И требования к рельсам

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ, ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЛЬСОВ

В ПРОХОДНЫХ РОЛИКОВЫХ ПЕЧАХ

С ОТПУСКОМ) НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ (°С) УЛУЧШЕНИЯ (ЗАКАЛКА

Режимы термической обработки

Нормализацию и закалку листов толщиной до 50 мм включительно проводят в проходных ро­ликовых печах. Отпуск также выполняют в проходных и реже в садочных печах. Листы толщиной >50 мм подвергают термической обработке в печах садочного типа (чаще в ка­мерных с выкатным подом). Нагрев листов в проходных печах осуществ­ляется при следующих режимах работы роли­кового пода: покачивание с периодическим про­движением листов; непрерывное вращение пода. Время термической обработки выбирают так, чтобы около половины его приходилось на выдержку при заданной температуре.

Листы в процессе нормализации охлаждают на открытом рольганге, обдувая воздухом (вен­тиляторы установлены вдоль рольганга). При­меняют также охлаждение водовоздушной сме­сью. Листы после нагрева под закалку охлаж­дают в прессах или роликозакалочных маши­нах, установленных вблизи печей. Скорость охлаждения регулируют изменением расхода и давления воды. Режимы улучшения (закалка и отпуск) листов толщиной <50 мм в проход­ных печах приведены в табл. 34.16.

Таблица 34.16

Сталь	Закалка	Отпуск
10ХСНД 15ХСНД 10Г2С1, 10Г2С1Д 09Г2С, 09Г2СД 15Г2СФ, 15Г2СФД	930¾950 910¾930 920¾940 940¾960 900¾930	690¾710 680¾700 670¾690 660¾680 670¾700
Примечания: 1. Продолжительность пребы­вания листов в печи определяется в зависимости от их толщины: при закалке 1,5—2,0 мин/мм; при от­пуске 3—6 мин/мм. 2. Охлаждение листов после от­пуска на воздухе или распыленной водой (ускорен­ное).

При закалке листов из камерных печей охлаждение их проводят в баке с водой, ин­тенсивно перемешиваемой воздухом. Темпера­туры нагрева под закалку, нормализацию и от­пуск такие же, как и для проходных печей. Нормализацию низколегированной стали неко­торых марок в проходных роликовых печах проводят по следующим режимам: 900—920 °С, воздух ¾ стали 14ХГС, 17Г1С, 17ГС, 16ГС; 930—940 °С, воздух (под вентилятором) — ста-ли 09Г2, 10ХСНД, 10Г2С1Д; 940—960 °С, воздух или распыленная вода — 09Г2С,09Г2СД, 10Г2С1; 890—910 °С, воздух или распыленная вода — 14Г2, 15ХСНД. Продолжительность пребывания листов в печи определяется в зависимости от их толщины: при холодном всаде—1,0—1,5 мин/мм; при горячем всаде (с температуры 400—600 °С) — 0,7—1,0 мин/мм; при двухрядной обработке листов (с проклад­ками 50—70 мм) — 1,5—2,0 мин/мм.

Интенсивность работы железнодорожного транспорта в СССР значительно выше, чем в США и странах Западной Европы. На отечест­венных железных дорогах, составляющих по протяжению около 10 % мировой железнодо­рожной сети, выполняется почти половина ми­рового грузооборота.

Статическая нагрузка на ось локомотивов доходит до 250—270 кН, на ось вагонов — до 230—250 кН, скорость движения превышает 100 км/ч. Грузонапряженность на отечествен­ных железных дорогах в 5 раз выше, чем на дорогах США, и в 8—12 раз превышает грузо­напряженность на дорогах стран Европы.

Этим определяются повышенные требова­ния к работоспособности всех технических средств железнодорожного транспорта, и в чи­сле важнейших, к качеству рельсов — основ­ного элемента верхнего строения железнодо­рожного пути.

Высокая грузонапряженность, большие на­грузки на ось, растущие скорость движения и масса поездов определяют тяжелые условия работы рельсов. Их недостаточная работоспо­собность приводит к необходимости частой за­мены, что требует затраты больших средств, вызывает задержки в движении поездов и соз­дает значительные организационные трудно­сти. Высокая ответственность рельсов в вопро­се обеспечения безопасности движения требует полного исключения внезапных отказов в виде аварийно опасных изломов рельсов под поез­дами.

При движении поезда рельсы испытывают знакопеременные изгибающие напряжения, до­ходящие до 240 МПа, и высокие удельные кон­тактные давлении, доходящие до 2500 МПа.

Величина проскальзывания при качении колес на кривых участках пути составляет 2¾3 %.

В результате такого воздействия происхо­дит износ (смятие и истирание) головки рель­сов в вертикальном направлении по боковой поверхности.

Из-за наличия стыков, неровностей на рельсах и колесах, высокой скорости движения поездов и воздействия неподрессоренных ча­стей подвижного состава нагрузки на рельсы часто носят ударный характер.

Все виды дефектов и повреждений рель­сов в эксплуатации сведены в специальную классификацию, где каждый дефект имеет трехзначный номер (рис. 36.1). Первая цифра характеризует место расположения дефекта попоперечному сечению рельса и видповрежде­ния, вторая цифра обозначает основную при­чину возникновения повреждения: 0 — недостатки в технологии изготовления рельсов; 1 ¾ недостаточная контактно-усталостная проч­ность рельсового металла; 2 — недостатки про­филя рельсов или конструкции стыкового скрепления; 3 — недостатки текущего содер­жания пути; 4— ненормальные воздействия подвижного состава; 5 — удары инструментом, и другие механические воздействия на рельсы; 6 — недостатки в технологии сварки рельсов; 7— недостатки в технологии закалки рельсов; 8 — недостатки в технологии наплавки или приварки рельсовых соединителей; 9 — прочие причины. Третья цифра указывает на место расположения повреждения по длине рельса. В настоящее время наиболее распростра­ненный вид разрушений рельсов в эксплуата­ции — контактно-усталостные повреждения (рис. 36.2). На первой стадии разрушения рельсов образуется внутренняя продольная трещина в головке на глубине 3—9 мм от поверхности катания. На второй стадии проис­ходит образование выщербины (дефект 11.1 — 2) или переход продольной трещины в попе­речную (дефект 21.1—2). На третьей стадии постепенное развитие поперечной усталостной трещины в глубь головки приводит к хрупко­му долому всего рельса.

Анализ работы рельсов, природы основ­ных видов разрушений при современных усло­виях эксплуатации показал, что конструктив­ная прочность рельсовой стали определяется контактно-усталостной прочностью, живу­честью и вязкостью разрушения.

В прошлом работоспособность рельсов повышали за счет их утяжеления, повышения содержания углерода в рельсовой стали, уменьшения исходной металлургической де­фектности и ряда других мероприятий. Возмож­ности некоторых из этих мероприятий уже ис­черпаны, и в целом повышение качества рель­сов отстает от темпов роста интенсивности их использования.

Перспективными направлениями повыше­ния долговечности в настоящее время являют­ся уменьшение загрязненности рельсовой стали неметаллическими включениями, совершенст­вование профиля рельсов, повышение прочно­сти рельсовой стали путем изменения ее хими­ческого состава и введения упрочняющей тер­мической обработки.

Наиболее эффективным из перечисленных направлений, обеспечивающим повышение экс­плуатационной стойкости рельсов в 1,5 раза, является термическое упрочнение по всей длине.

Дата добавления: 2015-06-27