С развитием и расширением железнодорожной инфраструктуры активно увеличивается спрос на рельсы. С каждым годом возрастает грузонапряжённость железных дорог, увеличивается масса подвижного состава, скорость движения. Рельсовый прокат должен соответствовать сложившейся обстановке и полностью удовлетворять спрос на рельсы. Следовательно, основная нагрузка ложится на производство железнодорожных рельсов как главного источника актуальной продукции.
Приоритетными направлениями в производстве рельсов являются:
— резкое улучшение качества — достижение высоких характеристик пластичности, прочности и вязкости рельсовой стали.
— увеличение стойкости рельсов к тяжёлым условиям эксплуатации.
— реконструкция и поиск новых, более эффективных, методов производства.
Именно производство даёт эти возможности и ориентировано на реализацию данных направлений.
В России изготовление жд рельсов регламентировано ГОСТ Р 51685-2000 «Рельсы железнодорожные. Общие технические условия». Настоящий стандарт устанавливает чёткие требования по следующим пунктам:
— конструкция и размеры рельсов, а также допустимые отклонения;
— технологический регламент: используемые материалы (спокойная мартеновская сталь, чугун нелегированный, сплавы), способы закалки, обработка и допустимые/недопустимые дефекты;
— маркировка готового изделия и тд.
Стоит отметить, что Россия — одна из ведущих стран- производителей рельсов, опережает многие европейские страны по объёмам и качеству выпускаемой продукции, по количеству разработок и исследований в области металлургии.
Основные крупные производители рельсов сосредоточены в Урало- Сибирском регионе. Это предприятия, входящие в структуру ООО «ЕвразХолдинг»:
— ЕВРАЗ НТМК (ОАО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат»)
— ЕВРАЗ ЗСМК (ОАО «ЕВРАЗ Объединенный Западносибирский металлургический комбинат»).
Главные гиганты металлургии направили свои силы на улучшение качества и физико- механических характеристик рельсов. В связи с этим появляются актуальные задачи, направленные на поиск наиболее эффективных технологий и технологического оборудования, которые позволят создавать продукцию, отвечающую современным требованиям и железнодорожным условиям.
Намечаются главные направления в производстве рельсов:
1. Выбор эффективной технологии термического упрочнения рельсов. Важное значение имеет закалочная среда – сжатый воздух, полимерные среды, масло и тд. Стоит отметить, что наиболее высокие механические свойства металла (прочность, текучесть, ударная вязкость, износостойкость) достигаются методом объёмной закалки рельсов в масле.
2. Выбор химического состава рельсовой стали. В производстве используется углеродистая сталь, которая имеет определённый химический состав, микроструктуру и макроструктуру – главные показатели качества стали. Основные элементы: углерод, марганец, кремний, Ванадий, титан, хром и др.
Для улучшения или изменения структуры стали добавляют специальные примеси, например, ферриты, перлиты, карбиды, хром, титан и др. Такой процесс называется легированием, а полученный материал – легированная сталь. Стандарт регламентирует допустимое и недопустимое содержание элементов (массовой доли) в рельсовой стали.
Образование флокенов – серьёзный химический процесс, свойственный стали в процессе изготовления рельсов. На это необходимо обращать особое внимание, так как не допускаются флокены в рельсах. Появление флокенов возникает из-за избытка в стали водорода. Чтобы предупредить этот процесс, используют изотермическую выдержку при температуре 600-650 °С в течение 2 ч, а также замедленное охлаждение при температуре 400-450 °С в течение 4 – 5 ч.
Наиболее надёжный и эффективный способ предупреждения образования флокенов – вакуумирование жидкой стали. Это позволяет снизить уровень водорода в стали и улучшить её свойства.
Сроки и период эксплуатации рельсовых материалов напрямую зависят от технологии производства. Металлургические предприятия активно осваивают европейский опыт и внедряют собственные разработки по улучшению качества рельсовой продукции.
