Технология, применяемая на ОАО «ЕВРАЗ НТМК»

В настоящее время на ОАО «ЕВРАЗ НТМК» применяется способ термоупрочнения рельсов путем объёмной закалки в масле. Рельсы нагревают в семизонной печи, которая обеспечивает температуру при их выдаче не ниже 820°С. [1]

Нагретые рельсы выдают из печи разгрузочным устройством по одному на стеллаж, затем их кантуют в положение «на подошву» и подают на установку для подстуживания рельсов для термической правки, которую производят водовоздушной смесью с помощью брызгал при транспортировке рельсов по рольгангу. Подстуживание предотвращает подгиб концов рельсов вниз после закалки. Ширина подстуженной зоны 50-60 мм. Скорость рольганга 1,6 м/с. Продолжительность подстуживания: концов рельса 6 - 8 с; остальной части рельса 14,5 с. Продолжительность подстуживания обеспечивается автоматически. При необходимости имеется возможность проводить термическую правку концов рельсов.

Затем рельсы подают в закалочную машину револьверного типа (температура рельса по головке при задаче в закалочную машину должна быть не ниже 780°С), где они погружаются в индустриальное масло (И-20А) и охлаждаются в нем в течение 5 мин. Температура масла 80 - 110°С. Температура рельсов после охлаждения 100 - 150°С.

Закаленные рельсы выдают на загрузочный стеллаж перед отпускной печью, где их набирают в пакеты и передают в десятизонную отпускную печь. Температура в первой зоне печи - 330±20°С, во 2-10 зонах - 460±10°С. Продолжительность пребывания рельсов в отпускной печи составляет не менее 2 ч. Передвижение рельсов по зонам печи осуществляют равномерно. После отпуска рельсы охлаждаются на холодильнике до температуры, не превышающей 60°С, а затем их направляют на правку в роликоправильных машинах.

Термоупрочнение рельсов в масле имеет ряд существенных недостатков:

. Повторный объемный нагрев и объемная закалка приводят к искривлению рельсов и изменению их размеров. Вследствие этого рельсы необходимо дважды подвергать правке на роликоправильных машинах - сначала после прокатки, а затем после термоупрочнения, что отрицательно сказывается на их прямолинейности и геометрическом качестве.

. Отсутствует возможность существенного регулирования скорости охлаждения рельса, которая для выкружки головки составляет 10 град./с, для поверхности катания - 8 град./с и для слоя металла на глубине 10 мм от поверхности катания - 6 град./с. Для получения требуемой для рельсов однородной перлитной структуры без выделений избыточного феррита и верхнего бейнита скорость охлаждения необходимо корректировать в зависимости от колебаний содержания химических элементов в стали в интервалах, определенных ГОСТ Р, температуры рельса перед закалкой и его типоразмера. Производство рельсов специального назначения, например, повышенной твердости и износостойкости, также требует изменения режима охлаждения.

. Использование масла в качестве закалочной среды вызывает загрязнение атмосферы продуктами его испарения. Масло создает высокую пожароопасность и вызывает необходимость осуществлять его очистку. Кроме того, в атмосферу выбрасываются продукты сгорания газов, используемых для работы печи нагрева рельсов под закалку и отпускной печи. Выбросы вредных канцерогенных веществ в атмосферу в термоотделении составляют около 40 г./т рельсов.

. Не осуществляется дифференцированная закалка. Объемная закалка рельсов в масле приводит, как правило, к несколько более высокой прочности шейки и подошвы, чем головки вследствие меньшей площади их сечения, а значит и более высоких скоростей охлаждения. Пластические свойства шейки и подошвы при этом меньше или, в лучшем случае, такие же, как пластические свойства головки.

В настоящее время считается, что наибольшей эксплуатационной стойкостью обладают рельсы с дифференцированной по сечению прочностью. Это связано с тем, что контактно-усталостная прочность рельсов определяется структурой и свойствами верхней половины головки, а живучесть и надежность - структурой и свойствами шейки и подошвы. Вследствие этого необходимо обеспечить высокую прочность головки и повышенную вязкость шейки и подошвы при меньшей прочности.

Выводы

В процессе выполнения данной курсовой научно-исследовательской работы был проведен анализ существующего оборудования для производства рельсов в условиях рельсобалочного цеха ОАО «ЕВРАЗ НТМК» в целом и для применяемой технологии термоупрочнения рельсов в частности. Так же был проведен анализ качества готовых рельсов.

Затем были изучены современные, а так же предложены перспективные технические требования предъявляемые к рельсам. Также был проведен анализ соответствия готовой продукции производимой на ОАО «ЕВРАЗ НТМК» данным требованиям.

Был произведен анализ технологий термоупрочнения рельсов на ОАО «ЕВРАЗ НТМК» и передовых зарубежных заводах, выявлены слабые и сильные места различных методов термоупрочнения.

Результатом нашей работы является определение оптимальных условий и режимов термообработки а так же предложение новой технология термоупрочнения рельсов.

Список литературы

1. Шур Е.А. Перспективные требования российских железных дорог к рельсам. В сб. «Современные технологии производства транспортного металла (материалы 3-й международной конференции «Трансмет-2007»), Екатеринбург, УГТУ-УПИ. 2008. С. 33-37.

2. Прокатка профилей на рельсобалочном стане технологическая инструкция ТИ 102-П.С-138-2009. ОАО «НТМК». 2009.

3. Информации журнала «Промыщленный транспорт ХХI век №4 2005

4. Гуляев А.П., Гуляев А.А. // Металловедение // Альянс. Москва. 2011. с. 268-278; 312-326.

5. Технология металлов и конструирование материалы. В.М. Никифоров, Москва, 1968, Изд. «Высшая школа».

6. Испытания рельсов из бейнитной и перлитной стали. ЖДМ 03-2003, ЖДМ-online. Информационная служба журнала «Железные дороги мира».

7. Колосова Э.Л., Сырейщикова В.И., Муравьев Е.А. // Производство железнодорожных рельсов и колес: отрасл. Сб. научн. тр. Харьков, 1977. Вып. 5. С. 64-67.

.   Кушнарев А.В., Киричков А.А., Добужская А.Б. и др. // Сталь. 2005. №6. С. 131-133.

.   Добужская А.Б., Дерябин А.А., Семенков В.Е. и др. // Опыт производства на ОАО «НТМК» рельсов из среднеуглеродистой стали бейнитного класса. В сб. «Влияние свойств металлической матрицы на эксплуатационную стойкость рельсов». Екатеринбург. ОАО «УИМ». 2006. С. 183-191.

.   Павлов В.В., Корнева Л.В., Могильный В.В. и др. Свойства и микро - структура бейнитных рельсов. Сб. научн. трудов «Влияние свойств металлической матрицы на эксплуатационную стойкость рельсов». Екатеринбург. ГНЦРФ ОАО «УИМ». 2006. С. 198-204.

.   Производство термоупрочненных рельсов. Технологическая инструкция ТИ-102-П.С-9-2006. Н. Тагил, 2006.

.   Отчет по НИР №Д 1087/06 «Разработка рекомендаций по повышению стойкости рельсов за счет повышения пластичности металлической матрицы». Екатеринбург. 2006 г. 58 с.

.   Золотарский А.Ф., Раузин Я.Р., Шур Е.А. и др. Термически упрочненные рельсы М., 1976. 264 с.

.   Шур Е.А. Перспективные требования российских железных дорог к рельсам // Современные технологии производства транспортного металла. Материалы 3-й международной конференции «Трансмет - 2007й. Екатеринбург. УГТУ-УПИ. 2008. С. 33-37

.   Сталинский Д.В., Нестеров Д.К., Сапожков В.Е. Мировой опыт термоупрочнения рельсов с прокатного нагрева или с использованием части тепла // Металлургическая и горнорудная промышленность, 2006. №5. С. 59-63.

.   Давыдова H.M., Брик С.Д. Улучшение качества некоторых видов сортового проката упрочняющей термической обработкой. Обз. инф. «Металловедение и термическая обработка». М.: Черметинформация, 1984. Вып. 2. 19 с.