1.2 Технология изготовления рельсов

В настоящее время готовую сталь разливают в формы (изложницы), где она застывает в виде слитков. Слитки перед прокатом помещают в специальные нагревательные колодцы для подогрева до необходимой температуры. Разогретый слиток стали обрабатывают первоначально на блюминге, придавая слитку форму болванки прямоугольного сечения, называемую блюмсом. Блюмс передают далее в прокатный стан, где он проходит через валки из ручья в ручей; при этом он вытягивается в длину и постепенно меняет форму, принимая по выходе из последнего ручья профиль заданных размеров. Полученную таким образом полосу затем разрезают на рельсы нормальной длины, производят выправку отдельных искривлений, высверливают отверстия для болтов.

Технология изготовления рельсов постоянно совершенствуется. Улучшен процесс изменения поперечного сечения блюмса в последовательно проходимых им ручьях прокатного стана (так называемая калибровка рельсов). При прокате по новой калибровке обеспечивается более интенсивная обработка металла подошвы рельсов, что резко сокращает количество волосовин в подошве, получающихся литые заготовки от раскатывания подкорковых пузырей.

Осуществлен ряд мер по удалению усадочной раковины и околоусадочной рыхлости металла. Введено замедленное охлаждение рельсов после проката в закрытых коробах и охлаждающих колодцах, позволяющее предупреждать образование флокенов. Очень важно, чтобы сталь не имела флокенов — мелких внутренних трещин, возникающих в связи с выделением водорода при остывании стали. Существенное повышение качества рельсов даёт совершенствование способа раскисления рельсовой стали. В процессе варки стали происходит некоторое окисление железа. Для его восстановления в сталь добавляют алюминий. Но, соединяясь с кислородом, алюминий образует неметаллические включения (глинозем), загрязняющие сталь и снижающие стойкость рельсов против появления трещин.

Раскислителями являются комплексные ферросплавы, содержащие кремний, ванадий или магний и титан. Применение этих раскислителей повышает стойкость рельсов против появления трещин контактно-усталостного характера на 20...25%. Повышение эксплуатационной стойкости рельсов достигается улучшением чистоты стали, термическим упрочнением и легированием.

3. Термоупрочнение стали

Выполняется следующими способами:

• объёмная закалка с охлаждением в масле после печного нагрева;

• поверхностная закалка головки рельсов водовоздушной смесью после нагрева её токами высокой частоты;

• используется технология закалки рельсов в расплавах солей.

Заключающаяся в том, что рельсы нагреваются до температуры 840...870°С в проходной печи (40...60 мин), а затем охлаждаются (8... 40 мин) в расплаве солей калиевой селитры и нитрата натрия, содержащих 0,6...0,7% воды, до температуры 290...295 °С. Последующее охлаждение рельсов происходит на воздухе. Остатки солей с поверхности рельсов смывают водой.

Способ закалки рельсов в солях имеет преимущества перед упрочнением в масле. Во-первых, высокая температура солей предупреждает искривление рельсов, вследствие чего существенно уменьшается холодная правка рельсов. Во-вторых, в расплаве солей в интервале температур структурных превращений рельсы остывают быстрее, чем в масле, что улучшает прочность, пластичность и вязкость стали. В-третьих, при этом способе закалки можно изготовлять рельсы из низколегированной стали с прочностью выше 1400 МПа.

Отпадает также необходимость в громоздких отпускных печах, которые используются при закалке рельсов в масле. Рельсы после полного остывания подвергаются холодной правке на роликоправильных машинах и штемпельных прессах. Перед холодной правкой допускается равномерная общая по всей длине кривизна рельсов в вертикальной и горизонтальной плоскостях со стрелой прогиба не более 1/60 длины рельса. После холодной правке к рельсу предъявляются требования по ряду показателей.

2 КАТАЛОГ ТИПОВ РЕЛЬС И ХАРАКТЕРИСТИК

Рельсы железнодорожные широкой колеи Р50, Р65. Таблица 2.1 - Механические свойства

Тип рельса	Категория, марка стали	Временное сопротивление, н/мм2(кгс/мм2)	Предел текучести, н/мм2(кгс/мм2)	Относительное удлинение, %	Относит ельное сужение, %	Ударная вязкость,kcuдж/см2 (кгсм/см2)	Твердость на поверхности катания, нв
Р50	Т1	1180(120)	800 (82)	8.0	25.0	25 (2.5)	341-401
Р65	Т2	1100(112)	750 (76)	6.0	25.0	15(1.5)	321-401
Р65	Н	900 (92)	-	5.0	-	-	-

Таблица 2.2 - Химический состав стали

Марка стали	С	Мп	Si	Массовая доля элементов, v р Не более
М76ф				0,035
Э76ф				0,03-0,15 0,025
Э85ф	0,83-0,87	0,75-1,05	0,25-0,45	0,025
М76				0,035
Э76				0,025

Рельсы железнодорожные р50 и р65 для метрополитена Таблица 2.3 - Механические свойства Марка стали Временное сопротивление, qb, н/мм2 (кгс/мм2) Относительное удлинение, %, не менее Твердость на поверхности катания, нв Э76ф 1030(105) 6 301 - 341 Э76хф 1100(112) 5 311 - 363 Таблица 2.4 – Химический состав

Марка стали Массовая доля элементов, % C Mn Si Cr Ni Cu V P S Al Э76ф 0,71-0,82 0,75-1,15 0,25-0,60 0,05-0,25 0,05-0,25 0,05-0,25 0,05-0,15 0,015 Э76чф 0,31-0,80 Не более 0,02

Рельсы железнодорожные типа рп50, рп65, рп65к, р43 для путей промышленного железнодорожного транспорта Таблица 2.5 - Механические свойства Тип рельса Состояние поставки Временное сопротивление, qb, н/мм2  (кгс/мм2) Относительное удлинение,%, не менее Ударная вязкость  kcu дж/см2  (кгсм/см2) Рп50 Объемнозакаленные 1080(110) 5 15(1,5) рп65 Нетермоупрочненные 780 (80) 3 -

Твердость на поверхности катания термоупрочненных рельсов 311-420 НВ. Таблица 2.6 - Химический состав стали Тип рельса Марка стали C Mn Si V P Не более S Не более Рп50 76 0,71-0,84 0,75-1,25 0,18-0,55 - 0,035 0,045 рп65 76ф 0,71-0,84 0,75-1,25 0,18-0,55 0,03-0,10 0,035 0,045 Рп65к Э85фё 0,81-0,89 0,70-1,25 0,20-0,50 0,15 0,035 0,045

Рельсы трамвайные желобчатые типов т58, т62 Таблица 2.7 - Химический состав стали

Тип рельса Марка стали C Mn Si As Р S Сr Ni Си Не более Кр80 63 0,53-0,73 0,60-1,00 0,15-0,35 0,08 0,050 0,050 0,30 0,30 0,30 Кр100

Механические свойства: Временное сопротивление, н/мм2 (кгс/мм2), не менее 730 (75) Предел текучести, н/мм2 (кгс/мм2), не менее 370 (38) Относительное удлинение, %, не менее 6.0 Твердость, нв, не менее 212

Содержание в стали мышьяка, хрома, никеля и меди определяется по требованию потребителя и обеспечивается предприятием.

Предельные отклонения по химическому составу готовых рельсов C Mn Si P S +0,03% +0,03% +0,03% +0,005% +0,005% -0,02% -0,03% -0,02%

Рельсы рамные типа р65. Предназначены для изготовления соединений и пересечений железнодорожного пути
Механические свойства: Временное сопротивление, н/мм2, не менее 900 Относительное удлинение, % не менее 5 Таблица 2.8 - Химический состав стали
Марка стали С Мn Si V Р S Al Не более М76ф 0,71-0,82 0,75-1,05 25 0,03-0,15 0,035 0,040 0,020 Э76ф 0,025 0,030 М76 0,035 0,040 0,025 Э76 0,025 0,030

Рельсы остряковые 0р43, 0р50, ор65 применяются в конструкциях верхнего строения железнодорожного пути Таблица2.9 - химический состав стали Марка стали С Мn Si V Р S Не более 72 0,66-0,77 0,70-1,00 0,13-0,28 - 0,035 0,040 73в 0,67-0,78 0,75-1,05 0,18-0,45 0,03-0,06
механические свойства: Временное сопротивление, мпа, не менее 900 Для ор43 - 830 Относительное удлинение, %, не менее 5 Для ор43 – 6
Рельсы железнодорожные узкой колеи шахт р18, р24 Таблица 2.10 - Механические свойства Марка стали Временное сопротивление, н/мм2, не менее Твердость, нв, не менее Н50пс 570 170 Н50сп 570 170 Т6осп 640 200 Пт70 740 250

Химический состав стали: C Mn Si P, не более S, не более As, не более 0,45-0,62 0,50-085 0,15-0,35 0,04 0,05 0,08