Стальной рельс высокой ударной вязкости и способ его производства



Стальной рельс высокой ударной вязкости и способ его производства
Стальной рельс высокой ударной вязкости и способ его производства
Стальной рельс высокой ударной вязкости и способ его производства
Стальной рельс высокой ударной вязкости и способ его производства
Стальной рельс высокой ударной вязкости и способ его производства
Стальной рельс высокой ударной вязкости и способ его производства
Стальной рельс высокой ударной вязкости и способ его производства

 

C21D1/84 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2634807:

ПаньГан Груп Паньчжихуа Стил энд Вэнэдиум КО., Лтд. (CN)
ПаньГан Груп Паньчжихуа Айрон энд Стил Рисёч Инститьют Ко., Лтд. (CN)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству рельсов из перлитной стали. Сталь имеет химический состав, содержащий, в мас.%: С 0,71-0,82, Si 0,25-0,45, Mn 0,75-1,05, V 0,03-0,15, Р≤0,030, S≤0,035, Al≤0,040, Fe и неизбежные примеси – остальное. Межпластиночное расстояние перлита составляет 0,05-0,09 мкм, а работа разрушения при нормальной температуре составляет 30-35 Дж. Получаемые рельсы обладают высокой прочностью и вязкостью, а также высокими показателями усталостной прочности при качении и износостойкости в процессе использования. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл., 5 пр.

 

Область техники

Изобретение относится к области производства материалов для стальных рельсов, а именно – к стальному рельсу высокой ударной вязкости и способу его производства.

Уровень техники

В условиях быстрого развития железнодорожного транспорта, его неизменными характеристиками стали высокий уровень пропускной способности, высокие осевые нагрузки и высокая интенсивность железнодорожного движения. С учетом все более суровых условий эксплуатации железных дорог в центре внимания все чаще оказывается проблема повреждения железнодорожных путей и стальных рельсов. Стальные рельсы - это не только важное средство железнодорожных соединений и переездов, но и критически значимое звено, от которого зависят эффективность и безопасность работы железной дороги. Стальные рельсы несут динамические нагрузки, передаваемые от колес поездов во время эксплуатации железных дорог, и все чаще подвергаются разрушению и повреждению под действием долговременных усталостных напряжений. Стальные рельсы особенно при низких температурах чаще испытывают хрупкие разрушения и повреждения, так как в таких условиях повышается хрупкость материалов стальных рельсов. В последние годы железнодорожное строительство развивается в крупных масштабах в холодных областях Китая: так, в рамках Проекта железной дороги Цинхай-Тибет стальные рельсы подвергаются минимальной температуре окружающего воздуха - до -45°С. В связи с этим, стальные рельсы должны обладать, помимо высокой прочности, достаточной вязкостью и пластичностью, особенно - в высокогорных районах и в районах с экстремально холодным климатом. Поэтому все более жесткие требования предъявляются к вязкости стальных рельсов. При этом, однако, потребность в производстве таких стальных рельсов невозможно обеспечить при существующих способах их изготовления. Существует настоятельная потребность в стальных рельсах высокой ударной вязкости.

Краткое изложение сущности изобретения

Техническая проблема, решаемая в настоящем изобретении, заключается в создании стального рельса высокой ударной вязкости.

Стальной рельс высокой ударной вязкости согласно настоящему изобретению представляет собой рельс из перлитной стали, в которой межпластиночное расстояние составляет 0,05~0,09 мкм, работа разрушения при нормальной температуре равна 30~35 Дж; а химический состав стального рельса в массовых процентах выглядит следующим образом: С: 0,71-0,82 масс. %, Si: 0,25-0,45 масс. %, Mn: 0,75-1,05 масс. %, V: 0,03-0,15 масс. %, Р: ≤0,030 масс. %, S: ≤0,035 масс. %, Al: ≤0,040 масс. %, где остальное составляют Fe и неизбежные примеси.

В предпочтительном случае, стальной рельс имеет следующие механические свойства: Rp0,2: 800~860 МПа, Rm: 1,300~1,350 МПа, А: 13~15% и Z: 31~35%.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления, стальной рельс имеет следующий химический состав, в массовых процентах: С: 0,71~0,82 масс. %, Si: 0,25~0,45 масс. %, Mn: 0,75~1,05 масс. %, V: 0,03~0,15 масс. %, Р: ≤0,030 масс. %, S: ≤0,035 масс. %, Al: ≤0,020 масс. %, где остальное составляют Fe и неизбежные примеси.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, стальной рельс имеет следующий химический состав, в массовых процентах: С: 0,72~0,76 масс. %, Si: 0,35~0,37 масс. %, Mn: 0,95~0,99 масс. %, V: 0,05~0,09 масс. %, Р: ≤0,012 масс. %, S: ≤0,011 масс. %, Al: ≤0,04 масс. %, где остальное составляют Fe и неизбежные примеси.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является создание способа производства стального рельса высокой ударной вязкости, который раскрывается в настоящем изобретении. Этот способ включает получение стали, литье, прокат и послепрокатную термообработку, где послепрокатная термообработка включает следующие шаги:

a. ускоренное охлаждение: нанесение охлаждающей среды на поверхность катания головки рельса, две стороны головки рельса и центральную часть рельсовой подошвы для ускоренного охлаждения со скоростью 1,0~5,0°С/с, где температура в центральной части поверхности катания головки рельса, на двух сторонах головки рельса и в центральной части катаного стального рельса составляет 650~900°С;

b. воздушное охлаждение: прекращение ускоренного охлаждения при падении температуры на поверхности катания головки рельса до 400~550°С, а также охлаждение стального рельса воздушным охлаждением до комнатной температуры, для получения рельса из перлитной стали с межпластиночным расстоянием 0,05~0,09 мкм.

В предпочтительном случае, в рамках процесса получения стали, расплавленный чугун с низким содержанием серы загружают в сталеплавильную печь при добавлении высокощелочного рафинировочного шлака, где в качестве горючего при получении стали используют тощий уголь и сплав с низким содержанием азота.

В предпочтительном случае, процесс получения стали включает плавку в конверторе или электрической печи, рафинирование в НЧ-печи и RH- или VD-вакуумирование, причем в процессе нагрева во время рафинирования в НЧ-печи используют пенообразующий агент.

В предпочтительном случае, процесс литья представляет собой литье с полной защитой, после которого стальная заготовка подвергается медленному охлаждению.

В предпочтительном случае, после медленного охлаждения стальную заготовку перед прокатом нагревают для аустенизации, причем температура выпуска после процесса нагрева составляет 1000°С.

В предпочтительном случае, в качестве охлаждающей среды используют сжатый воздух или смесь водяного тумана и воздуха.

Ударная вязкость при испытаниях с U-образным надрезом головки стального рельса, изготовленного способом, раскрываемым в настоящем изобретении, может составлять 30 Дж или более, а прочность на разрыв составляет около 1 300 МПа или выше. Стальной рельс обладает хорошей прочностью и соответствующей вязкостью, а также высокими показателями усталостной прочности при качении и износостойкости в процессе использования и подходит для использования в качестве стальных рельсов для железных дорог в высокогорных районах и в районах с экстремально холодным климатом.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 изображено положение для ударных испытаний с U-образным надрезом образца, взятого из головки стального рельса, и направление надреза на образце.

Подробное описание вариантов осуществления

Стальной рельс высокой ударной вязкости, согласно настоящему изобретению, представляет собой рельс из перлитной стали, в которой межпластиночное расстояние составляет 0,05~0,09 мкм, работа разрушения при нормальной температуре равна 30~35 Дж; а химический состав стального рельса в массовых процентах выглядит следующим образом: С: 0,71-0,82 масс. %, Si: 0,25-0,45 масс. %, Mn: 0,75-1,05 масс. %, V: 0,03-0,15 масс. %, Р: ≤0,030 масс. %, S: ≤0,035 масс. %, Al: ≤0,020 масс. %, где остальное составляют Fe и неизбежные примеси.

В предпочтительном случае, стальной рельс имеет следующие механические свойства: Rp0,2: 800~860 МПа, Rm: 1,300~1,350 МПа, А: 13~15%, и Z: 31~35%.

Стальной рельс высокой ударной вязкости согласно настоящему изобретению представляет собой рельс из перлитной стали, в которой межпластиночное расстояние составляет 0,05~0,09 мкм, работа разрушения при нормальной температуре равна 30~35 Дж; а химический состав стального рельса в массовых процентах выглядит следующим образом: С: 0,71-0,82 масс. %, Si: 0,25-0,45 масс. %, Мп: 0,75-1,05 масс. %, V: 0,03-0,15 масс. %, Р: ≤0,030 масс. %, S: ≤0,035 масс. %, Al: ≤0,040 масс. %, где остальное составляют Fe и неизбежные примеси.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления стальной рельс имеет следующий химический состав, в массовых процентах: С: 0,72~0,76 масс. %, Si: 0,35~0,37 масс. %, Mn: 0,95~0,99 масс. %, V: 0,05~0,09 масс. %, Р: ≤0,012 масс. %, S: ≤0,011 масс. %, Al: ≤0,04 масс. %, где остальное составляют Fe и неизбежные примеси.

Способ производства стального рельса высокой ударной вязкости, раскрываемый в настоящем изобретении, включает получение стали, литье, прокат и послепрокатную термообработку, где послепрокатная термообработка включает следующие шаги:

a. ускоренное охлаждение: нанесение охлаждающей среды на поверхность катания головки рельса, две стороны головки рельса и центральную часть рельсовой подошвы для ускоренного охлаждения со скоростью 1,0~5,0°С/с, где температура в центральной части поверхности катания головки рельса, на двух сторонах головки рельса и в центральной части катаного стального рельса составляет 650~900°С;

b. воздушное охлаждение: прекращение ускоренного охлаждения при падении температуры на поверхности катания головки рельса до 400~550°С, а также воздушное охлаждение стального рельса до комнатной температуры для получения рельса из перлитной стали с межпластиночным расстоянием 0,05~0,09 мкм.

Если после чистового проката температура в центральной части поверхности катания головки рельса, на двух сторонах головки рельса и в центральной части подошвы стального рельса превышает 900°С, то прежде, чем подвернуть стальной рельс ускоренному охлаждению, ему дают остыть до 650~900°С. Причина, по которой начальная температура ускоренного остывания задается равной 650~900°С, заключается в следующем: если температура превышает 900°С, то под резким действием охлаждающей среды, температура поверхностного слоя стального рельса очень быстро снижается. Если же температура ниже 650°С, то, так как это значение близко к температуре фазового превращения, существенно возрастает риск образования аномальных структур - таких, как бейнит и мартенсит и т.п. в поверхностном слое стального рельса и на некоторой глубине под поверхностным слоем; в результате, такой стальной рельс приходится выбраковывать из-за указанных аномальных структур, что приводит к значительным убыткам. Поэтому начальная температура ускоренного охлаждения ограничена диапазоном 650~900°С.

Во время процесса ускоренного охлаждения скорость охлаждения поверхности катания головки рельса, двух сторон головки рельса и центральной части подошвы рельса задается равной 1,0~5,0°С/с. Это объясняется следующим образом. Если скорость охлаждения <1,0°С/с, то на начальном этапе охлаждения температура в поверхностном слое стального рельса значительно снижается; через некоторое время температура в поверхностном слое перестает понижаться и даже может повыситься в результате поступления тепла из центральной части; следовательно, цель ускоренного охлаждения не будет достигнута. Если же скорость охлаждения >5,0°С/с, охлаждение в поверхностном слое головки рельса и на некоторой глубине под поверхностным слоем будет протекать слишком быстро; в связи с этим могут образовываться аномальные структуры - такие, как бейнит, мартенсит и т.п., из-за чего стальной рельс придется забраковать.

Когда температура в поверхности катания головки рельса опустится до 400~550°С, ускоренное охлаждение необходимо прекратить, а стальной рельс остудить воздушным охлаждением до комнатной температуры. Это требуется сделать по следующей причине. В целях обеспечения оптимальных характеристик в центральной части рельса, для осуществления фазового превращения желательно, чтобы центральная часть головки стального рельса была охлаждена до как можно более высокой степени переохлаждения. Обычно в реальных условиях производства трудно контролировать температуру в центральной части головки рельса физическими средствами: вместо этого ее приходится находить расчетным путем по температуре поверхности, определяемой обычными средствами контроля. Если конечная температура ускоренного охлаждения >550°С, температура в центральной части головки рельса оказывается выше 600°С, т.е. выше уровня, при котором стальной рельс прошел фазовое превращение - полностью или частично (в последнем случае, фазовое превращение остается незавершенным). Если ускоренное охлаждение прекратить при такой температуре, то тепло от шейки рельса быстро распространится на центральную часть, что приведет к повышению температуры и снижению скорости охлаждения для фазового превращения; в результате, полученный в итоге стальной рельс будет иметь худшие общие характеристики и цель термообработки не будет достигнута. Если же конечная температура ускоренного охлаждения <400°С, то при такой температуре фазовое превращение завершится на всем поперечном сечении головки рельса и в центральной части подошвы рельса, а дальнейшее приложение принудительного охлаждения не будет иметь значения. Поэтому конечную температуру ускоренного охлаждения задают равной 400-550°С. По завершении ускоренного охлаждения стальной рельс выдерживают на воздухе и остужают естественным образом до комнатной температуры; затем проводят последующие процедуры - такие, как рихтовка, дефектоскопия и отделка, после чего получают готовый продукт - термообработанный стальной рельс.

В предпочтительном случае, в рамках процесса получения стали расплавленный чугун с низким содержанием серы загружают в сталеплавильную печь при добавлении высокощелочного рафинировочного шлака, где в качестве горючего при получении стали используют тощий уголь и сплав с низким содержанием азота. В предпочтительном случае, процесс получения стали включает плавку в конверторе или электрической печи, рафинирование в НЧ-печи и RH- или VD-вакуумирование, причем в процессе нагрева во время рафинирования в НЧ-печи используют пенообразующий агент.

В предпочтительном случае, используется высокощелочной рафинировочный шлак, имеющий следующий химический состав, в массовых процентах: СаО: 65~85 масс. %, SiO2: 0,5~5 масс. %, CaF2: 7~15 масс. %, Al2O3: <0,50 масс. %, Р: <0,005 масс. %, S: <0,05 масс. %, где остальное составляют неизбежные примеси. В еще более предпочтительном случае, используется высокощелочной рафинировочный шлак, имеющий следующий химический состав, в массовых процентах: СаО: 81,85 масс. %, SiO2: 0,73 масс. %, CaF2: 9,25 масс. %, S: 0,019 масс. %, Al2O3: <0,50 масс. %, Р: <0,005 масс. %, где остальное составляют неизбежные примеси.

В предпочтительном случае, процесс литья представляет собой литье с полной защитой для предотвращения поглощения избыточного N при контакте с воздухом; после литья стальная заготовка подвергается медленному охлаждению. В предпочтительном случае, после медленного охлаждения стальную заготовку нагревают для аустенизации перед прокатом, причем температура выпуска после процесса нагрева составляет 1000ºС.

В предпочтительном случае, в качестве охлаждающей среды используют сжатый воздух или смесь водяного тумана и воздуха.

Способ, раскрываемый в настоящем изобретении, может предусматривать применение следующего процесса: Расплавленный чугун с низким содержанием серы загружают в конвертер или электрическую печь и переплавляют в расплавленную сталь для получения рельса из перлитной стали, причем для литья с полной защитой используют высокощелочной рафинировочный шлак, в качестве горючего для получения стали используют тощий уголь и сплав с низким содержанием азота, во время процесса рафинирования в НЧ-печи используют пенообразующий агент, проводят RH- или VD-вакуумирование, а затем расплавленную сталь непрерывно отливают в стальную заготовку с подходящими размерами поперечного сечения, после чего стальную заготовку подают в нагревательную печь для нагрева. Обычно температура выпуска в нагревательной печи составляет 1000°С; стальную заготовку подвергают дефосфоризации в нескольких точках водой под высоким давлением и прокату на универсальном стане; после завершения проката центральную часть поверхности катания головки рельса, две стороны головки рельса и центральную часть подошвы рельса обдувают средой для ускоренного охлаждения с использованием остаточного тепла в стальном рельсе. Здесь в качестве охлаждающей среды может использоваться сжатый воздух или смесь водяного тумана и воздуха.

Далее подробно рассматриваются некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, которыми оно не ограничивается.

В следующих примерах:

Межпластиночное расстояние измеряют по способу, описанному в документе GB/T 16594-2008 "General Rules for Measurement of Length in Micron Scale by SEM" (Общие правила измерения длины в микронном масштабе с использованием растровой электронной микроскопии);

- работу для разрыва на баллистическом динамометре при нормальной температуре измеряют по способу, описанному в документе GB/T 229-2007 "Metallic Materials - Charpy Pendulum Impact Test Method" (Металлические материалы - Способ испытаний на ударные нагрузки на маятниковом копре по Шарпи);

- Rp0,2 обозначает прочность по удельному пластическому удлинению, которую измеряют по способу, описанному в документе GB/T 228.1-2010 "Metallic Materials -Tensile Testing - Part 1: Method of Test at Room Temperature" (Металлические материалы - Испытания на разрыв - Часть 1: Способ испытаний при комнатной температуре);

- Rm обозначает прочность на разрыв, а А обозначает удельное удлинение, которые измеряют по способу, описанному в документе GB/T 228.1-2010 "Metallic Materials -Tensile Testing - Part 1: Method of Test at Room Temperature" (Металлические материалы - Испытания на разрыв - Часть 1: Способ испытаний при комнатной температуре);

- Z% обозначает уменьшение площади поперечного сечения, которые измеряют по способу, описанному в документе GB/T 228.1-2010 "Metallic Materials -Tensile Testing - Part 1: Method of Test at Room Temperature" (Металлические материалы - Испытания на разрыв - Часть 1: Способ испытаний при комнатной температуре);

- микроструктуру измеряют с помощью оптического микроскопа MeF3 способом, описанным в документе GB/T 13298-1991 "Metal - Inspection Method of Microstructure" (Металлы: способ анализа микроструктуры).

Пример 1

Стальной рельс имеет следующий химический состав, в массовых процентах: С: 0,72 масс. %, Si: 0,35 масс. %, Mn: 0,98 масс. %, V: 0,05 масс. %, Al: 0,04 масс. %, Р: 0,011 масс. %, S: 0,006 масс. %, где остальное составляют Fe и неизбежные примеси.

Расплавленный чугун с низким содержанием серы загружают в конвертер для переплавки в расплавленную сталь для рельса из перлитной стали, для литья с полной защитой добавляют высокощелочной рафинировочный шлак (имеющий следующие характеристики: щелочность R=5, Al2O3: 23 масс. %, ВаО: 10 масс. %, CaF2: 5 масс. %), в качестве горючего используют тощий уголь и сплав с низким содержанием азота (в весовом отношении 90:100) при дозировке 1,2-1,3 кг на тонну расплавленной стали), во время процесса рафинирования в НЧ-печи используют пенообразующий агент (дозировка: 1,27 кг на тонну расплавленной стали, агент для вспенивания шлака LFP-II), проводят RH-вакуумирование, и расплавленную сталь непрерывно отливают в стальную заготовку с размерами поперечного сечения 280 мм × 320 мм, после чего стальную заготовку подают в нагревательную печь для нагрева. Температура выпуска в нагревательной печи составляет 1000°С; стальную заготовку подвергают дефосфоризации в нескольких точках водой под высоким давлением и прокату на универсальном стане со следующими условиями проката: начальная температура проката в BD1: не ниже 950°С, конечная температура проката: не ниже 700°С.

По завершении проката центральную часть поверхности катания головки рельса, две стороны головки рельса и центральную часть подошвы рельса обдувают средой для ускоренного охлаждения с использованием остаточного тепла в стальном рельсе. Ускоренное охлаждение проводят начиная с начальной температуры охлаждения 812°С, со скоростью охлаждения 4,0°С/с, и прекращают при 480°С; затем продукт остужают воздушным охлаждением до комнатной температуры, в результате чего получают стальной рельс с хорошими ударными характеристиками.

Образцы микроструктуры отбирают из закругленных углов головки стального рельса для испытаний стального рельса на разрыв и для анализа микроструктуры. Результаты испытаний показаны в Таблице 3.

Образцы отбирают из четырех точек головки стального рельса, показанных на Фиг. 1; при этом единицей измерений на Фиг. 1 является мм, четыре точки (1, 2, 3, и 4) используются как точки контроля при испытаниях головки стального рельса на ударные нагрузки, а работу разрушения при нормальной температуре измеряют по способу, известному из уровня техники. Результат показан в Таблице 4.

Примеры 2-5

Для получения примеров 2~5 химический состав стального рельса и параметры процесса термообработки изменяют по сравнению с примером 1. В Таблице 1 приведены химические составы стальных рельсов в примерах 1~5, в Таблице 2 приведены параметры процесса термообработки в примерах 1~5 (включая начальную температуру ускоренного охлаждения, скорость охлаждения и конечную температуру ускоренного охлаждения), в Таблице 3 приведены характеристики при растяжении и металлографические структуры стальных рельсов в примерах 1~5, а в Таблице 4 приведены ударные свойства при нормальной температуре стальных рельсов в примерах 1~5.

Сравнительные примеры 1~5

Здесь процесс термообработки изменяется, поэтому стальной рельс охлаждают непосредственно воздушным охлаждением до комнатной температуры; таким образом, реализуются сравнительные примеры 1~5, где в Таблице 1 приведены химические составы стальных рельсов в сравнительных примерах 1~5, в Таблице 3 приведены характеристики при растяжении и металлографические структуры стальных рельсов в сравнительных примерах 1~5, а в Таблице 4 приведены ударные свойства при нормальной температуре стальных рельсов в сравнительных примерах 1~5.

Четыре точки (1, 2, 3 и 4) в Таблице 4 представляют собой, соответственно, 4 точки контроля в образце головки стального рельса при ударных испытаниях. Направление надреза для образца, подвергаемого испытаниям с U-образным надрезом, ориентировано в сторону головки рельса.

Для настоящего изобретения, выбраны для сравнения пять групп стальных рельсов с различным химическим составом. Все пять способов обработки, используемые в примерах, соответствуют способу, раскрываемому в настоящем изобретении. Результаты сравнения, приведенные в Таблицах 1~4, показывают: при условии неизменности химического состава и технологии плавки, с учетом того, что обычными стальными рельсами являются рельсы из перлитной стали, ударная вязкость стальных рельсов, остужаемых естественным охлаждением после проката, не соответствует требованиям, предъявляемым к стальным рельсам, используемым в железных дорогах в высокогорных районах и районах с экстремально холодным климатом. Термообработка стального рельса после проката оказывает значительное влияние на конечные свойства стального рельса, в частности: при использовании способа, раскрываемого в настоящем изобретении, свойства стального рельса, включая характеристики прочности на разрыв и ударной вязкости, существенно улучшаются при том допущении, что микроструктура материала является чисто перлитной; при этом вязкость и пластичность стали сохраняются неизменными; таким образом, могут быть существенно улучшены стойкость к ударным нагрузкам, износостойкость и усталостные характеристики стального рельса.

1. Рельс из перлитной стали, имеющий химический состав, содержащий, в мас.%: С 0,71-0,82, Si 0,25-0,45, Mn 0,75-1,05, V 0,03-0,15, Р≤0,030, S≤0,035, Al≤0,040, Fe и неизбежные примеси - остальное, при этом межпластиночное расстояние перлита составляет 0,05-0,09 мкм, а работа разрушения при нормальной температуре составляет 30-35 Дж.

2. Рельс по п.1, отличающийся тем, что сталь имеет химический состав, содержащий, в мас.%: С 0,71-0,82, Si 0,25-0,45, Mn 0,75-1,05, V 0,03-0,15, Р≤0,030, S≤0,035, Al≤0,020, Fe и неизбежные примеси - остальное.

3. Рельс по п.1, отличающийся тем, что сталь имеет химический состав, содержащий, в мас.%: С 0,72-0,76, Si 0,35-0,37, Mn 0,95-0,99, V 0,05-0,09, Р≤0,012, S≤0,011, Al≤0,04, Fe и неизбежные примеси - остальное.

4. Рельс по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что он имеет следующие механические свойства: прочность по удельному пластическому удлинению (Rp0,2): 800-860 МПа, прочность на разрыв (Rm) 1300-1350 МПа, удельное удлинение (А): 13-15%, уменьшение площади поперечного сечения (Z): 31-35%.

5. Способ производства рельса из перлитной стали по любому из пп.1-4, включающий получение стали, литье в стальную заготовку рельса, прокатку заготовки с получением рельса и послепрокатную термообработку, при этом послепрокатная термообработка включает следующие стадии:

ускоренное охлаждение, при котором к поверхности катания головки рельса, двум сторонам головки рельса и центральной части рельсовой подошвы подают охлаждающую среду для охлаждения со скоростью 1,0-5,0°С/с до температуры 400-550°С на поверхности катания головки рельса, при этом начальная температура ускоренного охлаждения в центральной части поверхности катания головки рельса, на двух сторонах головки рельса и в центральной части катаного стального рельса составляет 650-900°С; и

воздушное охлаждение, при котором стальной рельс охлаждают до комнатной температуры с получением перлитной структуры с межпластиночным расстоянием перлита 0,05-0,09 мкм.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что получают сталь путем загрузки в сталеплавильную печь расплавленного чугуна с низким содержанием серы при добавлении высокощелочного рафинировочного шлака, при этом в качестве горючего используют тощий уголь и сплав с низким содержанием азота.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что сталь получают путем плавки в конверторе или электрической печи, рафинирования в печи с низкочастотным нагревом и циркуляционного или камерного вакуумирования, причем при нагреве во время рафинирования в печи с низкочастотным нагревом используют пенообразующий агент.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что литье стали осуществляют с полной защитой от поглощения ею избыточного азота при контакте с воздухом, а после литья стальную заготовку подвергают медленному охлаждению.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что после медленного охлаждения стальную заготовку нагревают перед прокаткой для аустенизации до температуры 1000°С.

10. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей среды используют сжатый воздух или смесь водяного тумана и воздуха.

11. Способ по любому из пп.6-9, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей среды используют сжатый воздух или смесь водяного тумана и воздуха.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению полосы из магнитомягкого сплава. Способ изготовления полосы из магнитомягкого сплава толщиной менее 0,6 мм, пригодной для механической резки, включает холодную прокатку полосы, полученной горячей прокаткой полуфабриката, затем полосу подвергают непрерывному отжигу пропусканием через печь непрерывного действия при температуре в пределах от температуры перехода упорядочения/разупорядочения сплава до температуры начала ферритно-аустенитного превращения сплава, причем скорость движения полосы устанавливают таким образом, чтобы время выдержки полосы в печи непрерывного действия при температуре отжига составляло меньше 10 минут.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам литых высокобористых сплавов, используемых для изготовления деталей, работающих в условиях значительного абразивного износа.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционной литейной аустенитной стареющей стали, используемой в различных отраслях промышленности, в том числе для изготовления легких узлов и конструкций в транспортном машиностроении и в строительстве.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам износостойких сплавов на основе железа, используемых для изготовления деталей, работающих в условиях трения и повышенного износа.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сплавов на основе железа, которые могут быть использованы в машиностроении. Сплав на основе железа содержит, мас.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочной горячекатаной стали, используемой для изготовления изделий нефтегазохимии и высокоскоростного транспорта, работающих в экстремальных условиях, а так же как основной слой биметаллических конструкций.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированной стали для труб нефтепромыслового сортамента. Сталь имеет химический состав, содержащий, в мас.%: С: от 0,56 до 1,00, Si: от 0,05 до 0,50, Mn: от 0,05 до 1,00, Р: не более 0,025, S: не более 0,010, Al: от 0,005 до 0,100, Mo: от 0,40 до 1,00, V: от 0,07 до 0,30, О: не более 0,010, N: не более 0,03, остальное - Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низкоуглеродистым доперитектическим сталям, используемым для изготовления бесшовных труб магистральных нефтегазопроводов из непрерывнолитой заготовки.

Сталь // 2572911
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам сталей, используемых в сельскохозяйственном машиностроении. Сталь содержит, мас.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству горячекатаного проката из низкоуглеродистой низколегированной конструкционной стали для изготовления горячекатаных автомобильных компонентов.

Изобретение относится к системам для термической обработки рельсов. Система содержит охлаждающие приспособления (4), выполненные с возможностью распыления охлаждающей среды (8) на рельс и приспособления (18, 22, 28) для вертикального перемещения охлаждающих приспособлений (4) для регулирования положения охлаждающего приспособления (4) относительно рельса.

Изобретение относится к области термической обработки. Для увеличения долговечности рельса согласно настоящему изобретению устройство термической обработки для снятия напряжений рельса, который сварен, содержит катушку индукционного нагрева, которую размещают на боковой поверхности шейки рельса на расстоянии от центра сварного шва рельса от 20 до 300 мм в продольном направлении рельса.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке стального изделия, проката различной формы, в т.ч. листового проката, фасонного проката, в частности железнодорожных рельсов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к рельсу из низколегированной стали. Рельс из низколегированной стали, в котором структура стали в головке содержит 5-15% по объему феррита и многофазный бейнит, состоящий из верхнего и нижнего бейнита.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке рельсов, в том числе железнодорожных. Для равномерного распределения охлаждающей среды на поверхности рельса устройство содержит трубопроводы газа и воды, систему импульсной квазинепрерывной и/или непрерывной инжекции воды в газовый поток с импульсными инжекторами, охлаждающие модули, каждый из которых содержит коллектор с рассекателем для подачи охлаждающей среды одновременно на головку и подошву рельса, при этом трубопровод подачи газа сопряжен с каждым коллектором посредством переходного фланца с встроенным инжектором, выпускные отверстия которых направлены в трубопровод газа для формирования охлаждающей среды.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности. Для получения рельсов низкотемпературной надежности с перлитной микроструктурой, имеющих высокий уровень ударной вязкости и копровой прочности при отрицательных температурах, а также необходимый комплекс механических свойств при растяжении и низкий уровень остаточных напряжений, рельсы прокатывают на стане с универсальной группой клетей тандем при температуре нагрева под прокатку в интервале от 1100 до 1200°С, чистовую прокатку осуществляют в интервале температур 850-950°С, а ускоренное дифференцированное охлаждение по головке и подошве рельса осуществляют воздухом или воздухом с примесью воды от температуры 720-850°С со скоростью соответственно 1,5-6,0°С/с до температуры ≤ 620°С, при этом в каждом конкретном случае скорость охлаждения по головке отличается от скорости охлаждения по подошве.

Изобретение относится к области термической обработки сварных рельсовых стыков и может быть использовано на железнодорожном транспорте. Устройство для обработки сварного рельсового стыка содержит установочный зажимной и центрирующий узел для захвата головки рельса.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения гарантированного технического ресурса и выносливости подрельсовой зоны подкрановых балок с тяжелым 8К, 7К режимом работы мостовых кранов при интенсивной эксплуатации получают непрерывно-литую заготовку портальную в сечении из стали 35ГС, охлаждают её до температуры 950÷1050°C, по рольгангам поступательно транспортируют ее в клеть прокатного стана, всесторонне обжимают ее валками прокатного стана с четырех сторон и пластически деформируют портальное сечение до проектных размеров с суммарным коэффициентом вытяжки не менее 7,8, образуют из пары зеркальных Z-образных профилей единый, монолитный портальный профиль с единой главой и парой пят, причем площадь сечения главы и пары пят равны друг другу, режут готовый прокат на мерные длины, а при монтаже портального рельса на верхний пояс подкрановой балки пару пят рельса и верхний пояс подкрановой балки механизированно объединяют в единое целое фрикционными шпильками, с гарантией затягивают гайки шпилек гайковертом, образуют единый замкнутый портальный рельс с продольной полостью внутри, обладающий увеличенным моментом инерции кручения ∑ J К р Б л о к в 16,2÷10,6 раза, а моментом инерции изгиба J X Б л о к в 5,2÷6,4 раза по сравнению со стандартным рельсом по ГОСТ 4121-76.

Изобретение относится к термообработке стального рельса. Способ получения заэвтектоидного стального рельса с закаленной головкой включает этап закалки головки стального рельса, имеющего состав стали, содержащей, вес.%: 0,86-1,00 углерода, 0,40-0,75 марганца, 0,40-1,00 кремния, 0,05-0,15 ванадия, 0,015-0,030 титана и азот в количестве, достаточном для реакции с титаном с образованием нитрида титана.

Рельс // 2561947
Изобретение относится к высокопрочному рельсу. Для обеспечения устойчивости рельса к замедленному разрушению в рельсе 95% или более структуры в той поверхностной части головки рельса, которая простирается от поверхностей угловых частей головки рельса и верхней части головки рельса на глубину 20 мм, является бейнитной или перлитной структурой, и эта структура содержит от 20 до 200 сульфидов на основе сульфида марганца, сформированных вокруг оксида на основе алюминия в качестве ядра и имеющих размер в диапазоне от 1 мкм до 10 мкм на квадратный миллиметр в области наблюдения в горизонтальном поперечном сечении рельса.

Изобретение относится к области термомеханической обработки стального листа путем резания. Для предотвращения замедленного разрушения на поверхности среза листа и получения точности размера при изготовлении изделия из листа способ горячей режущей обработки с измельчением зерен поверхностного слоя включает стадии, в которых: нагревают и выдерживают стальной лист в диапазоне температур от Ас3 до 1400°С для получения аустенитной структуры стального листа, затем проводят режущую обработку стального листа при размещении стального листа на матрице и закаливают быстрым охлаждением подвергнутого режущей обработке стального листа, причем начальную температуру режущей обработки регулируют в диапазоне от Ar3 + 30°С до Ar3 + 140°С.
Наверх