книги из ГПНТБ / Полухин П.И. Прокатка и термическая обработка железнодорожных рельсов

тики производства на заводе применяют разливку стали сверху через так называемые промежуточные ковшики. Применявший­ ся ранее сифонный способ разливки не обеспечивал требуемогокачества рельсовой стали.

Исследование различных вариантов разливки стали сверху показало, что наиболее выгодным в условиях завода является применение 'промежуточных ковшиков. Ори этом методе разлив­ ки металла (в сравнении с сифонным) повысился выход рельсов первого сорта, были устранены такие дефекты, как завороты корки и «белые пятна», уменьшился брак металла по трещинам и волосовинам и несколько увеличился по пленам, улучшились, расходные коэффициенты. Для уменьшения развития плен на дно изложницы перед разливкой устанавливают манжеты из ■кровельного железа высотой не менее 500 мм и диаметром

400—500 мм.

Перед началом разливки стали промежуточные ковшики, расположенные на специальной разливочной тележке, устанав­ ливают по оси изложниц. Затем сталеразливочный ковш распо­ лагается над первым промежуточным ковшиком и производится: наполнение первой изложницы.

Диаметр стакана сталеразливочного ковша обычно 55 мм, а промежуточных ковшиков 40 мм. Поэтому регулировкой струи из сталеразливочного ковша поддерживается постоянный уро­ вень металла в промежуточном ковшике на 1 0 0 — 2 0 0 мм ниже верхней кромки последнего (в зависимости от веса слитка).

После наполнения изложницы металлом при помощи стопо­ ра отсекается струя из сталеразливочного ковша и утеплитель наполняется металлом, оставшимся в ковшике. В это время сталеразливочный ковш перемещается ко второму ковшику и про­ изводится наполнение второй изложницы. Хорошей струи из ков­ шика добиваются быстрым его .наполнением до установленного уровня металла и установкой удлиненного стакана. Время на­ полнения одной изложницы до утеплителя обычно колеблется в пределах 2,5—3,0 мин. Температура металла в начале разливки обычно равна 1450—1460°. Немедленно после окончания напол­ нения утеплителяповерхность металла засыпается люнкеритом.

Плавку разливают в течение 14—15 мин. на пять слитков весом около 4,4 ткаждый. На рис. 75 показаны применяющиеся на заводе изложница и утеплитель. После разливки плавки со­ став со слитками выдерживается в разливочном пролете не ме-

нее 20 мин. Утеплители снимаются не раньше, чем через 1,5 часа после конца разливки плавки. Изложницы, освобожденные от ■слитков, охлаждают на воздухе до 150—180°. Охлаждение из­ ложниц под душем на заводе было запрещено после специаль­ ного исследования, показавшего, что влага, остающаяся в тре­ щинах и порах изложницы, является существенным дополни-

Рис. 75. Изложница (а) с утеплителем (б) для отливки рельсового слитка весом 4,4 т

тельным источником водорода в стали. Запрещение этого мето­ да охлаждения изложниц значительно понизило брак рельсов по флокенам.

В отделении подготовки составов охлажденные изложницы очищают, продувают воздухом и при температуре не ниже 1 2 0 ° смазывают водным раствором графита, что, однако, противоре­ чит запрещению охлаждения их .под душем. Температура излож­ ниц перед разливкой стали обычно равна 60—80°.

Следует особо рассмотреть плавку рельсовой стали, подверг­

вакуумом жидкого металла в ковше (рис. 76). Вначале установ­ ка была оборудована двумя насосами РВН-30, обеспечивавшими давление в камере примерно 9—10 мм рт. ст. при вакуумирова­

142 ПЛАВКА РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ

нии 18 г спокойного металла. В дальнейшем установили еще два насоса РВН-60. При последовательном включении всех насосов в вакуумной камере давление достаточно быстро может быть понижено до 1—5 мм рт. ст.

Вакуумной обработке подвергается значительная часть вы­ плавляемого на заводе рельсового металла. Технологический

Рис. 76. Схема камеры для вакуумной обработки жидкой стали в ковше

процесс выплавки металла, предназначенного для вакуумирова­ ния, несколько отличается от обычных плавок. Так как в процес­ се вакуумирования стали температура металла понижается на 30—40°, то операция проводится несколько горячее с уменьшен­ ным количеством охлаждающих добавок; причем в случае не­ обходимости разрешается присадка ферросилиция в конвертер до начала продувки. Остаточное содержание кремния в металле свыше 0,07% не является 'браковочным признаком.

марганцем и ферросилицием. Уровень металла в сталеразливочном ковше должен быть не менее чем на 500 мм ниже верхней кромки ковша. В связи с этим вес плавки уменьшается и дол­ жен соответствовать весу четырех слитков, а не пяти в обычных плавках. Толщину слоя шлака в ковше стремятся получить не более 50—80 мм. Для разжижения шлака разрешается пода­ вать в ковш до 1 0 0 кг свежеобожженной извести.

,Ковш с металлом устанавливают в камеру и подвергают ва­

Номера п лавок

Рис. 77. Изменение содержания кислорода в металле в процессе

кате

присадка ферроалюминия в количестве, обеспечивающем введе­ ние примерно 300 г алюминия на 1 г стали. Ферроалюминий разрешается заменять алюминием, который вводится в металл на штанге после вакуумирования. Разливка стали производится как и в обычных плавках.

Исследование и внедрение вакуумной обработки рельсового металла проводилось Институтом металлургии им. А. А. Байко­ ва совместно с заводом.

По результатам этих исследований вакуумирование бессе­ меровского рельсового металла позволяет повысить его качество, в частности, при указанных выше остаточном давлении и про­ должительности вакуумирования достигается глубокая дегаза­ ция металла.

'Содержание кислорода в металле снижалось в 4,4— 6 раз и

К сожалению, на :рис. 78 не указана величина остаточного дав­ ления, при котором ‘было получено то или иное содержание водо­ рода после вакуумирования. Содержание .азота в процессе ваку­ умирования понижалось незначительно.

Макроструктура рельсов из вакуумированной стали по сравнению с обычной отличалась большей плотностью и одно­ родностью. Загрязненность оксидными включениями рельсов из вакуумированного металла колебалась в пределах 0,5—1,5 балла, а рельсов из обычной стали 1,5---2,5 балла.

I Z 3 it 5 6 0 9 W H tZ IH itS lS I9Z0ZIZZZ3ZSZ6Z1ZBZS303I3Z333*35

Номера плавок

Рис. 78. Изменение содержания водорода в металле в процессе вакуумирования и разливки (по А. М. Самарину и др.):

1 — до вакуумирования; 2 — после вакуумирования

Рельсы из вакуумированной стали имеют более высокие пластические свойства и ударную вязкость при положительных и отрицательных температурах испытания, а также после дефор­ мационного старения. Однако в какой мере на механические свойства металла влияет собственно вакуумирование, не указа­ но, так как опытные рельсы дополнительно легировались алю­ минием или ванадием, или бором.

Справедливо подчеркивается важность влияния вакуумиро­ вания на газонасыщенность стали. Если содержание кислорода при давлении б—10 мм рт. от. снижается .в среднем до 0,0013 %, то последующая присадка алюминия (или другого элемента) представляет собой процесс легирования металла и не загряз­ нит его твердыми частицами корунда в тех пределах, какие наблюдаются при обычном раскислении.

Обеспечение в каждой плавке при отливке каждого слитка устойчивого содержания водорода примерно 2 см3!1 0 0 г метал­ ла, вероятно, создаст возможность устранить образование флокенов в рельсах без применения изотермической выдержки или замедленного охлаждения.

ем этих элементов выше указанной величины можно добиться за счет большей стандартности технологического процесса. В этом убеждают тайные, например, завода В, .где .в части пла­ вок в результате отклонений в шлаковом режиме содержание фосфора перед раскислением достигало 0,030%.

Следующим резервом определенного улучшения служебных свойств рельсов может быть дальнейшее увеличение чистоты металла. Рельсовый металл в основном загрязняется .в процессе раскисления. Этот процесс усовершенствован на заводах, в част­ ности, стали раскислять металл в печи одним ферромарганцем.

•По результатам ряда исследований более высокое качество металла получается при применении силикомарганца. Необхо­ димо обеспечить заводы этим ферросплавом и продолжать изыс­ кивать новые раскислители и новые методы их присадки.

Необходимо продолжить исследования по применению ваку­ умной обработки рельсовой стали в цехах большой производи­ тельности.

лий рабочие конусы изнашиваются, в результате чего прокаты­ ваемый профиль искажается.

Из-за износа рабочих конусов часто преждевременно сменя­ ют калибры и перетачивают валки. Для уменьшения величины съема металла валков при их переточке уклон рабочих конусов принимается равным 10—20%. Уменьшить износ можно систе­ матической смазкой конусов, а также боковым креплением валков.

Сложная форма и несимметричность рельсового профиля обусловливают прокатку его с неравномерными обжатиями. При этом необходимо стремиться к тому, чтобы неравномерная деформация по возможности осуществлялась в первых прохо­ дах, когда металл обладает наибольшей пластичностью и наи­ меньшим сопротивлением деформации. В последних проходах неравномерность деформации должна быть наименьшей.

Из-за массивной головки и тонких фланцев подошвы темпе­ ратура по сечению профиля распределяется неравномерно. При охлаждении готового профиля более горячая головка получит большую усадку, чем подошва. Вследствие этого рельсовая по­ лоса изгибается на головку: При правке рельсов в холодном со­ стоянии появляются дополнительные напряжения, отрицательно сказывающиеся во время службы рельсов. Чтобы свести к ми­ нимуму эти напряжения горячие рельсы изгибают таким обра­ зом, что головка растягивается, а подошва сжимается. После охлаждения предварительно изогнутый рельс выпрямляется и в результате потребуется незначительная дополнительная прав­ ка его в холодном состоянии.1

1. Схема прокатки рельсов

Из обзора схем прокатки рельсов можно увидеть, как шло их усовершенствование с целью повышения качества рельсов и производительности рельсопрокатных станов.

Вначале рельсы, имеющие небольшую ширину подошвы про­ катывались во фланцевых калибрах (рис. 80). При этом спосо­ бе прокатки рельсов получается большое число проходов. Не­ которым усовершенствованием этой схемы прокатки явилось ■применение ребрового калибра для раздачи ширины подошвы и утонения ее фланцев.

' ; В течение длительного времени совершенствование способов