[03-2000] Совершенствуем технологию изготовления рельсов

[Admin]

Совершенствуем технологию изготовления рельсов

В.В. Могильный

Основные качественные показатели при производстве рельсов Р65 — это выход первого сорта длиной 25 м и выход первого класса после термообработки. Вот каковы они были за последние 2 года на Кузнецком металлургическом комбинате:

1998 г. 1999 г.

(10 мсс.)

Рельсы Р65 первого сорта

длиной 25 м, % 78,04 78,25

в том числе первой группы 76,14 75,86

СВ 78,42 78,50

Закаленные рельсы первого класса 84,35 82,14

Удалось обеспечить необходимую стабильность химического состава чугуна при среднем содержании серы 0,023 %, что улучшило исполнение технологии доводки плавок. Показатели в 1999 г. заметно колебались. Причина — неудовлетворительное обеспечение комбината сырьем и энергоресурсами. Многочисленные случаи срывов поставок руды, кокса, ограничений по природному газу нарушали ритмичность производства, от которого во многом зависит качество продукции.

Год назад на предыдущем заседании рельсовой комиссии мы сообщили, что комбинат ставит перед собой следующие задачи на 1999 г.:

продолжить совершенствование технологии производства рельсов категории СВ и рельсов первой группы по ГОСТ 24187—80;

усовершенствовать технологию правки;

продолжить внедрение средств неразрушающего контроля качества (в том числе геометрического) в потоке производства;

в ЭСПЦ-2 (электросталеплавильный цех) ориентироваться на выплавку ванадийсодержащей стали для изготовления рельсов низкотемпературной надежности.

Что сделано?

Среднее содержание серы в готовой стали снижено до 0,019 % (0,022 % в 1998 г.). В полном объеме внедрены технологии предварительного раскисления стали в печи алюминиевыми блоками в чугунной оболочке и окончательного раскисления в ковшах силикокальцием, содержащим 2,3—2,5 % алюминия. Откорректирован температурно-шлаковый режим выплавки металла. Это позволило повысить и стабилизировать содержание алюминия как при производстве рельсов СВ, так и рельсов первой группы. В результате средний уровень ударной вязкости закаленных рельсов СВ повышен до 3,75 кгс-м/см2.

Улучшены качество шлакообразующих смесей и эффективность их использования, что, помимо дополнительного удаления серы, уменьшает количество неметаллических включений. Химический состав металла оптимизирован и обеспечивает требуемый уровень технологической пластичности, а его колебания учитывает режим нагрева слитков в нагревательных колодцах обжимного цеха.

Введены сплошной автоматизированный контроль температуры заготовок перед посадкой их в камерные печи рельсобалочного цеха, а также проверка ритмичности прохождения рельсового металла по технологической цепи мартен-— ЦПС—блюминг—РБЦ. Все это дает возможность добиться достаточно высокого и стабильного качества поверхности рельсов.

Поставленные задачи в основном решены. Изготавливаем рельсы из чистой (по неметаллическим включениям) стали, имеющей достаточно высокие физикомеханические свойства без дополнительного легирования ванадием. Вместе с тем мы считаем, что возможности, заложенные в основе технологии СВ, далеко не исчерпаны и вполне реально ориентироваться, например, на выпуск 80—83 % рельсов первого сорта и уровень ударной вязкости закаленных рельсов около 3,8— 3,9 на продольных и 3,5—4,0 на поперечных образцах. В настоящее время осваивается технология производства рельсов категории СВ с дополнительным микролегированием металла ванадием в соответствии с согласованным с МПС изменением к ТУ 14-2-328—97.

Разработанный метод расчета режимов правки рельсов различных типов значительно улучшил качество правки, непрямолинейность термообработанных рельсов равна 0,3 мм на'1,5 м по всей длине, за исключением концевых участков, где она составляет около 0,4—0,5 мм. Для контроля кривизны изготовлена и успешно используется установка «Элекон». Достоинства ее — конструктивная простота, дешевизна, надежность, возможность проверки качества правки в двух плоскостях, а при соответствующей относительно несложной доработке — скрученности и основных геометрических размеров профиля рельса. Установка легко вписывается в технологический поток без ка-ких-либо конструктивных изменений действующего оборудования и может с равным успехом использоваться для контроля геометрии как незакаленных, так и термообработанных рельсов. Таким образом, по нашему мнению, сделан решающий шаг в использовании отечественных рельсов для участков со скоростным и смешанным движением.

Большой вклад в выполнение этих важных для комбината работ внесли специалисты У ИМ (Уральский институт металлов) и ВНИИЖТа.

Завершается освоение технологии ультразвукового контроля качества макроструктуры рельсов, закаленных по всему сечению головки. Технические вопросы полностью решены, установка устойчиво работает в технологической линии термоотделения. Для ускорения ввода ее в промышленную эксплуатацию необходимо совместно с представителями МПС рассмотреть и утвердить разработанную на комбинате методику контроля.

Что касается производства рельсов из электростали, то в обозримом будущем у комбината нет иной базы для развития и совершенствования рельсовой технологии, кроме ЭСПЦ-2. Освоена технология выпуска рельсов из электростали (в том числе разлитой на MHJ13), обеспечивающая высокое качество продукции. Одно из основных достоинств элсктросталеп-лавильного передела весьма широкие технологические возможности в получении стали требуемого химического состава. Существующие УН PC пригодны для производства пепрерывнолитых рельсовых заготовок практически без конструктивных переделок. Все перспективы реконструкции основного производства комбината связаны, прежде всего, с организацией, как основы, технологического потока рельсового металла по линии ЭСПЦ-2—РБЦ.

Вместе с тем в 1999 г. из электростали изготовлено всего 11033 т рельсов, в том числе из непрерывнолитой заготовки — 455 т. Это объясняется несколькими причинами — нет материальной заинтересованности, цех неудовлетворительно обеспечивается материалами, в нем нет многих технических средств.

В настоящее время осваивается технология выплавки электростали с использованием в шихте жидкого чугуна. В случае положительных результатов это существенно расширит возможности производства рельсов из электростали.

По согласованию с МПС контролируется содержание в рельсовой стали кислорода и азота при аттестации каждого пятого ковша (при общем объеме проверки 20 ковшей в месяц). Результаты контроля должны послужить базой для уточнения браковочных норм. Уточнение и согласование таких норм содержания газов в рельсовой стали имеет для комбината принципиальное значение, поскольку установленное МПС предельное их содержание (до 0,002 % О, до 0,004 % N и до 2,5 ppn Н) соответствует вакуумированному металлу и недостижимо при действующей на комбинате технологии.

Кроме того, контроль содержания водорода в жидкой рельсовой стали в условиях КМК, по нашему мнению, нецелесообразен, поскольку противофлокенная обработка рельсов в коробах замедленного охлаждения гарантирует отсутствие флокенов, а контроль его содержания в готовом прокате не дает никакой практически полезной информации. Совершенно излишне устанавливать какую-либо норму предельно допустимого содержания азота. Это подтверждается опытом изготовления рельсов низкотемпературной надежности, когда для достижения нормируемой ударной вязкости при отрицательных температурах технологией предусматривается специальная операция микролегирования стали азотом до 0,007—0,012 %. В любом случае, учитывая, что рельсовая сталь содержит около 0,75 % С и суммарное содержание в ней нитридообразующих элементов (А1 и V) составляет не менее 0,008—0,010 % явления старения такого металла невозможны даже теоретически.

В подтверждение сказанного следует добавить, что ни в одном из прежних либо ныне действующих отечественных или зарубежных стандартов на рельсы (даже при производстве стали в бессемеровских кон-

*

верторах) нет требования контролировать содержание азота. Тем не менее мы считаем, что введение систематической проверки содержания азота в рельсовой стали оправданно, поскольку позволяет в определенной степени прояснить практические вопросы, связанные со стабильностью микроструктуры металла и комплексом физико-механических свойств рельсов.

При определении предельно допустимой концентрации кислорода в рельсовой стали следует иметь в виду, что эти ограничения необходимы для обеспечения максимально возможной, при данной технологической схеме, чистоты металла по неметаллическим включениям. Это оправданно, если технология предусматривает обязательное вакуумирование стали. При отсутствии же такой операции, когда содержание кислорода в стали регулируется процессами осаждающего раскисления, жесткая связь между содержанием кислорода и загрязненностью металла неметаллическими включениями оксидного типа далеко не очевидна.

Специалисты КМ К в 1990—1992 гг. пришли к выводу, что при повышении качества и эксплуатационной стойкости рельсов за счет повышения чистоты стали по неметаллическим включениям существенных результатов можно ожидать от внедрения нового метода контроля содержания кислорода в стали — фракционного газового анализа. Указанный метод имеет ряд преимуществ перед классическим металлографическим методом контроля загрязненности, который становится «узким местом» в процессе производства рельсов и аттестации металла.

На поверхности головки у передних торцов объемнозакаленных рельсов имеются неровности в виде вмятин. В соответствии с ГОСТ 24182—80 для рельсов первого сорта не допускаются одиночные местные деформации, концевые искривления более 0,5 мм на I м. В июне и сентябре 1999 г. были отобраны по 10 проб от термообработанных рельсов со следами деформации. Исследования показали, что глубина вмятин на торцах связана с химическим составом, а следовательно, и с механическими характеристиками рельсовой стали: чем прочнее металл, тем меньше вмятины. Длина следа деформации на поверхности катания головки вблизи торцов определяется, помимо содержания углерода, еще и высотой рельса: чем больше высота рельса, тем длиннее след деформации. Деформация структуры происходит только в районе фаски, ее размеры не превышают 2 мм.

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin