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

Температуру печи поддерживали в пределах 920—950°, вре­ мя нагрева рельсов составляло 25—30 мин. При нагреве рельсы постепенно перемещались в сторону разгрузочного окна, что по­ зволяло почти полностью исключить влияние холодных роликов. После выдачи на рольганг рельс подхватывался траверсой с пятью цепями и опускался в бак.

Рис. 194. Схема расположения оборудования для закалки рельсов в масле на заводе А

Выдача рельсов из печи и погрузка занимала 1,5—2 мин. Температура на поверхности рельсов понижалась за это время до 740—780°. Температура масла в момент начала закалки под­ держивалась 70—90°, время выдержки в баке было 8—10 мин. За время нахождения рельса в баке температура масла повыша­ лась до 130—145°. Температура поверхности рельсов в момент выдачи их из масла была около 200°.

При закалке и последующем окончательном охлаждении на воздухе рельс искривляется на подошву. Стрела прогиба колеба­ лась в пределах 50—200 мм. Если рельс погружался так, что ось симметрии профиля не была перпендикулярна к поверхности

прямых рельсы работают так же, как и на кривых, так как со­ ставы имеют длину до 1 км, и вагоны, находящиеся в данный момент на короткой прямой, воспринимают боковые усилия от ■остальных вагонов и передают их на рельсы.. Радиусы кривиз­ ны колебались в пределах 292—493 м. Весь участок по ходу поезда имеет уклон в пределах 5,6—10,3 тысячных.

Путь поддерживался в удовлетворительном состоянии; бал­ ласт щебеночный толщиной около 30 см; число шпал на 1 км пу­ ти 1840 шт; показания путеизмерительного вагона удовлетвори­ тельные. По участку циркулируют главным образом товарные составы с большегрузными вагонами 60 г, электровозы серии ВЛ и небольшое число паровозов серии ФД. Грузонапряжен­ ность сравнительно вырокая. Скорость движения товарных поез­ дов в среднем 70 км/час.

Изъятие рельсов по дефектам началось через год после укладки (табл. 87). В 1957 г. в связи с капитальным ремонтом

.пути все опытные рельсы были сняты. Несмотря на то, что уло­ жено в путь было сравнительно небольшое число рельсов, по данным табл. 87, можно сделать некоторые выводы. Прежде все­ го по всем видам дефектов, кроме дефекта № 82, изъятие по­ верхностно закаленных рельсов выше, чем контрольных, особен­ но по дефектам № 11, 21 и 70. Это можно объяснить тем, что в результате поверхностной закалки водой получается концентра­ ция напряжений в переходной зоне от обработанного к необра­ ботанному металлу, которая способствует развитию дефектов № 11 и 21. Дефекты № 70 образуются потому, что в результате поверхностной закалки шейка остается неупрочненной при больших значениях напряжений первого рода.

Однако наибольший интерес представляет сравнение изъятия рельсов по дефекту № 82. По данным табл. 87, практически нет разницы между обработанными и необработанными рельсами, число снимаемых с пути рельсов очень велико и превышает снятие по всем остальным видам дефектов вместе взятым.

Таким образом, в условиях высокой грузонапряженности, в кривых радиусом 300—500 м нельзя рассчитывать на улучшение эксплуатационной стойкости рельсов, прошедших поверхност­ ную закалку, по сравнению с рельсами обычного производства. При этом характерно, что участок состоял поровну из кривых радиусами 300—500 и 466—700 м. С кривых, имеющих большие радиусы, снятие рельсов было на 35% меньше, чем с кривых, имеющих меньшие радиусы кривизны.

По истиранию и смятию, за 5,5 лет службы рельсов были по­ лучены следующие данные. Вертикальный износ в середине по­ верхностно закаленных рельсов составлял 0,8 мм-, общая пло­ щадь износа 77 мм2. Вертикальный износ контрольных рельсов составлял 1,6 мм] общая площадь износа 159 мм2. Закаленные рельсы имели в два раза меньший износ. Следовательно, на участках пути, на которых в малой степени развиваются дефек­ ты контактной усталости, термически обработанные рельсы бу­ дут обладать большим преимуществом по сравнению с рельса­ ми обычного производства.

После снятия с пути поверхностно закаленных рельсов на их место была уложена вторая партия рельсов, подвергнутых объ­ емной закалке в масле. Характеристика свойств этих рельсов приведена выше.. Эти рельсы были уложены только на внешнюю нитку кривых радиусом 356—450 м, т. е. попали в наиболее трудные условия работы. Рельсы были уложены в октябре 1957 г. Всего был уложен 91 рельс.

Рельсы стали быстро выходить из строя по дефекту № 82. Один термически обработанный рельс был снят даже через пять месяцев работы. На его место был положен необработан­

392 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЛЬСОВ

ски обработанных рельсов. До известной степени повлияло на такой большой выход рельсов распоряжение Министерства пу­ тей сообщения, предписывающее снимать с пути все рельсы с де­ фектом № 82. В этот период на всех дорогах было изъято очень большое количество рельсов, которые еще вполне были пригод­ ны для работы.

На этой опытной партии рельсов было выяснено, что в кри­ вых радиусом 300—400 м при высокой грузонапряженности не могут работать как рельсы, закаленные в масле, так и поверх­ ностно закаленные водой. Большим преимуществом рельсов, за­ каленных в масле, было то, что по другим видам дефектов из этой опытной партии не был снят с пути ни один рельс. Харак­ терно, что не было дефекта № 21, часто встречающегося при по­ верхностной закалке водой, особенно с прокатного нагрева. Следует отметить, что большинство рельсов обычного производ­ ства также к концу второго года пришлось снимать с пути.

За два года службы износ термически обработанных рельсов

3,14 мм и полный 102 мм2. При этом чем меньше радиус кривой, тем больше разница в износе. Так, в кривой радиусом 336 м тер­

рельсы и контрольные, а 9/Х 1959 г. они были сняты все в связи с капитальным ремонтом пути. Рельсы укладывали на внешнюю нитку кривого участка радиусом 660 мм и на обе нитки пря­ мого. Грузонапряженность дороги и состояние пути такие же, как на участках предыдущих партий рельсов.

За 3 года и 2 мес. службы этих рельсов изъятия их из пути не было, но многие рельсы были поражены дефектом № 82. Из числа термически обработанных рельсов было дефектных 16,7%, а из числа контрольных 41,5%. При наблюдении за работой обработанных рельсов было обнаружено, что мелкие отколы на поверхности катания иногда исчезают на рельсе в результате общего смятия и истирания его. На контрольных рельсах этого не наблюдалось никогда. Если на них появилась выщербина, то она не исчезала.

Данные по истиранию и сйятию (табл, 88) подтверждают то, что стойкость против износа термически обработанных рельсов в 2—3 раза выше.

Таблица 89

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СРЕДНЕМАРГАНЦОВИСТЫХ РЕЛЬСОВ Р-43

Изъятие рельсов из пути (в связи с капитальным ремонтом они все были изъяты) по состоянию на 1/VIII 1956 г. приведе­ но в табл. 90.

Таблица 90

СНЯТИЕ С ПУТИ СРЕДНЕМАРГАНЦОВИСТЫХ РЕЛЬСОВ ПО РАЗЛИЧНЫМ ДЕФЕКТАМ

По всем видам дефектов (кроме дефекта № 82) было снято 5,1% закаленных рельсов. Это подтверждает то, что поверх­ ностная закалка, не повышая прочности всего сечения рельсов и создавая высокие напряжения в переходной зоне, уменьшает сопротивление рельсов дефектам первой, второй, седьмой и дру­ гих групп. Дефект № 82 образуется на! этих рельсах также в от­ носительно большом количестве. Следовательно, повышение со­ держания марганца в рельсовой стали и поверхностная закалка по всей длине не обеспечивают достаточно высоких служебных свойств рельсов. Изъятие за три года восемь месяцев 15,1% за­ каленных рельсов, конечно, недопустимо' большое.

Стойкость среднемарганцовистых закаленных рельсов про­ тив истирания и смятия по сравнению с необработанными рель­ сами высокая. Но если сравнить износ этих рельсов с износом термически обработанных углеродистых, то никакого преиму­ щества среднемарганцовистые рельсы не имеют.