Данные о технологических параметрах термообработки проб рельсов Р65 из стали химического состава №1 и №2 из таблицы 3 и результаты физико-механических испытаний и исследований микроструктуры приведены в таблице 4 и таблице 5. Данные о технологических параметрах термообработки проб рельсов Р65 из стали химического состава №1 и №2 из таблицы 3 и результаты физико-механических испытаний и исследований микроструктуры приведены в таблице 4 и таблице 5. За рубежом активно используются бейнитные низкоуглеродистые рельсовые стали. Промышленно три бейнитных марки известные как B360, B1400 plus и Cr-Bainitic вместе с обычно используемым перлитным сортом R350HT. Цель работы. Разработка химического состава и технологии термиче ской обработки стали бейнитного класса, обеспечивающих получение без зака лочного охлаждения высокого комплекса механических и технологических свойств железнодорожных рельсов.
Рельсовая сталь
В зависимости от содержания серы и фосфора рельсовые стали подразделяются 2 сорта. Первый сорт имеет в своем составе меньший процент данных вредных примесей. Он более предпочтителен и применяется на более ответственных участках железнодорожного пути. Механические свойства Рельсовые марки стали отличаются повышенной стойкостью к циклическим нагрузкам. Их предел прочности в зависимости от марки колеблется в пределах от 800 до 1000 МПа. Деформироваться рельсовая сталь начинает в промежутке от 600 до 810 МПа. Опять же, это зависит от того соотношения легирующих элементов в составе стального сплава Сталь хорошо справляется с ударной нагрузкой. Твердость сплава находится в прямой зависимости от качества проведения термической обработки. Объемная закалка способно увеличить данный параметр до 60 единиц по шкале Роквелла.
Рельсовая марка обладает умеренной пластичностью. Применение и марки рельсовой стали Как уже было сказано ранее, основное назначение данного металла — это изготовление рельс железнодорожного пути. Ниже приведен список тех марок, которые наиболее активно применяются для этой цели: Сталь 76. Одна из наиболее востребованных марок в производстве рельс. Основное назначение - изготовление рельс типа РП50 и РП65, которые применяется преимущественно при прокладке железнодорожных путей промышленного транспорта с широкой колеёй. Сталь 76Ф. От вышеописанной стали ее отличает дополнительное содержание ванадия в своем составе. Рельсы данной марки обладают большим ресурсом работы - способны пропускать через себя большее количество локомотивов.
Сталь К63. Данная марка используется при изготовлении крановых рельс. Металл помимо оптимальной прочности, обладает несколько лучшим значением коррозионностойкости. Сталь К63Ф. Рельсы, изготовленные из данной марки, отличаются большей циклической прочностью за счет добавления в их состав вольфрама. Сталь М54. Имеет повышенное содержание марганца. Применяется для производства стыковочных рельс-накладок.
Сталь М68. Используются при прокладке путей верхнего строения. Рельсовая марка стали сегодня является одним из ключевых материалов, применяемых при изготовлении железнодорожного полотна. Это стало благодаря оптимальным значениям механических характеристик и, что не менее важно, низкой стоимостью такого рода рельс. Но до сих пор, процесс по поиску оптимального химического состава стали данной группы продолжается. Кто знает какие решения будут приняты через год, и как они повлияют на долговечность железнодорожных путей. Эти ее качества используются при производстве изделий для железнодорожного транспорта и деталей подвижного состава, металлокорда, подшипников и других изделий. Сталь с высоким содержанием углерода производят как в кислородных конвертерах, так и в дуговых сталеплавильных печах.
Технология выплавки такой стали имеет некоторые отличия от технологии получения металла с более низким содержанием углерода. Наиболее сложной задачей при производстве этих марок стали является получение низкого содержания фосфора в металле при прекращении продувки на марочном содержании углерода. В кислородных конвертерах верхнего и комбинированного дутья дефос-форация начинается с первых минут продувки. Дальнейшее понижение концентрации фосфора наблюдается при значительно более низком содержании углерода. Поэтому при высоком содержании фосфора в чугуне и прекращении продувки на марочном содержании углерода концентрация фосфора в металле обычно выше требуемого содержания его в стали. Для получения требуемого содержания фосфора в высокоуглеродистой стали, которую выплавляют с прекращением продувки на марочном содержании углерода, используют обновление шлака. При этом понижается производительность сталеплавильных агрегатов, увеличиваются расходы шлакообразующих и чугуна. После скачивания шлака в конвертер присаживают свежеобожженую известь.
Во время выпуска металл раскисляют в ковше ферросилицием и алюминием. При этом обязательной операцией является отсечка конвертерного шлака. Попадание его в ковш приводит к рефосфорации металла при раскислении и, особенно, при внепечной обработке под восстановительным шлаком для десульфурации. Продувка металла в конвертере до низкого содержания углерода позволяет провести глубокую его дефосфорацию. Использование такой технологии требует наличия чистых по вредным примесям и газам карбюризаторов. Это вызывает необходимость в специальной их подготовке, организация которой может создавать значительные трудности. На некоторых предприятиях используется технология производства рельсовой и кордовой стали в кислородных конвертерах путем выплавки низкоуглеродистого металла и последующего науглероживания его жидким чугуном, который заливают в сталеразливочный ковш перед выпуском плавки из конвертера. Ее использование предполагает наличие чугуна достаточно чистого по содержанию фосфора.
Для получения содержания углерода в стали в требуемых пределах окончательное науглероживание раскисленного металла проводят твердыми карбюризаторами в процессе вакуумной обработки. В дуговых сталеплавильных печах рельсовую и кордовую сталь выплавляют по обычной технологии, применяя меры для интенсивного удаления фосфора из металла — присадки железной руды в завалку и в начале короткого окислительного периода с непрерывным сходом шлака и его обновлением присадками извести. При этом также обязательно используются мероприятия, направленные на предотвращение попадания печного шлака в сталеразливочный ковш. Вследствие низкого содержания кислорода в высокоуглеродистой рельсовой стали высокая степень чистоты ее по оксидным включениям может быть получена и без применения таких относительно сложных видов внепечной обработки, как вакуумирование или обработка на УКП. Обычно для этого достаточно продувки металла в ковше инертным газом. При этом, чтобы избежать вторичного окисления металла, ковшевой шлак должен содержать минимальное количество оксидов железа и марганца. С этой целью при выплавке рельсовой стали в дуговых сталеплавильных печах, конструкция которых не предусматривает эркерного выпуска металла, рекомендуется проводить сокращенный восстановительный период плавки. Для этого после получения требуемого содержания фосфора в металле шлак окислительного периода плавки из печи сливают.
Проводят предварительное раскисление стали кремнием и марганцем, которые вводят в печь в виде ферросилиция и ферромарганца или силикомарганца. Затем наводят в печи новый шлак, который перед выпуском плавки раскисляют молотым коксом или электродным боем и гранулированным алюминием. Возможно также использование с этой целью порошкового ферросилиция. Окончательное раскисление стали кремнием и алюминием производят в ковше во время выпуска. После выпуска в ковш металл продувают инертным газом для гомогенизации и, главным образом, для удаления скоплений А12О3. При эксплуатации рельсов скопления А1 2 О 3 вызывают возникновение расслоений в рабочей части головки рельса. Следствием расслоения может быть полное отделение отслоенных пластинок на головке рельса и преждевременный выход его из строя. Современные рельсы можно изготавливать из разных материалов.
Однако они должны быть очень прочными и качественными, ведь на них ежедневно воздействует огромная нагрузка.
В производственных условиях замедленное охлаждение осуществляют в коробах или колодцах. Загрузка производится краном с магнитными траверсами. В короб, представляющий собой металлический каркас, футерованный изнутри шамотным кирпичом, загружают 40...
Охлаждение длится 7 ч, и дополнительно рельсы выдерживают в коробах 30 мин со снятой крышкой. Замедленное охлаждение не только предупреждает образование в рельсах железнодорожных флокенов, но и уменьшает возможность появления термических остаточных напряжений. Однако выполнение этого процесса в не отапливаемых колодцах не обеспечивает равномерного охлаждения рельсов по высоте и длине колодца, а их сравнительно низкая производительность приводит к необходимости постройки значительного количества колодцев и коробов. Надежным способом предотвращения образования флокенов наряду с отмеченными является замедленное охлаждение блюмов после прокатки.
Хотя при этом происходит потеря теплоты в блюмах, однако, отсутствие флокенов в блюмах и возможность организации тщательной зачистки поверхности дефектов на них после охлаждения заметно увеличивают выход рельсов железнодорожных первого сорта, что окупает расходы на дополнительный нагрев блюмов в методических печах. Окончательная термическая обработка Операция окончательной термической обработки выбираются в зависимости от технических требований к заданной детали. Так как по техническим требованиям необходима высокая твёрдость и контактная выносливость, выбираем, с учётом марки стали следующие операции: закалка в масле и высокий отпуск. Сталь Э76Ф является доэвтектоидной, критическая точка Ас3 равна 730 0С.
Соответственно температура под закалку варьируется в интервале 830-840 0С. Оптимальной охлаждающей средой при закалке для данной стали является масло, так как оно быстро охлаждает сталь в интервале температур минимальной устойчивости аустенита и замедлено в интервале температур мартенситного превращения, то есть при охлаждении в масле происходит одновременное мартенситообразование во всей детали, и снижается возможность образования закалочных трещин. В результате закалки прочность и твёрдость увеличиваются, а пластичность и вязкость снижается. Структура после закалки: на поверхности мелкоигольчатый мартенсит с равномерно распределёнными карбидами и аустенит остаточный [7].
Закалка концов рельсов Упрочнение концов рельсов проводят двумя методами: поверхностной закалкой с прокатного нагрева и поверхностной закалкой с индукционного нагрева. Согласно стандартам на рельсы, не подвергаемым термическому упрочнению по всей длине, концы головок рельсов должны быть закалены на длине не более 80 мм, глубина закаленного слоя с твердостью больше НВ 300 должна быть не менее 4 мм [6]. В данном курсовом проекте рассчитывается режим закалки концов рельсов с индукционного нагрева. Так как используется марка стали Э76Ф, являющаяся низколегированной углеродистой, то такая обработка позволяет получить высокую твердость и износостойкость.
Закалку концов проводят на рельсах после их противофлокенной обработки, правки, фрезеровки торцов и сверления болтовых отверстий. Конец рельса нагревают в индукторе, питаемом от машинного генератора с частотой 0,5 или 2,5 кГц. Температура нагрева под закалку составляет 950 0С. Выбор более высокой температуры по сравнению с обычно применяемой при печном нагреве рельсов 850 0С обусловлен большой скоростью нагрева и кратковременностью пребывания металла при температуре выше АС3, а также необходимостью учета подсуживания во время снятия индуктора и установки закалочного устройства 5-6 с.
В связи с различием в подводимой к индуктору мощности, время нагрева колеблется в пределах 25-40 с. Охлаждение осуществляется конденсатом или сжатым воздухом. Закалку обоих концов проводят одновременно в специальных кабинах, размещенных по краям передвижного стеллажа. Продолжительность охлаждения конденсатом составляет 25-30 с, продолжительность охлаждения сжатым воздухом 17-20 с.
Устройство для охлаждения нагретой головки конденсатом представляет собой насадку, нижняя коническая часть которой заканчивается щелью длинной 40 мм и шириной 1,5 мм. Щель обеспечивает получение сплошной плоской струи охладителя. Для равномерного охлаждения и плавного перехода от закаленного участка к незакаленному, струя охладителя перемещается вдоль оси рельса с помощью штока, соединяющего насадку с эксцентриком, укрепленным на валу электродвигателя. Профиль эксцентрика обеспечивает возвратно-поступательное перемещение устройства.
Охлаждение осуществляется в следующей последовательности. Перед началом охлаждения устройство устанавливают на расстоянии 75-80 мм от торца. После включения устройство начинает перемещаться к торцу и, не доходя до него на 30-35 мм, перемещается в обратном направлении на 30 мм, повторяет свое движение на этом же пути, затем перемещается почти до торца рельса и возвращается в первоначальное положение. После этого устройство автоматически отключается и снимается с рельса.
Устройство для охлаждения головки сжатым воздухом представляет собой прямоугольное сопло, установленное под углом 450 к поверхности головки с зазором 10 - 14 мм, при этом передний конец сопла отстоит от торца на расстоянии 50 - 60 мм. Давление подаваемого для охлаждения воздуха 0,45 - 0,5 МПа. Микроструктура по глубине головки на концах рельсов после закалки с прокатного нагрева неоднородна и состоит из сорбита закалки. Неоднородность структуры закаленного слоя способствует выкрашиванию металла в стыках при эксплуатации в пути.
В головках концов рельсов, закаленных с нагрева токами высокой частоты, вследствие использования более мягких закалочных сред, микроструктура по глубине неоднородна и состоит из сорбита закалки. Применение закалки концов рельсов в 2 - 2,5 раза повысило стойкость рельса в стыке к смятию и износу.
Рельсовую сталь может стать еще качественнее с помощью микролегирующих добавок: ванадия, титана и циркония. Широкий спектр требований, предъявляемых в связи с этим к качеству железнодорожных рельсов, требует совершенствования технологических процессов , разработки, опробования и внедрения новых технологий и использования прогрессивных процессов в области производства рельсов. Действующая на отечественных металлургических комбинатах технология производства железнодорожных рельсов обеспечивает необходимое качество и стойкость продукции. Однако в силу ряда причин рельсовая сталь в Российской Федерации выплавляется в мартеновских печах, что ограничивает технологические возможности металлургов для существенного и резкого повышения качества стали, используемой для производства рельсов. Основной причиной малой распространенности производства рельсов из электростали является целевая направленность строительства современных электросталеплавильных цехов с печами большой емкости на утилизацию региональных ресурсов скрапа и обеспечение регионов металлопродукцией промышленного и строительного назначения. При этом достигаются достаточно высокая экономическая эффективность и конкурентоспособность. Это налагает особо высокие требования к качеству рельсов и стали для их изготовления. Рельсы подразделяют: По типам Р50, Р65, Р65К для наружных нитей кривых участков пути , Р75; Наличию болтовых отверстий: с отверстиями на обоих концах, без отверстий; Способу выплавки стали: М - из мартеновской стали, К - из конвертерной стали, Э - из электростали; Виду исходных заготовок: из слитков, из непрерывно-литых заготовок НЛЗ ; Способу противофлокенной обработки: из вакуумированной стали, прошедшие контролируемое охлаждение, прошедшие изотермическую выдержку.
Химический состав рельсовых сталей представлен в таблице 1 в марках стали буквы М, К и Э обозначают способ выплавки стали, цифры - среднюю массовую долю углерода, буквы Ф, С, X, Т - легирование стали ванадием, кремнием, хромом и титаном соответственно. 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... Технология изготовления рельсов должна гарантировать отсутствие в них вытянутых вдоль направления прокатки строчек неметаллических включений глинозема длиной более 2 мм группа I и более 8 мм группа II , так как подобные строчки служат источником зарождения трещин контактной усталости в процессе эксплуатации. Высокая грузонапряженность железных дорог привела к тому, что работоспособность сырых нетермоупрочненных рельсов перестала удовлетворять требованиям тяжелой работы сети железных дорог. Дальнейшее повышение эксплуатационной стойкости термически упрочненных рельсов может быть достигнуто легированием рельсовой стали. Продаем стальные рельсы. Цены уточняйте у менеджеров.
Заказать рельс можно в офисе компании "Ремстройпуть" г. Екатеринбург, ул. Таганская, д.
Рисунок 2 - Схема расположения зон фазового состояния поверхностных слоев рельса после термического упрочнения; 1- мелкозернистая дисперсная мартенситная структура; 2 - однородная мелкодисперсная перлитная структура Первоначальную термическую обработку рельсов, как из углеродистых нелегированных сталей, так и из легированных сталей предлагается осуществлять ТВЧ с мощностью до 20 кВт на оба рельса. Кроме того, содержание воды в газовой среде должно составлять до 0,2 литра воды на 1 метр кубический воздуха. Давление газовой среды регулируемое в пределах от 0,005 до 0,1 МПа. На рисунке 3 приведена схема управляемой подачи воздуха для регулирования скорости охлаждения рельса после индукционного нагрева. Рисунок 3 - Схема управляемой подачи воздуха Предварительная термическая обработка рельсовой стали приведет к формированию поликристаллической структуры, представленной зернами структурно свободного феррита, зернами перлита пластинчатой морфологии и в небольшом количестве зернами «псевдоперлита» зернами феррита, содержащими включения цементита пластинчатой и глобулярной формы, расположенными хаотически в объеме зерна.
Рельсовая сталь: марки и характеристики
По-лученные распределения температуры на поверхности головки рельса и на глубине 20 мм от поверхности катания сравнивали с экспери-ментальными данными. В результате определяли значение коэффициентов теплоотдачи и теплопроводности рельсовой стали. Серия опытных плавок с заявляемым химическим составом была выплавлена в дуговых печах ДСП-100И7. Химический состав приведен в таблице 1. После разливки стали на МНЛЗ осуществляли прокатку железнодорожных рельсов типа Р65. За рубежом активно используются бейнитные низкоуглеродистые рельсовые стали. Промышленно три бейнитных марки известные как B360, B1400 plus и Cr-Bainitic вместе с обычно используемым перлитным сортом R350HT. Согласно Техническим условиям на мартеновскую рельсовую сталь содержание марганца допускается в рельсах весом от 34,7 до 44,6 кг/пог. м в количестве от 0,60 до 0,90% и в рельсах весом 45,1 кг/пог. м и выше — от 0,70 до 1,00%. 2. Поверхностная закалка рельсов с индукционного нагрева заключается в нагреве головки рельса в индукторе на определённую глубину и охлаждение водовоздушной смесью. Твердость после такой термической. обработки НВ 352÷375. Цель работы. Разработка химического состава и технологии термиче ской обработки стали бейнитного класса, обеспечивающих получение без зака лочного охлаждения высокого комплекса механических и технологических свойств железнодорожных рельсов.
Из какой стали делают рельсы
Термоупрочнение рельсов по всей длине из стандартной углеродистой стали в 1,5-2 раза повышает срок их службы [1], если при термообработке достигаются оптимальные структура и механические свойства, особенно в головке рельса. Рельсовая сталь: марка и характеристики железнодорожных ЖД путей. марка стали рельсов. Длительная и беспроблемная эксплуатация элементов ВСП возможна лишь тогда, когда они выполнены из подходящего материала. Процесс термической обработки рельсов, осуществленный на заводе им. Дзержинского и использующий метод периодической закалки, может быть использован для упрочнения всех элементов рельса до заданного уровня. уменьшение загрязненности рельсовой стали неметаллическими включения-. ми, совершенствования профиля рельса, повышения прочности рельсовой. стали путем микролегирования и применения термической обработки.
Как производят железнодорожные рельсы?
- Рельсовая сталь - марки и характеристики
- Упрочняющая термическая обработка рельсов по всей длине
- Как производят железнодорожные рельсы?
- Патент 2456352
- Упрочняющие т/о рельсов.
Установка термической обработки сварных стыков рельсов в путевых условиях
| Производство рельсовой стали. Реферат. Другое. 2016-10-12 | Для увеличения срока службы рельс предлагается дифференцированная термическая обработка, включающая первоначальную индукционную закалку токами высокой частоты и последующую обработку высокоэнергетическим лазерным излучением. |
| Из какой стали делают рельсы | Е-Металл | При данной температуре образуются первые зародыши аустенита, магнитная проницаемость которого меньше перлита (α-фазы), особенно после прохождения температуры равной точки Кюри, которая для рельсовой стали составляет ~ 750ºС. |
| Производство рельсовой стали | Состав рельсовой стали. Химический состав таких сталей регламентирован нормами ГОСТ Р 554 97-2013. В основе проката обязательно лежит железо, также в разных массовых долях в сплаве присутствуют различные элементы. |
Способ термической обработки рельсов и установка для его осуществления
| Из какой стали делают рельсы| Аякс-металл ✅ | взаимодействия в системе колесо — рельс и материаловедения одной из основных причин волнообразного износа являются неудовлетвори-тельные прочностные характерис-тики рельсовой стали и качество отделки поверхности рельсов. |
| ЗАКАЛКА РЕЛЬСОВ | это углеродистая легированная сталь, которая легируется кремнием и марганцем. Углерод дает стали такие характеристики, как твердость и износостойкость. |
Технология термической обработки железнодорожных рельсов
С на выходе с существующего холодильника. В случае поступления на установку рельсов с температурой ниже 830. С возможна термообработка рельсов по категории НТ или отбраковка.
После нагрева и приобретения пластичности заготовкам придается требуемая форма в процессе прокатки на сортовых линейных или универсальных рельсобалочных станах. В настоящее время на смену традиционным линейным станам приходят более производительные и экономичные универсальные, отличающиеся рядным ступенчатым расположением клетей. В зависимости от специфики применения, готовая продукция может поставляться без дополнительной обработки или в термически упрочненном состоянии. Роль легирующих добавок в рельсовой стали Все виды рельсовой стали содержат в своем составе примеси как легирующие, повышающие их эксплуатационные характеристики, так и остаточные, негативно сказывающиеся на свойствах сплава.
В составе металла присутствуют такие элементы: Углерод. В зависимости от процентного содержания серы и фосфора вся продукция разделяется на две группы. В первом случае раскисление удаление нежелательных примесей выполняется с применением ферросилиция или ферромарганца.
Материал с вязкостью, повышенной за счет большого содержания марганца. Балки из него используются для накладки в местах стыков и стрелочных переводов. Прочный сплав, востребованный для прокладки верхних строений путей. Обладает увеличенной твердостью и устойчивостью к коррозии. Выдерживает критические нагрузки.
Используется для прокладки крановых путей. В состав добавлен вольфрам, увеличивающий устойчивость к циклическим нагрузкам. Сфера применения — прокладка ширококолейных путей для промышленного транспорта. Используется для изготовления рельс РП 50 и 65. Сталь с добавлением вольфрама. Рельсы, изготовленные из нее, обладают увеличенной пропускной способностью.
ГОСТ 24182-80 Примечания: 1.
В обозначении марки стали буква М указывает способ выплавки стали мартеновский , цифры - среднее содержание углерода в сотых долях процента. При этом в обозначении марки стали буква М заменяется буквой К.
Термическая обработка рельсовой стали
Это сокращает продолжительность самой выдержки. В производственных условиях замедленное охлаждение осуществляют в коробах или колодцах. Загрузка производится краном с магнитными траверсами. В короб, представляющий собой металлический каркас, футерованный изнутри шамотным кирпичом, загружают 40... Охлаждение длится 7 ч, и дополнительно рельсы выдерживают в коробах 30 мин со снятой крышкой. Замедленное охлаждение не только предупреждает образование в рельсах железнодорожных флокенов, но и уменьшает возможность появления термических остаточных напряжений. Однако выполнение этого процесса в не отапливаемых колодцах не обеспечивает равномерного охлаждения рельсов по высоте и длине колодца, а их сравнительно низкая производительность приводит к необходимости постройки значительного количества колодцев и коробов. Надежным способом предотвращения образования флокенов наряду с отмеченными является замедленное охлаждение блюмов после прокатки. Хотя при этом происходит потеря теплоты в блюмах, однако, отсутствие флокенов в блюмах и возможность организации тщательной зачистки поверхности дефектов на них после охлаждения заметно увеличивают выход рельсов железнодорожных первого сорта, что окупает расходы на дополнительный нагрев блюмов в методических печах.
Окончательная термическая обработка Операция окончательной термической обработки выбираются в зависимости от технических требований к заданной детали. Так как по техническим требованиям необходима высокая твёрдость и контактная выносливость, выбираем, с учётом марки стали следующие операции: закалка в масле и высокий отпуск. Сталь Э76Ф является доэвтектоидной, критическая точка Ас3 равна 730 0С. Соответственно температура под закалку варьируется в интервале 830-840 0С. Оптимальной охлаждающей средой при закалке для данной стали является масло, так как оно быстро охлаждает сталь в интервале температур минимальной устойчивости аустенита и замедлено в интервале температур мартенситного превращения, то есть при охлаждении в масле происходит одновременное мартенситообразование во всей детали, и снижается возможность образования закалочных трещин. В результате закалки прочность и твёрдость увеличиваются, а пластичность и вязкость снижается. Структура после закалки: на поверхности мелкоигольчатый мартенсит с равномерно распределёнными карбидами и аустенит остаточный [7]. Закалка концов рельсов Упрочнение концов рельсов проводят двумя методами: поверхностной закалкой с прокатного нагрева и поверхностной закалкой с индукционного нагрева.
Согласно стандартам на рельсы, не подвергаемым термическому упрочнению по всей длине, концы головок рельсов должны быть закалены на длине не более 80 мм, глубина закаленного слоя с твердостью больше НВ 300 должна быть не менее 4 мм [6]. В данном курсовом проекте рассчитывается режим закалки концов рельсов с индукционного нагрева. Так как используется марка стали Э76Ф, являющаяся низколегированной углеродистой, то такая обработка позволяет получить высокую твердость и износостойкость. Закалку концов проводят на рельсах после их противофлокенной обработки, правки, фрезеровки торцов и сверления болтовых отверстий. Конец рельса нагревают в индукторе, питаемом от машинного генератора с частотой 0,5 или 2,5 кГц. Температура нагрева под закалку составляет 950 0С. Выбор более высокой температуры по сравнению с обычно применяемой при печном нагреве рельсов 850 0С обусловлен большой скоростью нагрева и кратковременностью пребывания металла при температуре выше АС3, а также необходимостью учета подсуживания во время снятия индуктора и установки закалочного устройства 5-6 с. В связи с различием в подводимой к индуктору мощности, время нагрева колеблется в пределах 25-40 с.
Охлаждение осуществляется конденсатом или сжатым воздухом. Закалку обоих концов проводят одновременно в специальных кабинах, размещенных по краям передвижного стеллажа. Продолжительность охлаждения конденсатом составляет 25-30 с, продолжительность охлаждения сжатым воздухом 17-20 с. Устройство для охлаждения нагретой головки конденсатом представляет собой насадку, нижняя коническая часть которой заканчивается щелью длинной 40 мм и шириной 1,5 мм. Щель обеспечивает получение сплошной плоской струи охладителя. Для равномерного охлаждения и плавного перехода от закаленного участка к незакаленному, струя охладителя перемещается вдоль оси рельса с помощью штока, соединяющего насадку с эксцентриком, укрепленным на валу электродвигателя. Профиль эксцентрика обеспечивает возвратно-поступательное перемещение устройства. Охлаждение осуществляется в следующей последовательности.
Перед началом охлаждения устройство устанавливают на расстоянии 75-80 мм от торца. После включения устройство начинает перемещаться к торцу и, не доходя до него на 30-35 мм, перемещается в обратном направлении на 30 мм, повторяет свое движение на этом же пути, затем перемещается почти до торца рельса и возвращается в первоначальное положение. После этого устройство автоматически отключается и снимается с рельса. Устройство для охлаждения головки сжатым воздухом представляет собой прямоугольное сопло, установленное под углом 450 к поверхности головки с зазором 10 - 14 мм, при этом передний конец сопла отстоит от торца на расстоянии 50 - 60 мм. Давление подаваемого для охлаждения воздуха 0,45 - 0,5 МПа. Микроструктура по глубине головки на концах рельсов после закалки с прокатного нагрева неоднородна и состоит из сорбита закалки. Неоднородность структуры закаленного слоя способствует выкрашиванию металла в стыках при эксплуатации в пути. В головках концов рельсов, закаленных с нагрева токами высокой частоты, вследствие использования более мягких закалочных сред, микроструктура по глубине неоднородна и состоит из сорбита закалки.
Акулова т. Машиностроение, 1978, 462 с. Сварка рельсов с применением компьютерной техники.
Андреев, М. Богорский, С. Булгаков, И.
Генкин и др. Жарков А. Разработка способа и оборудования для механизированного удаления грата в сварных рельсовых стыках.
Повышение прочности и эксплуатационной стойкости сварных рельсов. Солдатов Г. Структура и стойкость сварных рельсовых стыков: Дисс.
Технические решения по повышению качества рельсов, апробированные на Экспериментальном кольце. Кучук-Яценко С. Контактная стыковая сварка оплавлением.
II Киев, Наукова Думка, 1992. Образование светлой полоски при стыковой сварке оплавлением горячих заготовок. Ковальчук, В.
Гречко, A. Ефремов и др. Toshihiro, Sh.
Takajoshi, S. Nippon Kokan К. Toshihiro T.
Лахтин Ю. Новиков И. Теория термической обработки.
Эксплуатационная стойкость сварных рельсовых стыков. Образование соединений при ударной сварке в вакууме. Шевчук, Г.
Харченко, Э. Павличенко B. Контактная сварка изделий замкнутой формы.
Кочергин К. Контактная сварка. Исследование неоднородности сварных соединений, выполненных стыковой контактной сваркой оплавлением.
Пуйко, A. Зуборев, И. Блинкова и др.
Влияние некоторых дефектов на прочность сварных соединений, выполненных контактной сваркой. Труфяков, В. Мазур, Г.
Жемчужников и др. Потапов H. Окисление металлов при сварке плавлением.
Образование «матовых пятен» в соединении, выполненном контактной сваркой. Кучук-Яценко, Б. Казымов, В.
Загадарчук и др. Исследования, опыт сварки и эксплуатации объемно и поверхностно закаленных рельсов. Первый опыт сварки закаленных рельсов.
Повышение эксплуатационной стойкости сварных рельсов. Сварка термически обработанных рельсов из углеродистой стали. Электроконтактная сварка рельсов.
Путь и путевое хозяйство. Доценко В. Контактная сварка рельсов.
Ерохин A. Основы сварки плавлением. Особенности нагрева и взрыва элементарных контактов при непрерывном оплавлении.
Кучук-Яценко, Д. Контактная стыковая сварка непрерывным оплавлением. Наукова Думка.
Оборудование для контактной сварки рельсов и его эксплуатация. Процесс непрерывного оплавления при контактной сварке. Кучук-Яценко, Н.
Шляпин, С. Хрящева H. Интенсификация процесса нагрева металла при оплавлении как средство повышения производительности контактных рельсосварочных машин.
Хрящева Н. Контактная сварка легированных рельсов. Сварка рельсов импульсным оплавлением.
Кучук-яценко, В. Шляпин, Н. Хрящева, С.
Flash butt welder line has many advanced features. Genkin I. Strength and Durability Increase of welded Rails and Frogs.
Opatija, International institute of welding, 7 p. Public session of the Annual Assembly Opatija, 1959. UP has modern butt welding complex at Laramie.
III 1127 - 98 I. Genkin, S. Kuchuk - Yatsenko, V.
Установка располагается на отдельной платформе базой 9720 мм с краном, на которой расположено электрооборудование, бак с водой для закалки и рабочий модуль с индукторами. Основными недостатками установки являются ее громоздкость и большой вес обуславливающий необходимость специальных приводов для ее установки на место сварного стыка и перемещения ее по рельсу. В результате наличия большого количества электрооборудования, и как следствие, большого расхода электроэнергии потребляемая мощность установки составляет 250 кВт ; а также необходимости перевозить накопители и подающие гидросистемы дистиллированной воды для эффективного охлаждения трансформаторного блока, индукторов и преобразователя частоты, значительно увеличены ее стоимость и эксплуатационные расходы. Форсунки воздушно-водяного распылителя для закалки головки стыка часто засоряются, что приводит к образованию неблагоприятных закалочных структур на поверхности катания. Совокупность данных недостатков препятствует возможности ее использования в составе передвижных рельсосварочных машин, то есть в путевых условиях. Наиболее близкой по функциональному назначению и принципу действия к предлагаемому устройству является установка термической обработки сварных стыков рельсов в путевых условиях по полезной модели РФ 57752.
Указанная установка индукционного нагрева для термической обработки сварных стыков рельсов в путевых условиях состоит из системы индукторов, закалочного блока, и блока управления системой индукторов и закалочным блоком, а также источника высокочастотного питания. Система индукторов и закалочный блок вместе с указанным блоком управления объединены в единый переносной модуль, выполненный с возможностью свободного перемещения вдоль рельсовой плети, причем система индукторов и закалочный блок связаны с соответствующими механизмами их ручной поочередной установки в рабочее положение по сигналу блока управления. Система индукторов состоит из двух одинаковых электрически соединенных индукторов, имеющих возможность их синхронного поворота вокруг собственной оси посредством рычажного механизма, обеспечивающего их фиксацию, с заданным прилеганием, в термообрабатываемой зоне сварного стыка в рабочем положении, либо разведение на угол, необходимый для установки в этой зоне спрейера, или для съема термообрабатывающего модуля с рельса. Эффективная конструкция индуктора позволила повысить КПД системы, и за счет этого снизить мощность преобразователя частоты до 75 кВт при сохранении времени нагрева в пределах 240 секунд. Закалочный блок, состоящий из спрейера, конструктивно объединенного с системой подачи закалочной среды, установлен на консольном кронштейне с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси посредством рычажного механизма, обеспечивающего его фиксацию в вертикальном транспортном или в горизонтальном рабочем положении на рельсе; а в качестве закалочной среды используется сжатый воздух. Такое выполнение закалочного блока позволило повысить качество сварных стыков, термообработка которых проводится в путевых условиях без значительных переделок в установке.
С помощью такой установки можно производить термообработку сварных стыков рельсов типа Р50, Р65 и Р75, заменяя только индукторы в индукторной системе. Кроме того, установка, посредством блока управления, легко соединяется с микропроцессорным управлением технологическим процессом, которое обеспечивает автоматизацию процесса термообработки, автоматическое измерение и стабилизацию температуры, ведение протокола с выводом на ПК, визуальное отображение процесса термообработки на дисплее, создание архивов информации и сменных рапортов. Далее сущность полезной модели поясняется с помощью рисунков, на которых представлено: Фиг. Передвижной модуль установки состоит из несущей рамы 1, на которой расположены: блок согласования 2, индукторная система, состоящая из двух индукторов 3, соединенных между собой в последовательную цепь, закалочное устройство подачи сжатого воздуха, состоящее из спрейеров 4 и 5, связанных между собой рычажным механизмом 6, блок управления технологическим процессом 7 с панелью индикации.
Акимов, В. Алексеенко и др. Деменьтьев, Л. Корнева и др. Черняк С.
Виды ТО рельс
Исследования термообработки рельсов с использованием кипящего слоя опубликованы в статье. В качестве псевдоожижаемого материала использовали мелкозернистый феррохром, порошок из нержавеющей хромистой стали, восстановленный железный порошок. Сравнивая эти технологии термоупрочнения, следует отметить, что с точки зрения получения рельсов с высокими эксплуатационными свойствами, термообработка с использованием тепла прокатного нагрева является наиболее оптимальным вариантом. За рубежом активно используются бейнитные низкоуглеродистые рельсовые стали. Промышленно три бейнитных марки известные как B360, B1400 plus и Cr-Bainitic вместе с обычно используемым перлитным сортом R350HT.
Существующие состояние и перспективы развития технологии производства рельсов на ЕВРАЗ НТМК
В зависимости от этого используются рельсы с различным классом твёрдости: высоким, повышенным и обычным. Для их изготовления применяются, соответственно, базовые марки стали – 100, 90 и 76. Рельсовая сталь марки 100 имеет самую высокую твёрдость. Рельсовые стали представляют собой специальные металлические изделия, которые подвергаются значительным механическим и термическим нагрузкам. Их состав и марка стали – то, что делает их долговечными, надежными и безопасными. Представлены требования к качеству рельсов, основные элементы оборудования и технологии поверхностной закалки рельсов типов Р65 и UIC60 из стали марки К76Ф в рельсозакалочной машине рельсобалочного цеха ПАО «МК «Азовсталь». Разработана технология производства железнодорожных рельсов из конвертерной стали в условиях ПАО «МК «АЗОВСТАЛЬ», включающая в себя выплавку стали в конвертере и обработку на установке ковш-печь, разливку стали в изложницы, прокатку слит.