Способ изготовления железнодорожных рельсов повышенной износостойкости и контактной выносливости
Владельцы патента RU 2743534:
Акционерное общество "ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат" (RU)
Изобретение относится к изготовлению железнодорожных рельсов. Осуществляют нагрев заготовки под прокатку, многопроходные черновую и чистовую прокатки соответственно в дуо-реверсивных клетях и в универсальных клетях непрерывно-реверсивной группы, последующее дифференцированное охлаждение по головке и подошве рельса от температуры 720 – 870°С до температуры 450 – 600°С. Черновую прокатку проводят в температурном интервале 950 – 1100°С с коэффициентом вытяжки за проход в пределах 1,12-1,30. Чистовую прокатку проводят в температурном интервале 850 – 1000°С с коэффициентом вытяжки в универсальных калибрах в пределах 1,07-1,18, после чего проводят финишную прокатку в отдельно стоящей универсальной нереверсивной клети в температурном интервале 820–880°С с коэффициентом вытяжки в пределах 1,07-1,10. В результате изготавливают рельсы повышенной износостойкости и контактной выносливости. 1 з.п. ф-лы, 5 табл.
Область техники
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам прокатки и термической обработки железнодорожных рельсов, с использованием остаточного тепла нагрева под прокатку и может быть использовано при изготовлении рельсов повышенной износостойкости и контактной выносливости.
Уровень техники
Известен способ термической обработки рельсов из высокоуглеродистой стали, содержащей 0,90-1,20% углерода, предусматривающий после окончания прокатки в течение < 60c ускоренное охлаждение со скоростью 5-20°С/с кромочных участков подошвы от температур ≥ 650°С, затем головку, шейку и центральную часть подошвы подвергают охлаждению со скоростью 1-10°С/с (JP №4267334 С21D9/04).
Существенными недостатками указанного способа термической обработки являются 1) отсутствие регламентированных температур нагрева под прокатку и окончания прокатки, не позволяющее эффективно измельчить аустенитное зерно и получить высокие значения ударной вязкости, относительного удлинения и сужения; 2) головка и подошва рельса охлаждаются с одинаковой скоростью, вследствие этого рельсы перед правкой имеют большую кривизну и возникает необходимость в холодной правке рельсов по режимам, неблагоприятно сказывающимся на величине остаточных напряжений.
Известен способ получения рельса с перлитной структурой из стали, содержащей 0,65-1,20% углерода, 0,05-2,00% кремния и 0,05 – 2,00% марганца, железо и неизбежные примеси остальное, предусматривающий чистовую прокатку рельса при температуре не более 900°С и охлаждение до температуры не выше 550°С со скоростью 2-30°С/сек (ЕР №2045341 (А1) С21D8/00, С21D 9/04).
Существенными недостатками данного способа являются 1) отсутствие в химическом составе рельсовой стали хрома, никеля и ванадия, оказывающих благоприятное воздействие на микроструктуру и механические свойства рельсов; 2) отсутствие регламентированной температуры нагрева под прокатку, что увеличивает величину исходного аустенитного зерна, уменьшает эффективность режимов прокатки в обжимных клетях, и не позволяет обеспечить необходимый уровень ударной вязкости, пластичности и прочности; 3) отсутствие дифференцированного охлаждения подошвы и головки рельсов, что приводит к увеличению их кривизны после термической обработки и высокому уровню остаточных напряжений.
Известны также способы термической обработки рельсов из углеродистой или низколегированной стали, предусматривающие ускоренное охлаждение рельса с температуры аустенитной области в диапазоне 750-650°С (JP №4267267, С21D 9/04), ускоренное охлаждение со скоростью 5-15°С/с до температуры 650-500°С (RU №2113511, C21D 9/04), ускоренное охлаждение со скоростью 10-30°С/с до температуры 750-600°С (RU №97121881, C21D 9/04, C22C 38/04), ускоренное охлаждение со скоростью 5-15°С/с до температуры 650-500°С (RU №96123715, C21D9/04), ускоренное охлаждение поверхностного слоя головки рельса от Аr1 со скоростью 1-10°С/с и 2-20°С/с на глубине ≥20 мм (JP №3731934, С21D9/04).
Существенными недостатками указанных способов термической обработки рельсов являются: 1) отсутствие регламентированных температур нагрева под прокатку и окончания прокатки, а также регламентированных коэффициентов вытяжек при прокатке в черновых и чистовых клетях, не позволяющие эффективно измельчить аустенитное зерно и получить высокие значения комплекса механических свойств; 2) отсутствие регламентированного охлаждения подошвы рельсов, что неблагоприятно сказывается на их кривизне.
Известен также способ изготовления рельсов, предусматривающий чистовую прокатку рельса в два этапа. На первом этапе прокатывают блюм с обжатием не менее 15% за проход, на второй половине чистовой прокатки выполняют прокатку в один или несколько проходов с обжатием не более 10% за проход в интервале температур 800-950°С. Непосредственно после завершения чистовой прокатки температуру поверхности рельса быстро снижают со скоростью не менее 6°С/сек в течение 0,1-30 сек до 500-600°С, а затем проводят ускоренное охлаждение со скоростью не менее 3°С/сек. (JP 3625224 (В2) 8332501 (А)).
Существенными недостатками данного метода являются отсутствие регламентированных температурных режимов черновой и финишной прокатки, отсутствие регламентированных коэффициентов вытяжек при прокатке в черновых калибрах, что не позволяет произвести эффективное измельчение структуры и получить сочетание высоких значений прочностных и пластических свойств, твердости и ударной вязкости головки рельсов, обеспечивающих высокий уровень износостойкости и контактно-усталостной выносливости рельсов при эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением является способ изготовления рельса, предусматривающий прокатку рельсов на стане с универсальной группой клетей тандем при температуре нагрева заготовки под прокатку в интервале от 1100 до 1200°С, чистовую прокатку в интервале температур 850-950°С, ускоренное дифференцированное охлаждение по головке и подошве рельса воздухом или воздухом с примесью воды от температуры 720-850°С со скоростью соответственно 1,5-6,0°С/с до температуры не более 620°С, при этом в каждом конкретном случае скорость охлаждения по головке отличается от скорости охлаждения по подошве. Сталь содержит, мас. %: углерод 0,72-0,78 и при необходимости дополнительно: от 0,15 до 0,60 хрома, от 0,10 до 0,60 никеля, от 0,05 до 0,15 ванадия, от 0,007 до 0,020 азота. (RU 2601847 С1).
Существенным недостатком данного способа производства рельса является отсутствие регламентированных температурных режимов и коэффициентов вытяжек черновой, чистовой прокатки, вследствие чего невозможно получение сбалансированного комплекса прочностных и пластических свойств, твердости и ударной вязкости, обеспечивающих высокий уровень износостойкости и контактно-усталостной выносливости рельсов при эксплуатации.
Задачей изобретения является получение дифференцированно термоупрочненных с использованием остаточного тепла предпрокатного нагрева железнодорожных рельсов, со сбалансированным комплексом механических свойств, а именно: временного сопротивления разрыву не менее 1300 Н/мм2, предела текучести не менее 870 Н/мм2, относительного удлинения не менее 8,0%, относительного сужения – не менее 20%, твёрдости на поверхности катания головки рельса не менее 400 НВ и ударной вязкости при температуре испытания +20°С не менее 15 Дж/см2.
Раскрытие
Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления железнодорожных рельсов повышенной износостойкости и контактно-усталостной выносливости, включающем нагрев заготовки под прокатку. многопроходные черновую и чистовую прокатки соответственно в дуо-реверсивных клетях и в универсальных клетях непрерывно-реверсивной группы, последующее дифференцированное охлаждение по головке и подошве рельса от температуры 720 – 870°С до температуры 450 – 600°С, согласно изобретению, черновую прокатку проводят в температурном интервале 950 – 1100°С с коэффициентом вытяжки за проход в пределах 1.12-1,30, а чистовую – в температурном интервале 850 – 1000°С с коэффициентом вытяжки в универсальных калибрах в пределах 1,07-1,18, после чего проводят финишную прокатку в отдельно стоящей универсальной клети в температурном интервале 820 – 880°С с коэффициентом вытяжки в пределах 1,07-1,10. При этом заготовка выполнена из стали, содержащей мас. %: 0,92-1,2 углерода, 0,2-1,25 марганца, 0,2-0,9 кремния, 0,001-0,06 ниобия, а также при необходимости один или несколько элементов следующей группы мас. %: 0,1-0,8 хрома, 0,05-0,6 никеля, 0,01-0,15 ванадия, 0,005-0,015 азота.
Другим объектом настоящего изобретения является сталь для изготовления железнодорожных рельсов, содержащая мас. %: 0,92-1,2 углерода, 0,2-1,25 марганца, 0,2-0,9 кремния, согласно изобретению, в состав дополнительно введено 0,001-0,06 мас. % ниобия.
Возможен вариант осуществления, согласно которому в состав стали дополнительно введен один или несколько элементов следующей группы мас. %: 0,1-0,8 хрома, 0,05-0,6 никеля, 0,01-0,15 ванадия, 0,005-0,015 азота.
Подробное описание
Термическую обработку рельсов производят непосредственно после прокатки с использованием остаточного тепла предпрокатного нагрева. Охлаждение рельса производят со скоростями от 1,5 до 6 градусов в секунду для достижения сбалансированного комплекса свойств, при этом охлаждение головки, шейки и подошвы производится с различными скоростями для обеспечения необходимой прямолинейности рельсового раската. Температура начала термообработки 720 – 870°С, окончания – 450 – 600°С.
Заявляемые диапазоны технических параметров выбраны экспериментальным путем, исходя из требований к твердости, механическим свойствам, ударной вязкости и микроструктуре рельсов из заэвтектоидной стали.
Выбор заявленной температуры нагрева под прокатку обусловлен тем, что при температурах нагрева НЛЗ под прокатку свыше 1200°С не обеспечивается эффективное подавление рекристаллизационных процессов при прокатке в первых пропусках на обжимных клетях, а при температурах менее 1150°С существенно снижается пластичность стали, вследствие чего увеличиваются нагрузки на валки, происходит их повышенный износ, образуются выколы, увеличивается образование поверхностных дефектов.
Выбор заявленной температуры прокатки в последних пропусках группы тандем от 820 до 880°С обусловлен тем, что при температурах свыше 880°С не достигается эффективное измельчение аустенитного зерна, а при температурах менее 820°С существенно уменьшается пластичность металла, возрастают нагрузки на прокатные валки, и возникает риск получения закалочных структур в поверхностных слоях рельсов вследствие контакта с водой, подаваемой для охлаждения прокатных валков.
Выбор заявляемых коэффициентов вытяжек обусловлен следующими соображениями: при многопроходном обжатии заготовки в валках черновых дуо-реверсивных клетей с вытяжными калибрами с коэффициентом вытяжки за проход более 1,3 при выбранных температурных режимах прокатки происходит интенсивное взаимодействие прокатываемой стали со стенками калибра при этом происходит схватывание и отрыв частиц металла от валков, что в совокупности с циклическими механическими и термическими напряжениями, приводит к повышенному износу калибров. В результате ухудшается качество поверхности рельса и увеличивается расход валков.
При обжатиях заготовок в валках черновых дуо-реверсивных клетей с коэффициентом вытяжки менее 1,12 необходимо увеличение требуемого числа проходов, что значительно снижает производительность стана.
Процесс чистовой многопроходной прокатки в клетях непрерывно-реверсивной группы в температурных интервалах 850 – 1000°С с коэффициентом вытяжки за проход в пределах 1,07 – 1,18 позволяет получить наиболее мелкозернистую структуру и высокие механические свойства рельсовой стали, за счет экспериментально установленной зависимости по увеличению количества образований центров новых зерен при деформации металла в этом диапазоне вытяжек.
Чистовая прокатка при температурах свыше 1000°С не обеспечивает подавление рекристаллизационных процессов и эффективное измельчение зерна, а при температурах ниже 850°С уменьшается пластичность стали, возрастают нагрузки на валки и увеличивается риск образования поверхностных дефектов.
Вытяжка менее 1,07 в температурном интервале от 850 до 1000°С не позволяет эффективно измельчить структуру головки рельса, величина вытяжки в универсальном четырехвалковом калибре более 1,18 в рассматриваемом температурном интервале может привести к появлению анизотропии механических свойств в головке рельса, что ухудшает качество рельса.
Для соблюдения прямолинейности и обеспечения требуемых геометрических размеров профиля рельсов по всей их длине в заданном диапазоне допусков проводят финишную прокатку в отдельно стоящей универсальной нереверсивной клети в температурном интервале 820 – 880°С с коэффициентом вытяжки в пределах 1,07-1,10.
При температурах финишной прокатки не ниже 820°С и не выше 880°С вытяжка раската с коэффициентом более чем 1,1 приводит к возрастанию контактных нагрузок, увеличению износа валков, ухудшению получения точной геометрии профиля. Вытяжка раската менее 1,07 – приводит к невыполнению высоты выпуклой маркировки по шейке профиля в пределах требуемых ГОСТом.
Заявляемый химический состав стали выбран исходя из следующих предпосылок:
Содержание углерода в металле на уровне 0,92-1,20% при прокатке и термической обработке рельсов, согласно предлагаемой технологии, обеспечивает сбалансированный комплекс механических свойств и твердости. При снижении углерода менее 0,85%, уменьшается количество карбидов и ухудшается прочность и твердость рельсов, с недостижением твердости в заявляемых пределах - свыше 400 НВ. При повышении углерода более 1,20% увеличивается количество структурносвободного цементита в виде зернограничной сетки, снижается ударная вязкость и пластичность рельсов.
Увеличение содержания кремния до 0,9% повышает пределы текучести и прочности рельсовой стали за счет упрочнения твердого раствора феррита в перлитной составляющей, а при снижении содержания кремния менее 0,20% влияние его будет недостаточным. При повышении содержания кремния более 0,90% возрастает вероятность падения пластичности и ударной вязкости.
Марганец улучшает прокаливаемость рельсовой стали и при его концентрации до 1,25 % достигается требуемый уровень твердости и прочности. Если содержание марганца составляет менее 0,20%, влияние его незначительно, при содержании более 1,25% возрастает вероятность образования мартенсита.
Хром увеличивает прокаливаемость рельсовой стали и увеличивает прочность перлита за счет образования легированного цементита. При содержании хрома менее 0,10% воздействие его незначительно, увеличение его содержания более 0,80% приводит к образованию мартенсита.
Никель интенсивно упрочняет феррит, с одновременным сохранением вязкости и снижением порога хладноломкости стали. При содержании никеля менее 0,05% действие его незначительно, увеличение содержания никеля свыше 0,60% приводит к существенному удорожанию стали.
Введение азота в сочетании с ванадием и / или ниобием позволяет получить измельченное зерно аустенита, что обеспечивает увеличение сопротивляемости хрупкому разрушению. Наличие карбидо- и нитридообразующих ванадия и / или ниобия при этом позволяет добиваться необходимой растворимости азота в соединениях. При содержании азота менее 0,005% действие его незначительно, вследствие чего невозможно обеспечить измельчение зерна, а при содержании азота более 0,015% возможны случаи пятнистой ликвации и «азотного» кипения (пузыри в стали). Выбранные содержания ванадия и ниобия обеспечивают получение требуемой ударной вязкости за счет карбонитридного упрочнения. При концентрации ванадия менее 0,05% и ниобия менее 0,001% действие их незначительно. При введении в сталь ванадия более 0,15% и / или ниобия более 0,06% возрастает количество грубых карбонитридов, которые декарируют границы зерна и приводят к снижению ударной вязкости, а также приводят к существенному удорожанию стали.
Пример реализации изобретения
Рельсовую сталь (таблица 1) выплавляли в 100-тонной дуговой электросталеплавильной печи ДСП-100 И7 и разливали на МНЛЗ. Полученные заготовки нагревали до температуры 1150-1200°С и прокатывали на рельсы типа Р65 длиной 100 м на рельсобалочном стане. Коэффициенты вытяжек рельсовых раскатов при прокатке в дуо-реверсивных клетях и в клетях непрерывно-реверсивной группы представлены в таблице 2, температура рельсовых раскатов – в таблице 3, из которой видно, что прокатку в дуо-реверсивных клетях осуществляли при температурах 950–1100°С, прокатку в клетях непрерывно-реверсивной группы обжатия проводили в температурном интервале 850 – 1000°С. Завершали прокатку в финишной клети в температурном диапазоне 820°С – 880°С с коэффициентом вытяжки 1,08.
Таблица 1
Химический состав рельсовой стали
| Номер рельса | Массовая доля элементов, % | ||||||||||
| С | Мn | Si | V | Cr | Ni | Сu | S | Р | N2 | Nb | |
| 1 | 0,85 | 0,20 | 0,90 | 0,01 | 0,80 | 0,05 | 0,04 | 0,010 | 0,011 | 0,010 | 0,001 |
| 2 | 0,89 | 0,44 | 0,81 | 0,05 | 0,65 | 0,08 | 0,05 | 0,006 | 0,012 | 0,007 | 0,003 |
| 3 | 0,95 | 0,95 | 0,57 | 0,03 | 0,44 | 0,40 | 0,07 | 0,008 | 0,011 | 0,008 | 0,001 |
| 4 | 1,15 | 0,80 | 0,27 | 0,13 | 0,15 | 0,12 | 0,07 | 0,012 | 0,011 | 0,013 | 0,034 |
| 5 | 1,20 | 0,57 | 0,20 | 0,01 | 0,10 | 0,31 | 0,09 | 0,011 | 0,014 | 0,017 | 0,060 |
| 6 | 0,97 | 1,10 | 0,44 | 0,08 | 0,24 | 0,17 | 0,05 | 0,007 | 0,013 | 0,005 | 0,002 |
| 7 | 0,86 | 1,25 | 0,38 | 0,05 | 0,31 | 0,52 | 0,06 | 0,006 | 0,011 | 0,011 | 0,017 |
| 8 | 1,17 | 0,52 | 0,85 | 0,15 | 0,12 | 0,09 | 0,07 | 0,008 | 0,012 | 0,014 | 0,010 |
| 9 | 0,89 | 0,33 | 0,29 | 0,04 | 0,55 | 0,60 | 0,05 | 0,008 | 0,014 | 0,012 | 0,024 |
| 10 | 1,09 | 1,00 | 0,48 | 0,11 | 0,22 | 0,28 | 0,11 | 0,011 | 0,010 | 0,016 | 0,001 |
| 11 | 0,92 | 0,90 | 0,70 | 0,09 | 0,37 | 0,14 | 0,06 | 0,010 | 0,011 | 0,020 | 0,048 |
Таблица 2
| Клеть | Номер прохода | Коэффициент вытяжки |
| Дуо-реверсивная BD1 | 1 | 1,119 |
| 2 | 1,173 | |
| 3 | 1,146 | |
| 4 | 1,262 | |
| 5 | 1,162 | |
| 6 | 1,135 | |
| 7 | 1,282 | |
| Дуо-реверсивная BD2 | 1 | 1,296 |
| 2 | 1,188 | |
| 3 | 1,113 | |
| Непрерывно-реверсивный стан | UR1 | 1,156 |
| ER1 | 1,081 | |
| UF1 | 1,170 | |
| UF2 | 1,173 | |
| ER2 | 1,017 | |
| UR2 | 1,126 | |
| UR3 | 1,093 | |
| ER3 | 1,014 | |
| Универсальная нереверсивная) клеть | U0 | 1,08 |
Таблица 3
| Номер рельса | Температура НЛЗ на выдаче из ПШБ, °С | Температура рельсового раската при прокатке на клети, °С | ||||||
| BD1 | BD2 | TDM | Клеть U0 | |||||
| В первом и третьем пропусках | В последнем пропуске | |||||||
| максимум | минимум | максимум | минимум | максимум | минимум | |||
| 1 | 1177 | 1057 | 1015 | 1014 | 1010 | 908 | 888 | 864 |
| 2 | 1184 | 1072 | 1036 | 1029 | 1024 | 927 | 901 | 875 |
| 3 | 1192 | 1076 | 1033 | 1020 | 1018 | 923 | 903 | 878 |
| 4 | 1200 | 1083 | 1040 | 1031 | 1027 | 929 | 907 | 880 |
| 5 | 1165 | 1053 | 1024 | 1020 | 1018 | 918 | 896 | 876 |
| 6 | 1178 | 1056 | 1014 | 1012 | 1008 | 909 | 886 | 861 |
| 7 | 1154 | 1040 | 1001 | 1000 | 998 | 894 | 872 | 839 |
| 8 | 1152 | 1038 | 998 | 995 | 992 | 890 | 861 | 833 |
| 9 | 1150 | 1034 | 993 | 990 | 988 | 886 | 857 | 820 |
| 10 | 1168 | 1059 | 1030 | 1023 | 1019 | 918 | 895 | 859 |
| 11 | 1189 | 1080 | 1042 | 1036 | 1034 | 932 | 900 | 879 |
После окончания прокатки рельсы позиционировали в положение «на подошву» и по одному задавали в охлаждающее устройство и подвергали дифференцированной закалке, (то есть производили ускоренное охлаждение элементов профиля с разными скоростями). Охлаждение головки и подошвы рельса проводили в интервале температур от 720-880°С до температур 450-600°С со скоростью 1,5-6°С/сек. После охлаждения, рельс с температурой 450-600°С выдавали из охлаждающего устройства и передавали на холодильник.
Технологические параметры охлаждения рельсов приведены в таблице 4.
Таблица 4
| № рельса | Режим охлаждения рельса | |||||
| Температура начала охлаждения, °С |
Скорость охлаждения, °С/сек | Температура рельса после охлаждения, °С | ||||
| головка | подошва | головка | подошва | головка | подошва | |
| 1 | 858 | 852 | 4,8 | 4,6 | 450 | 461 |
| 2 | 880 | 856 | 6 | 5,5 | 490 | 498 |
| 3 | 878 | 859 | 5,4 | 5 | 545 | 550 |
| 4 | 880 | 870 | 6 | 5,5 | 520 | 540 |
| 5 | 853 | 830 | 2,2 | 1,9 | 500 | 525 |
| 6 | 867 | 840 | 1,9 | 1,5 | 563 | 600 |
| 7 | 837 | 811 | 2,1 | 1,8 | 585 | 595 |
| 8 | 750 | 737 | 2,7 | 2,3 | 480 | 507 |
| 9 | 725 | 720 | 2,4 | 2,3 | 509 | 513 |
| 10 | 834 | 824 | 1,8 | 1,6 | 582 | 600 |
| 11 | 870 | 850 | 3,7 | 3,3 | 500 | 520 |
После охлаждения и правки исследовали микроструктуру металла, определяли механические свойства при растяжении твердость на поверхности катания и по сечению, ударную вязкость при температуре испытания +20°С.
Результаты механических испытаний при растяжении, твёрдости и ударной вязкости опытного металла представлены в таблице 5.
Таблица 5
Результаты механических испытаний при растяжении, твердости и ударной вязкости
| Номер рельса |
σт | σв | δ5 | ψ | Твердость | Ударная зязкость KCU, Дж/см² при температуре испытания |
||||||
| H/мм² | % | НВ10 | НВ10вл | НВ10вп | НВ22 | НВш | НВпод | НВпкг | +20°С | |||
| 1 | 980 | 1420 | 12 | 34 | 413 | 409 | 413 | 409 | 363 | 359 | 415 | 32; 25 |
| 2 | 1010 | 1450 | 10 | 27 | 435 | 430 | 430 | 420 | 345 | 383 | 445 | 28; 29 |
| 3 | 1000 | 1440 | 10,5 | 28 | 426 | 420 | 420 | 415 | 337 | 385 | 435 | 26; 27 |
| 4 | 1020 | 1450 | 10 | 27 | 435 | 440 | 435 | 420 | 369 | 383 | 450 | 25; 26 |
| 5 | 970 | 1410 | 12,5 | 34 | 417 | 415 | 417 | 412 | 373 | 366 | 420 | 28: 34 |
| 6 | 960 | 1400 | 10,5 | 31 | 426 | 420 | 420 | 415 | 363 | 359 | 426 | 26; 28 |
| 7 | 970 | 1410 | 11,5 | 34 | 413 | 415 | 413 | 409 | 339 | 363 | 420 | 28; 30 |
| 8 | 980 | 1430 | 11 | 35 | 420 | 420 | 420 | 413 | 363 | 366 | 430 | 33; 32 |
| 9 | 980 | 1420 | 12 | 36 | 420 | 415 | 415 | 404 | 337 | 368 | 426 | 34; 33 |
| 10 | 990 | 1430 | 11,5 | 34 | 413 | 409 | 413 | 401 | 369 | 363 | 415 | 29; 33 |
| 11 | 990 | 1430 | 12 | 33 | 409 | 409 | 409 | 395 | 363 | 359 | 409 | 26; 26 |
Примечание: НВпкг - твердость на поверхности катания головки рельса;
НВ10, НВ22 - твердость на расстоянии соответственно 10 и 22 мм от поверхности катания по вертикальной оси симметрии рельса;
НВ10вл, НВ10вп – твердость на расстоянии 10 мм соответственно от левой и правой выкружек;
НВш - твердость в шейке;
НВпод - твердость в подошве.
Испытание на копровую прочность пробы от всех рельсов выдержали без излома и признаков разрушения.
Предлагаемый способ изготовления рельсов позволил получить твердость на поверхности катания свыше 400 НВ, ударную вязкость более 15 Дж/см2 при температуре испытания +20°С, в сочетании с комплексом высоких значений механических свойств при удовлетворительной перлитной микроструктуре и копровой прочности, отвечающий требованиям к рельсам повышенной износостойкости и контактно-усталостной выносливости.
1. Способ изготовления железнодорожных рельсов, включающий нагрев заготовки под прокатку, многопроходные черновую и чистовую прокатки соответственно в дуо-реверсивных клетях и в универсальных клетях непрерывно-реверсивной группы, последующее дифференцированное охлаждение по головке и подошве рельса от температуры 720 – 870°С до температуры 450 – 600°С, отличающийся тем, что черновую прокатку проводят в температурном интервале 950 – 1100°С с коэффициентом вытяжки за проход в пределах 1,12-1,30, а чистовую – в температурном интервале 850 – 1000°С с коэффициентом вытяжки в универсальных калибрах в пределах 1,07-1,18, после чего проводят финишную прокатку в отдельно стоящей универсальной нереверсивной клети в температурном интервале 820–880°С с коэффициентом вытяжки в пределах 1,07-1,10.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что заготовка выполнена из стали, содержащей мас. %: 0,92-1,2 углерода, 0,2-1,25 марганца, 0,2-0,9 кремния, 0,001-0,06 ниобия, а также один или несколько элементов следующей группы мас. %: 0,1-0,8 хрома, 0,05-0,6 никеля, 0,01-0,15 ванадия, 0,005-0,015 азота.
