Jaký druh oceli se používá v kolejnicích?

Číslo publikace RU2426813C1 RU2426813C1 RU2009149721/02A RU2009149721A RU2426813C1 RU 2426813 C1 RU2426813 C1 RU 2426813 A1 A2009149721 02/2009149721 A RU 02/2009149721A RU 02 A RU2009149721 A RU 2009149721A RU 2009149721 C2426813 RU1 C2426813 RUC klíčové slovo autority RUCor 1 ocel nad vanadovými dusíkatými nečistotami Stav techniky Datum 2426813-1-2009 Číslo přihlášky RU12/30A Jiné jazyky Angličtina ( en ) Jiné verze RU2009149721A ( ru Vynálezce Gleb Vladimirovich Mokhov (RU) Gleb Vladimirovič Mokhov Nasibulla Khatovdin Nasibulla Khatov RU Nikolay Anatoljevič Kozyrev (RU) Nikolaj Anatoljevič Kozyrev Victor Vasiljevič Mogilnyj (RU) Viktor Vasiljevič Mogilnyj Larisa Viktorovna Korneva (RU) Larisa Viktorovna Korneva Alevtina Leonidovna Nikulina (RU) Alevtina Leonidovna Nikulina Dmitrij RU) Původní Assignment Vladimirovič Boykov Společný sklad Společnost „Novokuznetsk metalurgický závod“ Datum priority (Datum priority je předpoklad a není právním závěrem. Společnost Google neprovedla právní analýzu a neposkytuje žádné prohlášení ohledně přesnosti uvedeného data.) 02-2009149721-2009 Datum podání 12-30-2009 Datum zveřejnění 12-30-2011 08-20-2009 Přihláška podaná společností Public Joint Akciová společnost „Novokuzněcký metalurgický závod“ podána Kritická otevřená akciová společnost „Novokuzněcký metalurgický závod“ 12-30-2009 Priorita RU12/30A priorita Kritický patent/RU2009149721C02/ru 2426813-1-2011 Cr07 Publikace 10-2009149721-2009149721 Cr2011 08 20A/ en 2011-08-20 Žádost byla schválena Kritické 2426813-1-2426813 Zveřejnění publikace RU1CXNUMX Kritický patent/RUXNUMXCXNUMX/ru

Krajiny

• Úprava oceli v roztaveném stavu (OBLAST)
• Měkké magnetické materiály (AREA)
• Tepelné zpracování oceli (OBLAST)
• Tepelné zpracování předmětů (OBLAST)

Abstraktní

Vynález se týká oblasti metalurgie železa, konkrétně výroby oceli pro železniční kolejnice. Kolejnicová ocel obsahuje uhlík, mangan, křemík, vanad, chrom, nikl, měď, vápník, baryum, hliník, dusík, železo a nečistoty v tomto poměru složek, hm.%: uhlík 0,69-0,85, mangan 0,75 -1,25, křemík 0,25-0,65, vanad 0,03-0,15, chrom 0,10-0,80, nikl ne více než 0,30, měď ne více než 0,30, vápník od více než 0,005 do 0,008, barium 0,0005-0,0015, dusík od více než 0,005 0,015 až 0,020, železo a nečistoty – zbytek. Jako nečistoty ocel obsahuje síru ne více než 0,020 hm. % a fosfor ne více než 0,020 hm. %. Zvyšuje se komplex fyzikálních a mechanických vlastností a provozní trvanlivost kolejnic. 1 stůl

Popis

Vynález se týká metalurgie železa, zejména výroby oceli pro železniční kolejnice se zvýšenou tažností a kontaktní únavovou pevností.

Je známá kolejnicová ocel [1], která má následující chemické složení, hm. %:

0,65-0,89 °C; 0,18-0,65 Si; 0,6-1,2 Mn; 0,01-0,10 V; 0,001-0,03 Ti; 0,005-0,02 Al; 0,004-0,03 N; 0,0004-0,005 Ca; 0,05-0,4 Cr; 0,003-0,1 Mo; Fe – zbytek.

Významnou nevýhodou této oceli je nedostatečná rázová houževnatost získaná na kolejnicích tepelně zpevněných teplotou válcování v důsledku tvorby přebytečného množství karbonitridů titanu, jakož i zvýšené znečištění oceli oxidovými vměstky obsahujícími hliník a vápník.

Je také známá kolejnicová ocel [2], která má následující chemické složení, hm. %:

0,65-0,8 °C; 0,18-0,40 Si; 0,6-1,2 Mn; 0,001-0,01 Zr; 0,005-0,04 Al; 0,004-0,011 N; jeden prvek ze skupiny obsahující Ca a Mg 0,0005-0,015; 0,004-0,040 Nb; 0,05-0 Cu; Fe – zbytek.

Nevýhodou této oceli je zvýšené množství hliníku a zirkonu, které vedou ke kontaminaci kolejové oceli komplexními vměstky obsahujícími hliník a zirkonium, které snižují úroveň rázové houževnatosti a odolnosti proti křehkým lomům.

Známá je také kolejová ocel třídy E76F [3], obsahující hm. %:

uhlík	0,71-0,82
manganu	0,75-1,15
křemík	0,25-0,60
vanadu	0,03-0,15
chrómu	Žádné další 0,20
nikl	Žádné další 0,20
měď	Žádné další 0,20
železo	odpočinek

Významnou nevýhodou této oceli je nedostatečná tažnost a rázová houževnatost tepelně zpevněných kolejnic.

Žádaným technickým výsledkem vynálezu je zvýšení komplexu fyzikálních a mechanických vlastností a provozní trvanlivosti kolejnic.

K tomu kolejová ocel obsahující uhlík, mangan, křemík, vanad, chrom, nikl, měď, železo, navíc obsahuje vápník, baryum, hliník a dusík v následujícím poměru složek, hm.%:

uhlík	0,69-0,85
manganu	0,75-1,25
křemík	0,25-0,65
vanadu	0,03-0,15
chrómu	0,10-0,80
nikl	Žádné další 0,30
měď	Žádné další 0,30
vápníku	od více než 0,005 do 0,008
baryum	0,0005-0,0015
hliník	Žádné další 0,005
dusíku	od více než 0,015 do 0,020
železo	odpočinek

Ocel přitom nesmí obsahovat více než 0,020 % síry a ne více než 0,020 % fosforu jako nečistoty.

Nárokované chemické složení oceli bylo zvoleno na základě následujících podmínek. Zvolený obsah uhlíku poskytuje vyváženou kombinaci pevnosti a tvrdosti oceli.

Při obsahu uhlíku nižším než 0,69 % mají kolejnice v tepelně zpevněném stavu nedostatečnou tvrdost a pevnost.

Když je obsah uhlíku vyšší než 0,85 %, zvyšuje se pravděpodobnost křehkých lomů a snižují se ukazatele tažnosti a houževnatosti.

Zvýšení obsahu křemíku na 0,65 % je spojeno s nutností zvýšit dezoxidaci oceli při současném snížení obsahu hliníku v ní, což zajišťuje zvýšení čistoty oceli pro vměstky křehce lomených oxidů, které způsobují pokles rázové houževnatosti. a v souladu s tím i pevnost kolejnic proti kontaktní únavě.

Zvolený poměr manganu a křemíku zajišťuje potřebnou prokalitelnost hlavy kolejnice v tepelně zpevněném stavu. Zvolená koncentrace manganu rovněž přispívá k výraznému zjemnění austenitových zrn, zejména u chrommanganové oceli, a snižuje kritickou rychlost ochlazování.

Když se obsah křemíku zvýší na více než 0,65 % a obsah manganu na více než 1,25 %, zvyšuje se pravděpodobnost tvorby nepřijatelných jehličkovitých struktur z povrchu hlavy kolejnice během kalení.

Deklarované koncentrace niklu a chromu zajišťují potřebnou prokalitelnost a prokalitelnost hlavy kolejnice. Se zvýšením obsahu niklu na více než 0,030 % a obsahu chrómu na více než 0,80 % ve struktuře hlavy se zvyšuje pravděpodobnost tvorby jehličkovitých struktur.

Zavádění barya spolu s vápníkem v uvedených mezích zajišťuje vysokou adsorpci kyslíku, síry a fosforu v tekuté oceli, což usnadňuje jejich odstranění do strusky. Jeho obsah do 0,0005 % nepřispívá k adsorpci škodlivých nečistot a při koncentraci vyšší než 0,0015 % vede k tvorbě nekovových inkluzí komplexního složení.

Snížení obsahu hliníku na 0,005 % a úprava oceli vápníkem v koncentraci vyšší než 0,005 až 0,008 % poskytuje nezbytnou interakci s baryem pro získání vysoce čistého kovu a také snížení velikosti a počtu nekovových vměstků. . Zavedení vápníku více než 0,008 % však vede ke kontaminaci velkými kuličkami a zvyšuje cenu oceli. Vápník v koncentraci menší než 0,005 % nemá prakticky žádný vliv na modifikaci vměstků.

Použití vanadu v oceli je způsobeno tím, že zvyšuje rozpustnost dusíku v kovu, váže jej do silných chemických sloučenin (nitridy, karbonitridy vanadu), které přispívají ke zpevnění oceli karbonitridem. Vanad zvyšuje mez odolnosti a zlepšuje svařitelnost. Bez použití dusíku však vanad v koncentraci vyšší než 0,15 % snižuje houževnatost oceli. Při koncentraci nižší než 0,03 % nepůsobí vanad pozitivně na vlastnosti oceli.

Koncentrace dusíku nižší než 0,015 % v oceli obsahující méně než 0,03 % vanadu neposkytuje požadovanou úroveň pevnostních vlastností, rázové houževnatosti a zjemnění austenitového zrna. Když se obsah vanadu a dusíku v oceli zvýší na uvedené limity, zvýší se v ní množství karbonitridů, což poskytuje zvýšení pevnostních vlastností a rázové houževnatosti. Když se však dusík zvýší nad 0,02 %, jsou možné případy skvrnité segregace a „dusíkového varu“ (bubliny v oceli).

Zavedená omezení koncentrace hliníku jsou dána potřebou snížit kontaminaci oceli korundovými vměstky, které snižují kontaktní únavovou pevnost kolejnic.

Omezení obsahu mědi, síry a fosforu bylo zvoleno pro zlepšení kvality povrchu a zvýšení tažnosti a houževnatosti oceli. Kromě toho koncentrace síry určuje červenou křehkost a koncentrace fosforu určuje křehkost oceli za studena.

Nárokované chemické složení kolejnicové oceli zajišťuje výrobu kolejnic se zvýšenou spolehlivostí a kontaktní únavovou odolností.

Ocel nárokovaného složení (tabulka 1) byla tavena ve 100tunové elektrické obloukové peci DSP-100 I7 a odlévána na stroj pro plynulé lití. Výsledné předvalky byly ohřívány a válcovány na kolejnice typu P65, které byly podrobeny tepelnému zpracování – objemovému kalení v oleji. Údaje uvedené v tabulce 2 ukazují, že mechanické vlastnosti a tvrdost vyztužených kolejnic vyrobených z oceli podle vynálezu jsou výrazně vyšší než u kolejnicové oceli E76F vybrané jako prototyp. Zvyšováním tvrdosti, pevnosti, plastických a viskózních vlastností kolejnic se zvyšuje jejich odolnost proti opotřebení, kontaktní únavová pevnost a spolehlivost proti křehkým lomům.

V železniční infrastruktuře hrají koleje klíčovou roli při zajišťování bezpečnosti a efektivity pohybu vlaků. Výroba kolejnic vyžaduje použití speciální oceli, která má vysokou pevnost, odolnost proti opotřebení a schopnost odolat enormnímu zatížení. V tomto článku se podíváme na to, z čeho se v současné době vyrábí ocelové kolejnice a jakými technologiemi vzniká vysoce kvalitní válcovaný kov.

Moderní technologie a jakosti oceli pro kolejnice

Při výrobě kolejnic hrají důležitou roli moderní technologie a různé druhy oceli, které poskytují optimální vlastnosti pevnosti, odolnosti proti opotřebení a trvanlivosti. V závislosti na požadavcích a provozních podmínkách se pro výrobu kolejnic volí vhodné třídy oceli. Výpis: Výhody použití moderních ocelí na kolejnice

• Moderní třídy oceli mají vysoká síla, který umožňuje kolejnicím odolávat enormnímu zatížení a zabránit deformaci pod tíhou vlaků.
• Ocelové kolejnice jsou vystaveny neustálému tření s koly vlaku. Moderní oceli mají zvýšená odolnost proti opotřebení, zvýšení životnosti kolejnic a snížení nutnosti pravidelné výměny.
• Moderní technologie, jako je kontinuální lití bloků a vakuové odplyňování, umožňují vytvářet válcovanou ocel s minimálními defekty a nekovovými vměstky, což zlepšuje kvalitu a spolehlivost kolejnic.
• Složení oceli lze pečlivě vyladit tak, aby poskytovalo optimální výkon pro konkrétní provozní podmínky, včetně odolnosti proti opotřebení a praskání.
• Moderní třídy oceli pro kolejnice jsou vyvíjeny s ohledem na mezinárodní normy a požadavky železničního průmyslu, zajišťující bezpečnost a shodu s předpisy.

Značení kolejové oceli a jeho interpretace

Při výrobě kolejnic se používá celá řada kolejnicových ocelí, které mají své specifické označení. Toto označení obsahuje informace o složení oceli a jejích chemických vlastnostech. Dekódování třídy oceli umožňuje určit její vlastnosti a shodu s požadavky pro konkrétní aplikace v železniční infrastruktuře. Jednou z klíčových součástí značení kolejové oceli jsou čísla udávající průměrný obsah uhlíku. V závislosti na způsobu výroby oceli se před čísly třídy umísťují písmena „K“ nebo „E“. Písmeno „K“ označuje tavení v konvertoru a písmeno „E“ označuje tavení v elektrické peci. Označení kolejové oceli navíc používá písmenné symboly odpovídající přidaným prvkům a jejich chemickým označením. Některé z nich zahrnují:

• X (chrom)
• A (dusík)
• F (vanad)
• C (křemík)

Kombinace čísel a písmen v označení určuje konkrétní jakost oceli. Například jakost oceli „K76HAF“ znamená, že kov byl vyroben konvertorovou metodou, obsahuje uhlík a mangan v mezích odpovídajících oceli třídy 76 a také chrom, dusík a vanad jako legující prvky. Dekódování třídy kolejové oceli umožňuje určit její chemické složení a vlastnosti. Takové informace jsou důležité pro posouzení pevnosti, odolnosti proti opotřebení a dalších vlastností kolejnic a také pro výběr nejvhodnější oceli pro konkrétní provozní podmínky. Je důležité si uvědomit, že při označování hotových kolejnic je uvedena nejen třída oceli, ale také další parametry, jako je typ kolejnice, kategorie, délka, přítomnost otvorů pro šrouby a odpovídající norma (například GOST). Tato data pomáhají identifikovat a klasifikovat koleje, což usnadňuje jejich použití a údržbu v železničním systému. Při určování těchto vlastností hraje důležitou roli chemické složení a struktura oceli. Při vývoji kolejnicových ocelí se berou v úvahu požadavky regulačních dokumentů, jako je GOST 51685-2013, které definují parametry a kritéria kvality pro kolejnicové oceli.