Сравнительный анализ характеристик рельсов произведенных в условиях ОАО «ЕВРАЗ НТМК» с требованиями стандартов

Требования, предъявляемые к рельсам в проекте нового национального стандарта, высоки и их выполнение позволит выпускать отечественные рельсы с эксплуатационной стойкостью не менее 1 млрд. т брутто и выполнять зарубежные заказы на рельсы в соответствии с требованиями EN 13674, UIC 860, AREMA, CN12-16c, и других национальных стандартов.

Таблица 4. Механические свойства и ударная вязкость рельсов различного класса прочности, согласно стандарту

Таблица 5. Твёрдость термоупрочнённьгх рельсов в единицах НВ, согласно стандарту

Однако полное выполнение этих требований при существующей на комбинате технологии производства рельсов невозможно и требует проведения коренной реконструкции рельсобалочного цеха.

Исследования ОАО «УИМ», Имет им. А.А. Байкова РАН и заводских лабораторий комбинатов показывают, что микроструктура импортных рельсов, по сравнению с отечественными, представляет более однородную дисперсную пластинчатую ферритно-карбидную смесь. Это достигается за счёт регулирования режимов термической обработки в зависимости от химического состава стали. В микроструктуре рельсов ОАО «НТМК», присутствуют единичные участки избыточного феррита и ферритной сетки, участки цементитной сетки и даже выделения бейнита, что связано с существующей технологией объёмной закалки рельсов в масле. В результате страдают качественные показатели рельсов.

Таблица 6. Механические свойства (средние значения) термоупрочнённых рельсов, выпущенных НТМК

Таблица 7 Твердость термоупрочнённых рельсов (средние значения), выпущенных на НТМК

Также существующая технология закалки рельсов в масле позволяет закаливать рельсы длиной 25 м, так как закалочная установки револьверного типа не позволяет производить термическую обработку рельсов большей длины. Исходя из такого ограничения производство 100-метровых рельсов на ОАО НТМК не возможно. При укладке железнодорожного полотна необходимо сваривать 4 рельса длиной 25 метров, каждый из которых имеет такой дефект, как изгиб концевых участков, вследствие чего получается некачественное железнодорожное полотно, имеющее отклонения по прямолинейности. Поэтому технология термоупрочнения рельсов нуждается в замене на более совершенную.

рельс производство сталь завод

Требования к показателям качества и микроструктуре готовой продукции

В результате анализа различных марок стали, были выявлены тенденции в развитии бейнитных сталей, как наиболее износостойких. По статистике их ресурс намного выше изготовляемых в настоящее время перлитных рельс. Эти стали отличаются высокими показателями по прочности и твердости, что в свою очередь оказывает влияние на износостойкость. Не смотря на высокий ресурс и отсутствие в технологии производства закалочных машин и агрегатов, бейнитные стали являются дорогими из-за присутствия легирующих элементов. Себестоимость таких рельсов больше, так как технология производства требует тщательного контроля чистоты металла и химического состава. Кроме того, по статистическим данным, бейнитные стали на порядок уступают перлитным по вязкостным свойствам, что в климатических условиях нашей страны, с резкими перепадами и предельными минусовыми температурами, не пригодно для использования. Исходя из этого, делаем вывод, что производство рельсов из перлитной стали на отечественных комбинатах более рентабельно, нежели из бейнитной. Поэтому предлагается вести исследования в разработке оптимального химического состава эвтектоидной и заэвтектоидной стали (0,83-0,90% С), при легировании элементами природно-содержащимися в руде, такими как марганец, кремний и ванадий, контролируя при этом чистоту металла от вредных примесей.

3.
Материалы и методика исследования