wlano do maszyny do ciągłego odlewania. Powstałe półfabrykaty były podgrzewane i walcowane według zwykłej technologii na szynach typu P65, które były hartowane w oleju z temperatury 800-820 °C i odpuszczane w 460 °C. Z danych podanych w tabeli 2 wynika, że ​​właściwości mechaniczne, twardość szyn utwardzonych objętościowo wykonanych z zastrzeganej stali są znacznie wyższe niż szyn wykonanych ze stali E83F. Deklarowany skład chemiczny stali szynowej zapewnia również wysoki poziom właściwości plastycznych oraz wysoką odporność na kruche pękanie (KCU-60°C≥0,2 MJ/m2). Zwiększenie twardości, wytrzymałości, właściwości plastycznych i lepkościowych szyn zwiększa ich odporność na zużycie i zimno, zmęczeniową stykową wytrzymałość oraz niezawodność eksploatacyjną.

Lista źródeł uwzględnionych w badaniu

1. GOST R 51685-2000 „Szyny kolejowe. Ogólne warunki techniczne”.

2.A.S. ZSRR nr 1435650, klasa M. С22С 38/16, 1987

3.A.S. ZSRR nr 1239164, klasa M. С22С 38/16, 1984

4. Patent RF nr 1633008, klasa M. С22С 38/16, 1989

5. TU 0921-125-01124328-2001 "Szyny kolejowe o podwyższonej odporności na zużycie i wytrzymałości stykowej".

Stal szynowa zawierająca węgiel, mangan, krzem, wanad, aluminium i żelazo, charakteryzująca się tym, że dodatkowo zawiera chrom, nikiel, azot w następującym stosunku składników,% wag.:

Podobne patenty:

Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii, a mianowicie stali konstrukcyjnych stosowanych w różnych gałęziach przemysłu, m.in. w przemyśle motoryzacyjnym do wytwarzania odlewów wielkogabarytowych do wywrotek górniczych o szczególnie dużych obciążeniach, pracujących w podwyższonych obciążeniach udarowych i w ekstremalnych warunkach klimatycznych. warunki.

Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii, a mianowicie składu stali, które mogą być stosowane do wytwarzania części maszyn i urządzeń pracujących w trudnych warunkach, w szczególności do walcowania walców elektrycznych młynów rurowych.

Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii i może być stosowany do wytwarzania konstrukcji spawanych z dwuwarstwowych wyrobów walcowanych, które są eksploatowane przez długi czas w ujemnych temperaturach w warunkach intensywnego mechanicznego, korozyjno-erozyjnego oddziaływania silnych pól lodowych i woda morska, w szczególności kadłuby nuklearnych lodołamaczy, łodzie do żeglugi lodowej, stacjonarne i pływające platformy odporne na lód morski do produkcji węglowodorów na szelfie arktycznym

Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii, a mianowicie wytwarzania dużych kształtowników walcowanych na gorąco i kształtowych wyrobów walcowanych z niskowęglowej stali niskostopowej. Stal zawiera składniki w następującym stosunku wagowym: węgiel 0,08-0,12, mangan 1,30-1,80, krzem od ponad 0,50 do 0,80, fosfor do 0,030, siarka od ponad 0,01 do nie więcej niż 0,030, chrom do 0,3, nikiel do 0,3, miedź do 0,3, aluminium powyżej 0,01, wanad 0,05-0,10, wapń 0,0001-0,005, azot do 0,008 i reszta żelaza. Wymagana wartość granicy plastyczności 345 N/mm2 jest przewidziana dla wytwarzania dużych kształtowników walcowanych na gorąco i kształtek bez zastosowania systemu przyspieszonego chłodzenia po walcowaniu. 1 przykł.

Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii, a mianowicie stali używanej do wytwarzania części narzędzi skrawających. Stal zawiera w % wag.: od 0,28 do 0,5 C, od 0,10 do 1,5 Si, od 1,0 do 2,0 Mn, maksymalnie 0,2 S, od 1,5 do 4 Cr, od 3,0 do 5 Ni, od 0,7 do 1,0 Mo, od 0,6 do 1,0 V, śladowe ilości do maksymalnej całkowitej zawartości 0,4% wag. metale ziem rzadkich, reszta to w zasadzie tylko żelazo i zanieczyszczenia. Po wyżarzaniu zmiękczającym stal ma osnowę zawierającą przestarzały martenzyt do około 5% objętości zasadniczo okrągłych, równomiernie rozmieszczonych węglików, przy czym osnowa jest zasadniczo wolna od węglików granicznych ziaren. Stal ma ulepszoną skrawalność, odporność na ścieranie i hartowność. 7 rz. i 15 c.p. f-kryształy, 21 rys., 6 tbl.

Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii, a dokładniej produkcji walcowania i może być stosowany do otrzymywania zgrzewalnych taśm o kategorii wytrzymałości X100 według normy API 5L-04, stosowanych w budowie wysokociśnieniowych rurociągów naftowych i gazowych. Rezultatem technicznym jest zwiększenie właściwości wytrzymałościowych taśm przy jednoczesnym zapewnieniu udziału składnika włóknistego w pękaniu próbki na poziomie co najmniej 90%. W celu uzyskania efektu technicznego, po wytopie stali uzyskuje się wlewki odlewane w sposób ciągły, nagrzewa się je do temperatury austenityzowania, prowadzi się wieloprzejściową obróbkę zgrubną i wykańczającą z regulowaną temperaturą końcową walcowania oraz schładzanie taśm wodą, a po walcowanie zgrubne walce schładzane są do temperatury 720-800 °C, walcowanie wykańczające prowadzi się z redukcją względną na przejście 8-25% i temperaturą końcową walcowania równą 740-790 °C, po czym taśmy są schładzane w tempie co najmniej 17 ° C / s. Stal topi się o następującym składzie chemicznym,% wag.: 0,06-0,11 C, 0,02-0,04 Si, 1,45-1,95 Mn, 0,15-0,28 Mo, 0,01-0,06 Nb, 0,01-0,09 Ti, 0,15-0,35 Ni, 0,10-0,30 Cr, 0,002-0,009 N, nie więcej niż 0,20 V, reszta Fe. 2 zakładka.

Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii, a mianowicie wysokowytrzymałych stali konstrukcyjnych, hartowanych głównie na powietrzu, stosowanych do wytwarzania osiowosymetrycznych części karoserii. Stal zawiera węgiel, krzem, chrom, mangan, nikiel, molibden, wanad, miedź, siarkę, fosfor, żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia o następującym stosunku składników,% wag.: węgiel 0,18 - 0,24, mangan 1,0 - 1,5, krzem 0,20 - 0,40, siarka nie więcej niż 0,010, fosfor nie więcej niż 0,015, chrom od więcej niż 3,00 do 3,20, nikiel 0,90 - 1,20, molibden 0,50 - 0,70 , wanad 0,10 - 0,20, miedź nie więcej niż 0,25, żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia - odpoczynek. Stal po obróbce termomechanicznej posiada wysoką ciągliwość, pozwalającą na jej odkształcanie poprzez rotacyjne ciągnienie w stanie zimnym o stopniach odkształcenia 50-70% oraz zapewniającą właściwości mechaniczne w stanie utwardzonym powyżej 155 kgf/mm2 przy wydłużeniu względnym co najmniej 7%. 3 łyżki, 2 łyżki

[0001] Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii, a mianowicie konstrukcyjnych, kompleksowo-stopowych stali o wysokiej wytrzymałości, hartowanych na powietrzu i mogących znaleźć zastosowanie w produkcji części osiowosymetrycznych pracujących pod ciśnieniem. Stal zawiera wagowo: węgiel od 0,18 do mniej niż 0,2, mangan 1,00-1,3, krzem 0,20-0,40, siarkę nie więcej niż 0,010, fosfor nie więcej niż 0,015, chrom 2, 90-3,20, miedź nie więcej niż 0,25, nikiel 2,20-2,50, molibden 0,70-0,90, wanad od 0,15 do mniej niż 0,20, żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, reszta. Po hartowaniu w powietrzu i obróbce termomechanicznej ostateczna wytrzymałość na rozciąganie σВ wynosi co najmniej 170 kgf / mm2, a wydłużenie względne δ5 wynosi co najmniej 6%. 1 dwg, 5 łyżek, 1 łyżka

Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii, a mianowicie wysokowytrzymałej blachy stalowej o stosunku granicy plastyczności do wytrzymałości na rozciąganie wynoszącym 0,6 lub więcej. Blacha wykonana jest ze stali o następującym składzie, w % wag.: 0,03-0,20% C, 1,0% lub mniej Si, powyżej 1,5 do 3,0% Mn, 0,10% lub mniej P, 0,05% lub mniej S, 0,10% lub mniej Al, 0,010% lub mniej N, jeden lub więcej rodzajów pierwiastków wybranych spośród Ti, Nb i V, których całkowita zawartość wynosi 0,010-1 000%, 0,001-0,01 Ta, reszta to Fe i nieuniknione zanieczyszczenia. Struktura arkusza zawiera ferryt i fazę wtórną, w tym martenzyt. Udział powierzchni ferrytu wynosi 50% lub więcej, a średnia wielkość ziarna kryształu wynosi 18 µm lub mniej. Udział powierzchniowy martenzytu w fazie wtórnej waha się od 1% do mniej niż 7%. Wymagana wytrzymałość i formowalność są zapewnione przy jednoczesnym zmniejszeniu ciężaru arkusza. 12 rz. i 8 c.p. f-kryształy, 6 łyżek, 1 przykł.

Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii żelaza, a mianowicie produkcji stali wykorzystywanej do produkcji szyn kolejowych

Do połowy lat 90. amerykańskie koleje kupowały ulepszone utwardzone szyny czołowe od zagranicznych dostawców, którzy byli wówczas jedynymi producentami tych produktów. Jednak od 1994 roku, kiedy firma Pennsylvania Steel Technologies (PST) opanowała produkcję wysokiej jakości stalowych szyn w odbudowanej fabryce Stilton, której modernizacja kosztowała 40 mln dolarów, sytuacja zaczęła się zmieniać. Przykładem PST poszło w 1996 roku CF&I Steel w odnowionym zakładzie Pueblo.

Początkowo zaczęła produkować szyny z głowicą hartowaną korpusowo typu DHH 370 (rysunek wskazuje twardość stali w jednostkach wg Brinella), a w 1997 roku przeszła na szyny typu DHH 390. Poprawa jakości stali szynowej, podnosząc jej twardość do 390 jednostek. według Brinella została osiągnięta dzięki współpracy z japońską firmą Nippon Steel, która pozwoliła na zastosowanie technologii tej firmy, która jest największym na świecie producentem szyn. Zgodnie z wymaganiami technicznymi American Railway Engineering Association (AREA) twardość szyn musi wynosić co najmniej 341 jednostek. przez Brinella, więc CF&I przekroczyła tę liczbę o 14%. Stafford Rail Steel może w niedalekiej przyszłości stać się kolejnym producentem ulepszonych szyn w Stanach Zjednoczonych. Koleje w Ameryce Północnej uważają obecnie stal szynową produkowaną w Stanach Zjednoczonych za najlepszą.

Firmy zagraniczne nadal produkują szyny wysokiej jakości, różniące się od tych produkowanych w USA głównie zawartością siarki. W Ameryce Północnej znacznie wyższe poziomy siarki są tolerowane w stali kolejowej, ponieważ uważa się, że zmniejsza to prawdopodobieństwo flokulacji wodoru. Za granicą, w szczególności w Japonii, dążą do zmniejszenia zawartości siarki, ponieważ uważa się, że z biegiem czasu przyczynia się ona do powstawania pionowych pęknięć zmęczeniowych w głowicy i przyspiesza zużycie faliste na skutek występowania przerw między wtrąceniami siarki. Zawartość siarki w stali kolejowej jest przedmiotem toczącej się debaty. Zwolennicy wyższej zawartości siarki twierdzą, że niedobór siarki może zwiększać ryzyko kruchości wodorowej, jeśli zawartość wodoru w stali nie jest kontrolowana. Zwolennicy mniej uważają, że wprowadzenie nowych technologii, takich jak mieszanie indukcyjne i odgazowywanie próżniowe, wyeliminuje potrzebę obecności siarki. W każdym razie w Ameryce Północnej, zdaniem metalurgów, sytuację w dziedzinie stali kolejowej można uznać za bezprecedensowo korzystną.

Natomiast stal o twardości 350-400 jednostek. Według Brinella spełnia wymagania nowoczesnych kolei w zakresie wykorzystania do produkcji szyn układanych na torach promowych i stacyjnych, w przypadku specjalnych miejsc toru, takich jak rozjazdy i ślepe skrzyżowania, wymagania są inne. Tak więc do krzyży potrzebna jest stal szynowa o twardości 450-500 jednostek. według Brinella.

Obecnie panuje opinia, że ​​perlityczna stal szynowa najwyraźniej nie nadaje się do pracy z dużymi obciążeniami osiowymi. Nawet jeśli jego twardość można zwiększyć do wymaganej wartości, mikrostruktura perlitu może doprowadzić wskaźnik Rockwella tylko do C-40, ponieważ ryzyko pękania dalej wzrasta. Indeks Rockwella C-40 do C-45 może dawać problematyczną mieszankę struktur perlitowych i bainitycznych. W strefie C-45-C-50 pożądany wynik jest możliwy przy przeważającej strukturze bainitu (tabela 3.1). Bainit jest znacznie twardszy niż perlit i zapewnia lepszą odporność na zużycie.

Tabela 3.1 - Skład chemiczny szyn w Ameryce

Oregon State Institute we współpracy z AAR przeprowadził badania wykazujące, że istnieją dwa podejścia do uzyskania mikrostruktury bainitycznej. Jeden z nich polega na izotermicznej obróbce konwencjonalnej węglowej stali szynowej do twardości rzędu C-45-C-50 według Rockwella. Inne podejście wykorzystuje stal węglową o obniżonej zawartości węgla, o podwyższonej zawartości krzemu, chromu, manganu, średniej zawartości molibdenu i niskiej zawartości boru. Stal niskowęglowa po hartowaniu w wodzie staje się bardzo wytrzymała i stosunkowo twarda. Badania potwierdziły obiecujące właściwości stali bainitycznych, a ostatnie postępy w technologii produkcji czynią je opłacalnymi komercyjnie. Wstępne badania na szynach wykonanych ze stali bainitycznych i hartowanej głowicy hartowanej wykazały, że stale bainityczne o niskiej zawartości węgla są lepiej spawalne. W testach bezpośrednio na torze stal bainityczna również działała lepiej niż stal ulepszona.

Wysoka wytrzymałość stali bainitycznej zapewnia jej dobrą odporność na wykruszanie i łuszczenie oraz znacznie lepszą odporność na zmęczenie. Ponieważ taka stal jest droższa, planuje się w przyszłości poprawę wyników ekonomicznych. Właściwości fizyczne następnej generacji stali stosowanych w szynach będą jeszcze korzystniejsze. Przeprowadzono laboratoryjne testy porównawcze nowej stali bainitycznej gatunku J9 i austenitycznej stali manganowej (AMS) pod kątem spawalności, zużycia i odkształceń. Wyniki tych testów były pomyślne. Badania modelowe przeprowadzone na Uniwersytecie Illinois mniej więcej w tym samym czasie porównywały te stale w kontakcie z kołem toczącym się po szynie. Uzyskane wyniki potwierdziły wyraźną przewagę stali J9 pod względem żywotności nad stalą AMS.

Szyny to wyroby walcowane o profilu żelaznym w postaci taśm, mocowane za pomocą belek i przeznaczone do ruchu taboru kolejowego i metra, tramwajów, pociągów i wagonów kopalnianych oraz kolei jednoszynowych i ogólnie wszelkich konstrukcji ruchomych, obrotowych i obrotowych.

Szyny - części nawierzchni jezdni, ułożone na podporach i przymocowane do nich i do siebie, tworzą tor kolejowy. Szyny przejmują bezpośrednio nacisk z kół taboru.

Reprezentujemy następujące pozycje szyn kolejowych produkowanych przez Nowokuźnieckie Zakłady Metalurgiczne:

Szyny kolejowe - szyny przeznaczone do szyn spawanych łączonych i ciągłych oraz do produkcji rozjazdów produkowane są zgodnie z GOST R 51685-2000.

Szyny są podzielone na typy: P50, P65 (dla zewnętrznych gwintów zakrzywionych odcinków dróg, GOST 8161-75) i P75.

Szyny kolejowe wykonywane są ze stali К78ХСФ, Э76, Э78ХСФ, М76Ф, К76Ф, Э76Ф, К76Т, М76Т, Э76Т, М76, К76.

Schemat oznaczenia szyny: typ szyny, grupa jakościowa, gatunek stali, długość szyny, obecność otworów na śruby, oznaczenie tej normy.

Szyny do torów przemysłowych - szyny szerokotorowe przeznaczone do torów kolejowych i rozjazdów przedsiębiorstw przemysłowych produkowane są zgodnie z GOST R 51045-97 i są podzielone na 3 typy: PP50, PP65 i RP75.

Szyny tego typu wykonane są ze stali węglowej gat. 76 oraz specjalnej stali węglowej mikrostopowej gat. 76T, 76F i 76Ts.

Schemat oznaczenia szyny: typ szyny, długość szyny, rowki pod śruby (2 - na obu końcach, 0 - bez otworów), hartowanie szyny (T - wzmocnione cieplnie, N - niewzmocnione), gatunek stali, oznaczenie standardowe.

Szyny szerokotorowe ze stali martenowskich - szyny szerokotorowe ze stali martenowskich typu P75, P65 i P50 produkowane są zgodnie z GOST 24182-80. Konstrukcja i wymiary szyn są zgodne z GOST 7174-75, GOST 8161-75 i GOST 16210-77.

Produkowane są szyny o 2 grupach dokładności:

Grupa 1: szyny wykonane są ze spokojnej stali martenowskiej, odtlenianej złożonymi odtleniaczami bez użycia aluminium. Te szyny są zaznaczone na niebiesko.

Szyny Р75, Р65 wykonane są ze stali М76В, М76Т, М76ВТ, М76Ц;

Szyny R50 - ze stali M74T, M74Ts.

Grupa 2: szyny wykonane są ze spokojnej stali martenowskiej, odtlenianej aluminium lub jak to często nazywa się stopem manganowo-aluminiowym. Szyny te są oznaczone białymi oznaczeniami.

Do produkcji szyn R75, R65 stosuje się stal M76;

W przypadku szyn P50 stosowana jest stal M74.

Długość szyn wynosi 24,92; 24,84; 12.42; 12,46 metra.

Szyny kolejowe poddane obróbce cieplnej poprzez wolumetryczne hartowanie olejowe - szyny P50, P65, P75 ze stali wysokowęglowej martenowskiej. Szyny te są poddawane obróbce cieplnej zgodnie z GOST 18267-82 na całej ich długości przez wolumetryczne hartowanie olejowe, a następnie odpuszczanie pieca. Zakres i skład chemiczny takich szyn jest określony w GOST 24182-80.

Szyny hartowane dzieli się na I i II gatunek. Szyny 1 klasy dzielą się na szyny pierwszej grupy klas 1 i 2 oraz drugiej grupy klas 1 i 2. Sortowanie szyn na grupy i klasy odbywa się zgodnie z GOST 24182-80.

Na podstawie materiałów ze strony http://www.corunamet.ru/produkcia/relsi/

(Zamiast GOST 7174-75, 8161-75, GOST 16210-77, GOST 18267-82)

Data wprowadzenia 01.07.2001

Obszar zastosowań

Norma ta dotyczy szyn kolejowych Р50, Р65, Р75 przeznaczonych do łączenia i ciągłego toru kolejowego oraz do produkcji rozjazdów. Obowiązkowe wymagania dotyczące jakości szyn zapewniających bezpieczeństwo ruchu określone są w rozdziałach 5-8 niniejszej normy.

Klasyfikacja kolejowa

4.1. Szyny są podzielone według typów:

• R65K (do gwintów zewnętrznych zakrzywionych odcinków toru),

• В - wysokiej jakości szyny wzmacniane termicznie,
• Т1, Т2 - szyny wzmacniane termicznie,
• H - szyny niewzmacniane termicznie;

przez obecność otworów na śruby:

• z otworami na obu końcach,
• bez dziur;

metodą wytopu stali:

• M - ze stali martenowskiej,
• K - ze stali konwertorowej,
• E - ze stali elektrycznej;

według rodzaju początkowych półfabrykatów:

• z wlewków,
• z kęsów odlewanych w sposób ciągły (NLZ);

metodą obróbki przeciwpłatkowej:

• ze stali ewakuowanej,
• poddane kontrolowanemu chłodzeniu,
• przeszła ekspozycja izotermiczna.

Projekt i wymiary

5.1. Kształt i główne (kontrolowane) wymiary przekroju poprzecznego szyn muszą odpowiadać podanym na rysunku 1 oraz w tabeli 1. Dopuszczalne odchylenia kontrolowanych wymiarów i kształtu przekroju poprzecznego szyn muszą odpowiadać wartości podane w Tabeli 2.

Rysunek 1 - Główne wymiary przekroju szyny

Tabela 1
W milimetrach

Tabela 2
W milimetrach

5.2. Położenie, liczba i średnica otworów na śruby w szyjce na końcach szyn musi odpowiadać pokazanym na Rysunku 2 i Tabeli 3. Po uzgodnieniu stron szyny mogą być wykonane z innym położeniem, liczbą i średnicą otwory na śruby.

Rysunek 2 - Lokalizacja otworów na śruby

Tabela 3
Wymiary w milimetrach

Długotrwała i bezproblemowa eksploatacja elementów VSP jest możliwa tylko wtedy, gdy są wykonane z odpowiedniego materiału. A dzisiaj zobaczymy, z czego wykonane są stalowe szyny kolejowe, dlaczego wybrano ten konkretny metal, jakie posiada właściwości. Informacje te pomogą w doborze odpowiednich produktów tocznych do bezpośredniej budowy torów.

Ważne jest, aby wziąć pod uwagę specyfikę naszych czasów. Od prawie 100 lat nośność transportu kolejowego wzrosła 8-10-krotnie, a prędkość jego poruszania się po torze wzrosła 5-krotnie. Okazuje się, że konstrukcje nośne podlegają zupełnie innym obciążeniom. Dlatego konieczne jest, aby były trwalsze, twardsze i trwalsze niż sto lat temu.

Stal szynowa

Łączy jednocześnie kilka rodzajów podobnych metali, podobnych w sposobie aplikacji - stosowanych do produkcji elementów VSP (nadbudowy toru). Perlit drobnoigłowy stanowi podstawę struktury fazowej dla wszystkich wariantów topionych w piecach konwertorowych lub łukowych. Po obróbce cieplnej staje się tak jednorodny, jak to możliwe, nabierając wiązkości, wystarczającej twardości i wysokiej odporności na zużycie.

Według odtleniaczy dzieli się na 2 główne grupy:

I - szkodliwe zanieczyszczenia usuwa się za pomocą żelazomanganu lub żelazokrzemu;

II - wtrącenia aluminiowe służą do usuwania tlenu (uważane za korzystniejsze ze względu na ich charakter).

Podstawowe materiały do ​​wykonania szyn

Wiele zależy od obszaru, w którym będą używane produkty walcowane. Elementy VSP wykonane są ze stali konwertorowej, które układane są w torze kolejowym i tworzą tor szeroki lub wąski. Ale konstrukcje metalowe podtrzymujące dźwig muszą już wytrzymywać zupełnie inne obciążenia, dlatego do ich produkcji fabryki przyjmują stopy wysokowęglowe.

Zupełnie innym przypadkiem są tzw. kontaktowe, montowane w celu stworzenia toru metra. Nie przyjmują dużych napięć, ale muszą skutecznie odprowadzać prąd, dlatego są wykonane ze stosunkowo miękkich metali.

Skład chemiczny i jego zalety

W przypadku głównych gatunków stali kolei kolejowych reguluje to GOST R 554 97-2013. Ta norma międzystanowa ustala, że ​​​​głównym składnikiem jest żelazo, ale oprócz niego w stopie musi również znajdować się szereg pierwiastków - w następujących ułamkach masowych:

• Węgiel (węgiel) - od 0,71 do 0,82%, w przybliżeniu podwaja właściwości mechaniczne. Jego cząsteczki wiążą ferromolekuły, przekształcając je w węgliki, które są znacznie mocniejsze i większe. A wpływy wysokiej temperatury stają się mniej krytyczne.
• Mangan - od 0,25 do 1,05%, poprawia wytrzymałość (o jedną czwartą do jednej trzeciej), a także odporność na zużycie i twardość. Ponadto plastyczność nie ulega pogorszeniu, co ma najbardziej pozytywny wpływ na produkcyjność gotowego wyrobu walcowanego.
• Krzem - od 0,18 do 0,4% jest wymagany do usunięcia zanieczyszczeń tlenowych, a tym samym do optymalizacji wewnętrznej struktury krystalicznej materiału. Dzięki takiemu dodatkowi prawdopodobieństwo pojawienia się plam likwacyjnych jest znacznie zmniejszone, a trwałość zwiększa się około 1,4 razy.
• Wanad - od 0,012 do 0,08%, w zależności od konkretnego gatunku stali do produkcji szyn. Ważne, aby zapewnić wystarczającą siłę styku. W połączeniu z węglem tworzy węgliki, które zwiększają granicę wytrzymałości (czyli jej dolny próg).

Na osobne rozpatrzenie zasługują niepożądane lub wręcz szkodliwe zanieczyszczenia, które nie zostały jeszcze w pełni wyizolowane przy pomocy nowoczesnych technologii. Ono:

• Azot - od 0,03 do 0,07%, jest zły, ponieważ neutralizuje efekt stopowania. Z tego powodu w grubości profilu tworzą się azotki, które nie mogą być wzmacniane cieplnie, a tym samym obniżają właściwości mechaniczne gotowych elementów VSP.
• Siarka - do 0,045%. Jego wtrącenia zapobiegają ciągliwości stopu podczas pracy na gorąco pod ciśnieniem. W rezultacie po walcowaniu może pojawić się produkt podatny na pękanie, który trzeba będzie natychmiast wyrzucić.
• Fosfor - do 0,035. Zwiększa również kruchość konstrukcji metalowej. Wraz z nim szybko narasta zmęczenie, co prowadzi do szybkiego rozwarstwienia i złamań.

Dla maksymalnej przejrzystości przedstawiamy skład chemiczny popularnych gatunków stali na szyny kolejowe w poniższej tabeli zbiorczej:

Jak widać, dodatkowo wskazane są dwa kolejne składniki - tytan i chrom. Nie zaczęliśmy ich szczegółowo opisywać powyżej, ponieważ nie są one zawsze obecne, ale pierwsza z nich jest pożyteczną zanieczyszczeniem, której pozytywny efekt sprowadza się do wzrostu siły, a druga jest elementem rezydualnym. Warto również zwrócić uwagę na obecność aluminium, które pomaga zmniejszyć wagę bez pogorszenia innych wskaźników jakości.

Właściwości mechaniczne

• Udarność – twardość materiału stopionego z dodatkami po utwardzeniu objętościowym osiąga 60 HRC w skali Rockwella, lepkość 2,5 kg/cm2. Dzięki temu trudno przypadkowo uszkodzić już ułożone metalowe konstrukcje.
• Odporność na obciążenia cykliczne - walcowane wyroby kolejowe wykonane są ze stali, ponieważ ich wytrzymałość maksymalna sięga 1000 MPa. W warunkach klimatycznych naszych szerokości geograficznych nie odkształcają się przez dziesięciolecia (szczególnie przy odpowiedniej pielęgnacji).
• Umiarkowana ciągliwość – wyroby walcowane na gorąco podczas produkcji można podgrzewać do temperatury 1000 stopni Celsjusza. Wskaźnik jego względnego zawężenia nie przekroczy 25%. Rezultatem jest profil bez pustek i drobnych defektów, które podczas eksploatacji mogą szybko przerodzić się w poważne wady.

Połączenie takich praktycznych właściwości decyduje również o stałej popularności i powszechnym stosowaniu dwuteowników wykonanych z tego stopu.

Zastosowania i gatunki stali szynowej

Główną dziedziną zastosowania metalu (co wynika z jego nazwy) jest produkcja wyrobów walcowanych do układania VSP.

Teraz spójrzmy na najpopularniejsze odmiany stopów:

• 76 jest najpopularniejszy. Służy do produkcji profili serii P50 i P65, które stanowią 3/4 wszystkich konstrukcji nośnych torów kolejowych szerokotorowych.
• 76F - już wzmocniony wanadem, ze zwiększonym zasobem. W związku z tym służy do produkcji wyrobów walcowanych, które później będą układane na linii do lokomotyw dużych prędkości i innych szybkich środków transportu.
• K63 - stopiony z niklem (do 0,3%), ma imponującą twardość i lepszą odporność na korozję. Wykonane są z niego szyny dźwigowe, gatunek stali pozwala wytrzymać obciążenia, które w innych przypadkach stały się krytyczne.
• K63F - z dodatkami wolframu, co oznacza jeszcze wyższą wytrzymałość cykliczną.
• M54 jest wzbogacony manganem, dzięki czemu ma dobrą lepkość. Znalazł swoje zastosowanie w produkcji nakładek na złącza i rozjazdy.
• M68 - odpowiedni do produkcji określonych elementów nawierzchni toru.

Potrzeba właściwości mechanicznych w różnych kombinacjach zdeterminowała taką różnorodność opcji. Dodaj do tego stosunkowo niewielką wagę i niski koszt, a otrzymasz bardzo praktyczny projekt do budowy linii transportowych i węzłów przesiadkowych.

Rodzaj stali szynowej jest wskazany na oznakowaniu, które może być stałe lub tymczasowe. W pierwszym przypadku nakłada się go poprzez branding, w drugim - farbą. Wśród innych oznaczeń - zgodność produktu walcowanego z GOST, a także jego dodatkowe cechy (skrócona długość, gatunek, lokalizacja otworów technicznych itp.).

Profile mogą być eksploatowane do upływu czasu pracy określonego przez producenta i obliczonego według brakującego tonażu. Możliwa jest również przedwczesna awaria elementów VSP, spowodowana pojawieniem się defektów. Następnie należy je wymienić lub naprawić. Możesz przeczytać o różnych rodzajach defektów.

Tak więc dowiedzieliśmy się, że dla torów kolejowych gatunek stali to 76 i 76F, o wysokiej zawartości węgla i z dodatkami wanadu (w drugim przypadku). Jest wytapiany w piecach konwertorowych i łukowych, z odtlenianiem żelazokrzemem i aluminium, a następnie odfosforą i odnowieniem żużla, z obróbką próżniową i cieplną. Dzięki takiemu podejściu gotowe wyroby walcowane charakteryzują się wysokim stopniem czystości i niską skłonnością do powstawania wad.

W podobny sposób zakłady produkcyjne wytwarzają nie tylko konstrukcje do formowania płótna, ale także inne ważne elementy wykorzystywane w obiektach kolejowych. Przyjrzyjmy się im bliżej.

Stale na koła - do kół kolejowych

Obręcze ruchomych części transportu po prostu muszą być odporne na zużycie (w przeciwnym razie wszystkie zalety wytrzymałościowe nawierzchni torowiska zostaną zredukowane do zera). Dlatego są one wykonane z tych rodzajów metali, które rozważamy, które są wzbogacone w węgliki. Wtedy rzadziej zawodzą, co oznacza mniej sytuacji awaryjnych, a na dłuższą metę obniżają również koszty eksploatacji lokomotyw i samochodów.

Węgiel w stalach na koła

Analizując skład chemiczny doszliśmy do wniosku, że wtrącenia węgla zwiększają odporność metalu na zużycie, ale także zwiększają podatność na temperatury krytyczne. W przypadku felg szczególnie ważne jest, aby były odporne na uszkodzenia termiczne. Należy pamiętać, że przedwczesne zużycie (zwłaszcza przy niedbałej konserwacji) może prowadzić do tego, że pojazdy poruszające się z imponującą prędkością wypadną z toru.

Dlatego nie ma sensu skupiać się wyłącznie na stopach wysokowęglowych - w tym przypadku ich wytrzymałość może zaszkodzić. Zwykła stal szynowa może nie nadawać się do produkcji kół, marka ich produkcji musi być zgodna z następującymi normami:

• AAR M-107/M-208 - amerykański;
• EN 13262 - Europejska;
• JIS E 5402-1 - japoński;
• GOST 10791-2011 - międzysektorowy.

Na szczególną uwagę zasługują rozwiązania projektowe Kraju Kwitnącej Wiśni. Komunikacja kolejowa jest tam dość dobrze rozwinięta i dziś jest na poziomie nowoczesnym, który powinien dorównywać nie tylko państwom WNP. Lokomotywy jeżdżą tam i poruszają się z imponującą prędkością. Jak ruchome części tego transportu mogą wytrzymać najpoważniejsze obciążenia? Spróbujmy to rozgryźć.

Japońskie stale na koła

Około 90 lat temu lokalni inżynierowie i budowniczowie stanęli przed globalnym problemem: eksperci odkryli, że koła ich pojazdów zużywają się przedwcześnie, chociaż zasoby obliczono na nadchodzące lata.

Wyjaśnienie zostało znalezione i okazało się proste: stop do produkcji elementów metalowych, wykonany według zapożyczonych europejskich technologii, zawierał tylko 0,5% węgla. Ten udział masowy był wyraźnie niewystarczający do zapewnienia wymaganej odporności na zużycie.

Naukowcy z Japonii zrozumieli, że wzrost udziału węgla w grubości profilu może również prowadzić do negatywnych konsekwencji (w szczególności do pojawienia się tendencji do uszkodzeń termicznych). Dlatego rozpoczęto zakrojone na szeroką skalę badania, których celem było znalezienie optymalnego stężenia dodatku przy zachowaniu wszystkich korzystnych właściwości. W efekcie zatrzymali się na poziomie 0,6-0,75%, co odpowiada normie JIS E 5402-1.

Wyższa zawartość węgla w kołach - mniejsze zużycie szyn

Poszukiwania pozwoliły na wyciągnięcie innego ważnego wniosku: przy bilansie zanieczyszczeń i metali nieszlachetnych nie tylko ruchome części transportu, ale także te elementy VSP, którymi się poruszają, dłużej pracują.

Znaleziono również wyjaśnienie tego efektu: najmniejsze cząstki odrywają się od kół, osadzają się w miejscu styku, a na powierzchni tocznej pojawia się efekt ścierania. W rezultacie na głowie pojawiają się rysy, a w końcu pęknięcia.

Wyniki te skłoniły inżynierów do eksperymentalnego zwiększenia zawartości węgla - do poziomu, jakim może pochwalić się obecnie gatunek stali dla JIS E 5402-1 (czyli do 0,75%).

Japońskie koła na niemieckiej kolei

W niemieckim ruchu kolejowym pojawił się problem: części ruchome pociągów lokalnych (ICE) szybko ulegały deformacji, co prowadziło do ich awarii, utraty jakości przyczepności i sytuacji awaryjnych. Gdy Deutsche Bann dowiedział się, że lokomotywy Shinkan-sen z Kraju Kwitnącej Wiśni nie napotykają takich trudności nawet podczas jazdy z maksymalnymi dopuszczalnymi prędkościami, postanowiono przeprowadzić test porównawczy.

W niemieckich pociągach montowane były zarówno koła europejskie wykonane ze stopu ER7 (o udziale masowym węgla do 0,52%), jak i koła japońskie wykonane zgodnie z normą JIS E 5402-1. Po 6 latach niezależnych testów, od 2003 do 2009, druga opcja wykazała, że ​​jest 1,5 raza bardziej odporna na zużycie.

Jednocześnie regularnie sprawdzano konstrukcje stalowe ułożone w torze. Okazało się, że są też wymazywane wolniej – dokładnie 1,5 raza. Na powierzchni styku pozostaje mniej cząstek ściernych. Wzbogacenie materiału w węgiel daje dobry wzrost żywotności - dzięki Japończykom za to odkrycie.

Zalety szyn kolejowych

Ich nowoczesne odmiany mają następujące zalety (a materiał, taki jak stal szynowa, pomaga podkreślić te praktyczne zalety):

• równomiernie rozłożyć badane obciążenia na całej długości wstęgi;
• zapewniają niezawodną nawierzchnię dla kół pojazdu, pomagając rozwinąć i utrzymać dużą prędkość ruchu;
• posiadają znaczny zasób (ponad 50 lat), podczas którego mogą wytrzymać poważne obciążenia i skutecznie wytrzymać zużycie.

Tym samym pomagają sprostać głównemu zadaniu – są kluczem do szybkiego i bezpiecznego przewozu pasażerów i towarów.

___________________

Wiedząc już, z jakiego materiału wykonuje się walcowanie metali kolejowych, jakie ma właściwości, skład chemiczny, a także właściwości mechaniczne, łatwiej będzie wybrać konkretną markę, która najlepiej nadaje się do aranżacji obiektu kolejowego. A firma PromPutSnabzhenie zawsze pomoże szybko uzyskać wymaganą ilość konstrukcji metalowych w atrakcyjnej cenie - prosimy o kontakt w celu zamówienia.