Исследование технологии производства длинномерных рельсов с целью улучшения температурных условий процесса прокатки и термообработки

Основной целью производителей проката железнодорожного назначения является удовлетворение потребностей рынка по обеспечению высокоскоростного движения подвижного состава и увеличению эксплуатационного ресурса железнодорожного полотна до 200 км/ч и 1,5 млрд. т. брутто соответственно.

Для удовлетворения данных потребностей отечественными производителями рельсов освоено производство длинномерных, дифференцированно термоупрочненных рельсов, производимых исключительно на современных рельсобалочных станах, имеющие в своем составе непрерывно-реверсивную группу универсальных клетей и установку ускоренного термоупрочнения с использованием тепла прокатного нагрева.

Подобные прокатные станы и установки ускоренного термоупрочнения не так давно были введены в эксплуатацию на отечественных предприятиях – ОАО «ЕВРАЗ ОЗСМК» и ОАО «ЧМК» (ОАО «Мечел»).

Ранее проведенные исследования показали, что при такой длине раската (100 м), имеет место неравномерное распределение температуры по длине прокатываемого металла. Разность температур между передним и задним концами раската в последних проходах может достигать 50–70°С, что в свою очередь приводит к скручиванию и короблению (отклонению от прямолинейности) рельсов при прокатке и термообработке.

Однако нами были проведены дилатометрические исследования, которые показали, что неравномерное распределение температуры по длине прокатываемого металла, имеет отрицательное влияние и на эксплуатационную стойкость рельсов, снижая показатели комплекса физико-механических свойств.

Исследования проводились на деформационно-термическом дилатометре DIL 850 A/D и в программном комплекте DEFORM 3D. Материалом для исследования выступала перспективная рельсовая сталь марки Э78ХСФ.

По результатам исследований был предложен оптимальный режим термообработки рельсов, а так же способы по устранению неравномерности распределения температур по длине прокатываемого металла путем:

– экранирование прокатываемого металла на рольганге непрерывно-реверсивной группы клетей и перед входом в установку дифференцированного термоупрочнения (рис. 1);

– секционное регулирование скорости охлаждения рельса в установке дифференцированного термоупрочнения.

Рисунок 1 – Модель теплоизоляционного экрана стана для прокатки широких балок (рельсов)