Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

НАУКА


Версия для печати
Обсудить в форуме

Наука и практика решения рельсовой проблемы

В г. Новокузнецке прошло 130 ежегодное заседание рельсовой комиссии. Металлурги и железнодорожники снова собрались вместе, чтобы подвести итоги проделанной работы и наметить дальнейшие пути решения так называемой «рельсовой проблемы».

Своим мнением по этому важнейшему вопросу с нами поделился доктор технических наук профессор ВНИИЖТа Евгений Авелевич Шур.

Наука и практика решения рельсовой проблемы
Наука и практика решения рельсовой проблемы
Место сбора рельсовой комиссии было выбрано не случайно: Западно-Сибирский металлургический комбинат, входящий в «ЕВРАЗ ХОЛДИНГ», недавно завершил коренную реконструкцию рельсового производства и впервые в отечественной практике освоил промышленный выпуск дифференцированно термоупрочненных рельсов длиной 100 м. Поэтому собравшиеся в Новокузнецке более 130 специалистов из многих организаций до начала заседания рельсовой комиссии смогли непосредственно в цехах ЕВРАЗ ЗСМК ознакомиться с новым оборудованием и технологией производства 100-метровых рельсов.

Основа рельсовой проблемы заключается в том, чтобы создать такие рельсы, чтобы в службе они возможно медленнее изнашивались и возможно реже ломались. Очевидное отсутствие предела в этой задаче и изменение условий эксплуатации рельсов в связи идущим ростом скоростей движения поездов, осевых нагрузок и интенсивности эксплуатации определили долголетие существования рельсовой комиссии. Вся 130-летняя история работы рельсовой комиссии в России, СССР и Российской Федерации свидетельствует об этом.

Железные дороги мира в настоящее время переживают период «ренессанса», когда они вновь, как и в конце девятнадцатого века, выполняют роль «локомотива» экономики и способствуют развитию различных ее областей. Два направления в значительной мере определяют прогресс на железных дорогах: скоростное пассажирское и тяжеловесное грузовое движения. Каждое из этих направлений требует разработки технических и технологических решений при производстве рельсов, способных выдержать соответствующие условия работы. В России решение этих задач усложняется необходимостью эксплуатировать рельсы в условиях холодного и особо холодного климата, а также совмещенного скоростного пассажирского и тяжеловесного грузового движения.

В недавнем прошлом повышения работоспособности рельсов достигали за счет увеличения их поперечного сечения (массы погонного метра), внедрения термического упрочнения, совершенствования технологии раскисления рельсовой стали и совершенствования способов контроля рельсов.

К числу наиболее заметных вех на этом пути следует отнести, прежде всего, освоение производства термоупрочненных рельсов (НТМК в 1966 г., КМК в 1979 г.), а также внедрение технологии выплавки и внепечной обработки с целью получения чистой рельсовой стали (КМК и НТМК в 1980–1990 гг.). По объему внедрения термоупрочненных рельсов наша страна занимает ведущее место в мире.

Для различных условий эксплуатации нужны рельсы различных категорий. В связи с этим новый отечественный стандарт на рельсы 2013 года, гармонизированный с европейским, предусматривает выпуск рельсов 13 категорий.

До последнего времени отечественные рельсы отставали от рельсов лучших рельсопрокатных заводов мира по геометрическому качеству и длине, а также по стабильности показателей металлургического качества. Суммарно это проявлялось в том, что при полигонных испытаниях на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ, где в течение длительного периода времени проводился своеобразный «чемпионат мира» по рельсам, ресурс рельсов японского и французского производства вдвое превышал ресурс отечественных рельсов. Эти испытания и ограниченные поставки на сеть железных дорог России японских и австрийских рельсов были полезны, так как подтолкнули отечественных металлургов к коренной реконструкции завода в Новокузнецке и строительству нового рельсопрокатного цеха в Челябинске. Теперь, когда эти два завода начали выпускать дифференцированно термоупрочненные рельсы длиной 100 м, можно с полным основанием говорить о полноценном импортозамещении.

На прошедшем 130-ом заседании рельсовой комиссии отчетливо проявились все существующие тренды в развитии рельсовой отрасли России. Основные задачи, которые стоят сегодня перед новыми рельсопрокатными цехами в Новокузнецке и Челябинске, заключаются в освоении производства, кроме обычных термоупрочненных рельсов с минимальной твердостью 350 по Бринеллю, также рельсов с повышенной износостойкостью и контактно-усталостной выносливостью из заэвтектоидной стали, рельсов повышенной прямолинейности для совмещенного скоростного движения и рельсов низкотемпературной надежности для холодного и особо холодного климата. Наиболее трудно будет решить последнюю задачу, которая легко решалась, пока термическая обработка проводилась с отдельного нагрева, что обеспечивало получение мелкого зерна и достаточно высокой ударной вязкости при низких температурах. При отсутствии необходимых низкотемпературных свойств у рельсов их живучесть падает. В результате развитие контактно-усталостных дефектов от зарождения до излома в холодное время года происходит очень быстро, вследствие чего повышается вероятность необнаружения дефектов путевыми дефектоскопами и излома рельсов под колесами подвижного состава. Переход на термическую обработку с прокатного нагрева существенно затрудняет решение этой особенно актуальной для Сибири задачи. Для получения мелкого зерна в конце прокатки и достижения величины ударной вязкости до уровня, требуемого национальным стандартом, при прокатке можно использовать термомеханическую обработку, при которой деформация металла в последних проходах осуществляется при пониженных температурах. Современной тенденцией в решении задачи повышения ресурса рельсов является необходимость усиления комплексного подхода на всем протяжении жизненного цикла рельсов. В первую очередь это относится к технологиям сварки, шлифования и фрезерования рельсов. Постоянно ведущееся наблюдение за характером повреждений и разрушений рельсов свидетельствует о растущем отрицательном вкладе сварных стыков в повреждаемость рельсового пути. При сварке закаленных рельсов и последующей локальной термообработке сварного стыка невозможно получить равномерную по длине микроструктуру и одинаковые механические свойства рельса и стыка. «Провалы» по твердости в районе сварного стыка приводят к образованию седловин на поверхности катания рельсов, повышению уровня динамического воздействия подвижного состава и повышению риска развития трещин и изломов в зоне сварных стыков. Легированные хромом рельсы имеют еще большую, чем углеродистые, склонность к образованию дефектов в сварном стыке в процессе сварки и при эксплуатации. Затрудняется возможность полноценного развития скоростного и высокоскоростного движения.

Для кардинального устранения неравнопрочности сварных плетей бесстыкового пути предлагается осуществлять сварку нетермоупрочненных рельсов с последующим дифференцированным термическим упрочнением рельсовой плети длиной 800 м с отдельного индукционного нагрева. Рельсовые плети будут иметь наилучшие низкотемпературные свойства, равную прочность по всей длине, одинаково высокое сопротивление износу и смятию в эксплуатации, соответственно отсутствие местных неровностей в зоне сварных стыков в течение всего срока службы рельсов. Исключается отрицательное динамическое воздействие пути на подвижной состав. Рельсовый путь становится по-настоящему «бархатным». Кроме того, это обеспечивает получение благоприятной эпюры внутренних остаточных напряжений, способствующих получению наибольшего сопротивления зарождению и распространению контактно-усталостных трещин в головке, коррозионно-усталостных трещин в подошве и продольных трещин в шейке рельса как в прокатной, так и в сварной части рельсовых плетей.

Реальность этого предложения подтверждается многолетним опытом работы установок для индукционного нагрева всего сечения рельсов длиной до 100 м и дифференцированного охлаждения их сжатым воздухом (г. Айянж, Франция). Термическая обработка рельсов там производится на двух линиях, производительностью 60 тыс. тонн в год каждая. Процесс оптимизирован таким образом, что последующая правка на роликоправильных машинах не требуется, а в головке рельса присутствуют сжимающие остаточные напряжения; лишь концы подвергаются правке на прессах. В Канаде на заводе «Сидней Стил» в течение 10 лет работала аналогичная установка для термического упрочнения рельсов. Низкие остаточные напряжения в подошве рельса являются также преимуществом этого способа термоупрочнения по сравнению с рельсами, закаленными с прокатного нагрева, которые в качестве финишной операции подвергают правке на роликоправильных машинах. Снижение растягивающих остаточных напряжений в подошве за счет исключения правки на роликоправильных машинах обеспечивает их повышенное сопротивление разрушению из-за дефектов коррозионной усталости, возникших в подошве рельса.

В г. Томске в НПП «Томская электронная компания» изготовлена и успешно эксплуатируется установка для дифференцированной термической обработки рельсов длиной до 13,6 м с отдельного индукционного нагрева. В этой фирме разработана технология охлаждения воздушным потоком с изменяемой степенью влажности. Это позволило регулировать скорость охлаждения в широком диапазоне от 2 до 14 град/сек. Проведенные опыты с термообработкой рельсов со сварными стыками показали, что зона термического влияния уменьшается со 130 до 6 мм, что доказывает реальность больших возможностей для термической обработки сварных плетей рельсов длиной 800 м с существенным повышением качества сварных стыков.

Закаленные рельсы длиной 100–150 м производятся на нескольких лучших рельсопрокатных заводах мира. Освоив производство таких рельсов на металлургических комбинатах в Новокузнецке и Челябинске, отечественная металлургия, можно считать, достигла этот лучший мировой уровень. Теперь перед ней, как и в 1960–1970 годы, стоит задача превзойти этого лучшего мирового уровеня. Сделать это можно, освоив впервые в мире термическую обработку сварных рельсовых плетей длиной 800 м.

130-я рельсовая комиссия показала, что в результате совместной работы металлургов и железнодорожников технология производства рельсов быстро развивается, исходя из необходимости обеспечить потребность железных дорог в рельсах для скоростного и тяжеловесного движения.

Разработка новых технологий, как и ранее, должна учитывать специфику российских железных дорог, которой является эксплуатация рельсов на ряде участков пути при низких температурах в условиях совмещенного скоростного движения.

Проведенная модернизация технологии производства рельсов на НКМК компанией ЕВРАЗ и строительство нового рельсобалочного стана на ЧМК компанией Мечел должно обеспечить качество российских рельсов на уровне мировых стандартов.

Целесообразно строительство специализированного рельсосварочного предприятия по производству сварных закаленных рельсовых плетей для тяжеловесного и высокоскоростного движения. Технология закалки плетей должна предусматривать возможность достижения заданного уровня механических свойств без легирования рельсов хромом.

© Евразия Вести VII 2015



VII 2015

Евразия Вести VII 2015

Цель - повысить результативность работы комплекса

Техническая оснащенность и совершенствование путевого комплекса

Эффективность работы путевого комплекса инфраструктуры

Диагностика и мониторинг объектов инфраструктуры

Реализация решений научно-технических советов

Безопасность движения на железнодорожных переездах

Риск на дороге - дело не благородное

Метод замены уравнительных рельсов бесстыкового пути

Пандрол-350 - конструкция рельсового скрепления для современных магистралей

Фоссло Групп: надежное и перспективное партнерство

По пути инноваций 25 лет

Основные направления развития системы диагностики и мониторинга инфраструктуры ОАО «РЖД»

Перспективы обновления парка путевой техники

Актуальные проблемы дефектоскопии рельсов и пути их решения

Инновации в диагностике пути и сооружений

Задачи сложные, но выполнимые

Рельсовая комиссия отметила юбилей в Новокузнецке

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести