Сучасні рейкові сталі і можливості ЕШП (Огляд). Повідомлення 2. Вимоги стандартів до хімічного складу сталі для залізничних рейок магістральних колій
Зроблено порівняння вітчизняного стандарту на залізничні рейки та сучасних закордонних. Показано, що в Україні вимоги до залізничних рейок значно мягші в порівнянні з закордонними і не забезпечують сучасного рівня їх якості. Проаналізовано зв’язок сучасних металургійних технологій виробництва рейок...
Saved in:
| Date: | 2018 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2018
|
| Series: | Современная электрометаллургия |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167493 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Сучасні рейкові сталі і можливості ЕШП (Огляд). Повідомлення 2. Вимоги стандартів до хімічного складу сталі для залізничних рейок магістральних колій / Л.Б. Медовар, А.П. Стовпченко, А.А. Полишко, Д.А. Коломиец, Е.А. Педченко, В.А. Зайцев // Современная электрометаллургия. — 2018. — № 2 (131). — С. 28-36. — Бібліогр.: 27 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-167493 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1674932020-03-30T01:26:00Z Сучасні рейкові сталі і можливості ЕШП (Огляд). Повідомлення 2. Вимоги стандартів до хімічного складу сталі для залізничних рейок магістральних колій Медовар, Л.Б. Стовпченко, Г.П. Полішко, Г.О. Коломієць, Д.О. Педченко, Є.О. Зайцев, В.А. Зроблено порівняння вітчизняного стандарту на залізничні рейки та сучасних закордонних. Показано, що в Україні вимоги до залізничних рейок значно мягші в порівнянні з закордонними і не забезпечують сучасного рівня їх якості. Проаналізовано зв’язок сучасних металургійних технологій виробництва рейок та їх якості, зокрема можливості технології вакуум-вуглецевого розкислення рейкової сталі й відмови від розкислення алюмінієм. Показана доцільність розробки нового стандарту України на залізничні рейки та можливість використання електрошлакового переплаву для рейок найвищої якості. Сделано сравнение отечественного стандарта на железнодорожные рельсы и современных зарубежных. Показано, что в Украине требования к железнодорожным рельсам значительно мягче по сравнению с зарубежными и не обеспечивают современного уровня их качества. Проанализирована связь современных металлургических технологий производства рельсов и их качества, в частности возможности использования вакуум-углеродного раскисления рельсовой стали и отказа от раскисления алюминием. Показана целесообразность разработки нового стандарта Украины на железнодорожные рельсы и возможность использования электрошлакового переплава для рельсов высокого качества. The comparison of national standard on railway rails and modern foreign ones is made. It is shown that requirements in Ukraine to the railway rails are less strict as compared with foreign ones and do not provide the updated level of their quality. The relation of present metallurgical technologies of rail production and their quality, in particular, the feasibility of applying the vacuum-carbon deoxidation of rail steel and refuse from aluminium deoxidation, is analyzed. The need in the development of new standard of Ukraine for the railway rails and opportunity of electroslag remelting application for the high-quality rails are shown. 2018 Article Сучасні рейкові сталі і можливості ЕШП (Огляд). Повідомлення 2. Вимоги стандартів до хімічного складу сталі для залізничних рейок магістральних колій / Л.Б. Медовар, А.П. Стовпченко, А.А. Полишко, Д.А. Коломиец, Е.А. Педченко, В.А. Зайцев // Современная электрометаллургия. — 2018. — № 2 (131). — С. 28-36. — Бібліогр.: 27 назв. — укр. 0233-7681 DOI: https://doi.org/10.15407/sem2018.02.03 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167493 669.117.56.001.3 uk Современная электрометаллургия Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Зроблено порівняння вітчизняного стандарту на залізничні рейки та сучасних закордонних. Показано, що в Україні вимоги до залізничних рейок значно мягші в порівнянні з закордонними і не забезпечують сучасного рівня їх якості. Проаналізовано зв’язок сучасних металургійних технологій виробництва рейок та їх якості, зокрема можливості технології вакуум-вуглецевого розкислення рейкової сталі й відмови від розкислення алюмінієм. Показана доцільність розробки нового стандарту України на залізничні рейки та можливість використання електрошлакового переплаву для рейок найвищої якості. |
| format |
Article |
| author |
Медовар, Л.Б. Стовпченко, Г.П. Полішко, Г.О. Коломієць, Д.О. Педченко, Є.О. Зайцев, В.А. |
| spellingShingle |
Медовар, Л.Б. Стовпченко, Г.П. Полішко, Г.О. Коломієць, Д.О. Педченко, Є.О. Зайцев, В.А. Сучасні рейкові сталі і можливості ЕШП (Огляд). Повідомлення 2. Вимоги стандартів до хімічного складу сталі для залізничних рейок магістральних колій Современная электрометаллургия |
| author_facet |
Медовар, Л.Б. Стовпченко, Г.П. Полішко, Г.О. Коломієць, Д.О. Педченко, Є.О. Зайцев, В.А. |
| author_sort |
Медовар, Л.Б. |
| title |
Сучасні рейкові сталі і можливості ЕШП (Огляд). Повідомлення 2. Вимоги стандартів до хімічного складу сталі для залізничних рейок магістральних колій |
| title_short |
Сучасні рейкові сталі і можливості ЕШП (Огляд). Повідомлення 2. Вимоги стандартів до хімічного складу сталі для залізничних рейок магістральних колій |
| title_full |
Сучасні рейкові сталі і можливості ЕШП (Огляд). Повідомлення 2. Вимоги стандартів до хімічного складу сталі для залізничних рейок магістральних колій |
| title_fullStr |
Сучасні рейкові сталі і можливості ЕШП (Огляд). Повідомлення 2. Вимоги стандартів до хімічного складу сталі для залізничних рейок магістральних колій |
| title_full_unstemmed |
Сучасні рейкові сталі і можливості ЕШП (Огляд). Повідомлення 2. Вимоги стандартів до хімічного складу сталі для залізничних рейок магістральних колій |
| title_sort |
сучасні рейкові сталі і можливості ешп (огляд). повідомлення 2. вимоги стандартів до хімічного складу сталі для залізничних рейок магістральних колій |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2018 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167493 |
| citation_txt |
Сучасні рейкові сталі і можливості ЕШП (Огляд). Повідомлення 2. Вимоги стандартів до хімічного складу сталі для залізничних рейок магістральних колій / Л.Б. Медовар, А.П. Стовпченко, А.А. Полишко, Д.А. Коломиец, Е.А. Педченко, В.А. Зайцев // Современная электрометаллургия. — 2018. — № 2 (131). — С. 28-36. — Бібліогр.: 27 назв. — укр. |
| series |
Современная электрометаллургия |
| work_keys_str_mv |
AT medovarlb sučasnírejkovístalíímožlivostíešpoglâdpovídomlennâ2vimogistandartívdohímíčnogoskladustalídlâzalízničnihrejokmagístralʹnihkolíj AT stovpčenkogp sučasnírejkovístalíímožlivostíešpoglâdpovídomlennâ2vimogistandartívdohímíčnogoskladustalídlâzalízničnihrejokmagístralʹnihkolíj AT políškogo sučasnírejkovístalíímožlivostíešpoglâdpovídomlennâ2vimogistandartívdohímíčnogoskladustalídlâzalízničnihrejokmagístralʹnihkolíj AT kolomíêcʹdo sučasnírejkovístalíímožlivostíešpoglâdpovídomlennâ2vimogistandartívdohímíčnogoskladustalídlâzalízničnihrejokmagístralʹnihkolíj AT pedčenkoêo sučasnírejkovístalíímožlivostíešpoglâdpovídomlennâ2vimogistandartívdohímíčnogoskladustalídlâzalízničnihrejokmagístralʹnihkolíj AT zajcevva sučasnírejkovístalíímožlivostíešpoglâdpovídomlennâ2vimogistandartívdohímíčnogoskladustalídlâzalízničnihrejokmagístralʹnihkolíj |
| first_indexed |
2025-07-15T00:37:08Z |
| last_indexed |
2025-07-15T00:37:08Z |
| _version_ |
1837671206880280576 |
| fulltext |
28 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (131), 2018
ЭШП — 60
УДК 669.117.56.001.3 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/sem2018.02.03
СУЧАСНІ РЕЙКОВІ СТАЛІ І МОЖЛИВОСТІ ЕшП (Огляд).
Повідомлення 2. Вимоги стандартів до хімічного складу сталі
для залізничних рейок магістральних колій
Л. Б. Медовар, Г. П. Стовпченко, Г. О. Полішко,
Д. О. Коломієць, Є. О. Педченко, В. А. Зайцев
Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України.
03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Зроблено порівняння вітчизняного стандарту на залізничні рейки та сучасних закордонних. Показано, що в
Україні вимоги до залізничних рейок значно мягші в порівнянні з закордонними і не забезпечують сучасного
рівня їх якості. Проаналізовано зв’язок сучасних металургійних технологій виробництва рейок та їх якості,
зокрема можливості технології вакуум-вуглецевого розкислення рейкової сталі й відмови від розкислення алю-
мінієм. Показана доцільність розробки нового стандарту України на залізничні рейки та можливість викори-
стання електрошлакового переплаву для рейок найвищої якості. Бібліогр. 27, табл. 3.
К л ю ч о в і с л о в а : залізничні рейки; рейкові сталі; бейнітні; перлітні; гіперевтектоїдні; вакуум-вуглецеве
розкислення; макроструктура; електрошлаковий переплав; стандарт
Зростання ролі, що її відіграє стандартизація, є за-
гальновідома. Але при заглибленні в проблеми рей-
кових сталей виявляється напрочуд велике різнома-
ніття стандартів різних країн. З огляду на постійно
зростаючі швидкості й навантаження на залізничні
колії зроблено спробу співставити вимоги різних
стандартів і виявити загальні тенденції, що можуть
бути використані при подальшому розвитку.
Якість сьогодні є основною конкурентною пере-
вагою і найважливішим критерієм для споживачів.
В умовах всесвітньої глобалізації та відкритих рин-
ків, росту різноманіття пропозиції товарів спожи-
вачі поряд з адекватною ціною вимагають від ви-
робників міжнародних сертифікатів якості товарів,
а в деяких випадках і підтвердження відповідності
технології виробництва сучасному рівню.
За таких умов роль стандартів постійно підви-
щується так само як і вимоги, які вони регламен-
тують. Вітчизняні стандарти у великій мірі наслі-
дують сьогодні застарілий тогочасний передовий
досвід радянської індустрії і особливості вироб-
ничих потужностей, що склалися історично. За 25
років в незалежній Україні вже проведено часткову
гармонізацію стандартів з європейськими і світо-
вими аналогами, але стандарт на залізничні рейки
досі не повністю відповідає сучасному рівню.
В нашому огляді ми зосередимося на тих кри-
теріях, що мають бути забезпечено на стадії ме-
талургійного виробництва (переважно виплавки
і розливки сталі). Особливу увагу зосереджено на
тих особливостях хімічного складу, які залежать
від технології виробництва рейкової сталі і суттє-
вим чином впливають на безпеку і строк експлуа-
тації залізничних колій. Відмітимо одну важливу
обставину, яка стосується питання ефективності
стандартизації. Так, характерною рисою сучасного
європейського стандарту на рейки [1] є і те, що ок-
рім приймальних іспитів передбачено ще й прове-
дення кваліфікаційних випробувань. Кваліфікацій-
ні випробування за ним передбачають ряд вимог до
працездатності, яких раніше не було в попередніх
нормах. Вони також включають типові результати
відповідних приймальних випробувань, які повин-
ні контролювати задані властивості високоякісної
залізничної сталі відповідно до норми EN ISO 9001
і вимагають від виробників застосовувати новіт-
ні перевірені технології. Основний принцип при-
йняття критеріїв базується на виміряних значеннях
твердості [2]. У кваліфікаційних випробуваннях
для залізничних рейок введено такі нормовані вла-
стивості сталей: в’язкість в зламі, швидкість росту
втоми, тест на витривалість, залишкові напруги в
підошві рейок тощо [2].
Крім того, критичним параметром створення
так званого «оксамитового шляху» є використання
рейок максимальної довжини. Тож величина, яку
регламентує вітчизняний стандарт (25 м), є значно
нижчою за таку (100…150 м) у провідних вироб-
ників (NKK (Японія), Voestalpine Shinen (Австрія),
British Steel (Великобританія), Arcelor Mittal (Ан-
глія, Франція), CRRC Corporation (Китай), МЕЧЕЛ
та ЕВРАЗ (Росія)), і має бути переглянута. Зрозумі-
ло, що для випуску таких рейок необхідною є за-
міна прокатного обладнання на металургійному за-
воді, що потребує капіталовкладень, але є умовою
виробництва конкурентної продукції.
Аналіз характерних систем легування і мікро-
легування сучасних рейкових сталей. Відомо,
що перші рейки виготовляли з чавуну і сучас-
© Л. Б. МЕДОВАР, Г. П. СТОВПЧЕНКО, Г. О. ПОЛІШКО, Д. О. КОЛОМІЄЦЬ, Є. О. ПЕДЧЕНКО, В. А. ЗАЙЦЕВ, 2018
29ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (131), 2018
ЭШП — 60
ні рейкові сталі також зберегли в своєму складі
досить високий вміст вуглецю, який є найбільш
ефективним і економічним зміцнювачем сплавів
на основі заліза і основним легуючим і структу-
роутворюючим елементом в них. Сьогодні вжи-
вані три основних типи сталей, структура яких
визначається хімічним складом і термічною об-
робкою: перлітні, бейнітні і заевтектоїдні (гіпе-
ревтектоїдні). Структура з пластичного фериту і
високоміцного цементиту є базовою для рейок із
високоміцних перлітних сталей, в яких механічні
властивості значною мірою визначаються відстан-
ню між ламелями цементиту (Fe3C), їх товщиною
та розміром зерна [3, 4]. Є багато напрацювань
щодо термічної (об’ємної, поверхневої та/або ча-
сткової) обробки рейок, правильність виконання
якої є важливим чинником технологічного проце-
су одержання рейок преміум якості, але не відно-
ситься до задач цього дослідження.
Хімічний склад рейкових сталей за вітчиз-
няним стандартом [5] шісти марок вуглецевої та
мікролегованої ванадієм і титаном (74Ф, 74Т, 74,
76Ф, 76Т і 76) різних способів виробництва (М —
мартенівська, К — киснево-конвертерна, Е —
електросталь) представлено в табл. 1.
Порівняння сортаменту рейок за вітчизня-
ним стандартом з аналогами (Російський ГОСТ
Р51685–2013 [6] та Європейський EN13674-
1:2003+А1:2007 [1] стандарти) на рейки для ма-
гістральних залізниць показує суттєві відмінності
на користь двох останніх (табл. 2, 3).
Відмітимо, що в українському стандарті досі
залишаються рейкові сталі з низьким вмістом вуг-
лецю (74Ф, 74Т, 74), які сьогодні не задовільняють
зрослим вимогам до зносостійкості та попере-
дження контактно-втомних пошкоджень. І, навпаки,
відсутніми є заевтектоїдні (гіперевтектоїдні) мар-
ки сталі, для яких характерним є значно вищий
вміст вуглецю (0,83...0,95 мас. %), і які завдяки
цьому мають майже на 25 % кращу зносостійкість.
Такі сталі протягом останніх років успішно вико-
ристовують для будівництва вантажних залізниць
Т а б л и ц я 1 . Хімічний склад сталей за вітчизняним стандартом ДСТУ 4344:2004, мас. %
Марка сталі C Mn Si V Ti
P S Al
Не більше
М74Ф* 0,69...0,80 0,8...1,3 0,18...0,40 0,03...0,07 – 0,035 0,040 0,015
К74Ф – » – – » – – » – – » – – 0,035 0,040 – » –
Е74Ф – » – – » – – » – – » – – 0,030 0,025 – » –
М74Т* – » – – » – – » – – 0,007...0,025 0,035 0,040 – » –
К74Т – » – – » – – » – – – » – 0,035 0,040 – » –
Е74Т – » – – » – – » – – – » – 0,030 0,025 – » –
М74* – » – – » – – » – – – 0,035 0,040 0,025
К74 – » – – » – – » – – – 0,035 0,040 – » –
Е74 – » – – » – – » – – – 0,030 0,025 – » –
М76Ф* 0,71...0,82 – » – 0,25...0,40 0,03...0,07 – 0,035 0,040 0,015
К76Ф – » – – » – – » – – » – – 0,035 0,040 – » –
Е76Ф – » – – » – – » – – » – – 0,030 0,025 – » –
М76Т* – » – – » – – » – – 0,007...0,025 0,035 0,040 – » –
К76Т – » – – » – – » – – – » – 0,035 0,040 – » –
Е76Т – » – – » – – » – – – » – 0,030 0,025 – » –
М76* – » – – » – – » – – – 0,035 0,040 0,025
К76 – » – – » – – » – – – 0,035 0,040 – » –
Е76 – » – – » – – » – – – 0,030 0,025 – » –
*З початку 2011 р. рейки з мартенівської сталі не виробляються.
Т а б л и ц я 2 . Хімічний склад рейкових сталей за ГОСТ Р 51 685–2013, мас. %
Марка
сталі
C Mn Si V Cr N
P S Al
Не більше
90ХАФ 0,83...0,95 0,75...1,25 0,25...0,60 0,08...0,15 0,20...0,60 0,010…0,020 0,020 0,020 0,004
76ХАФ 0,71...0,82 0,75...1,25 0,25...0,60 0,05...0,15 0,20...0,80 0,010…0,020 0,020 0,020 0,004
90ХАФ 0,71...0,82 0,75...1,25 0,25...0,60 0,03...0,15 0,20...0,80 – 0,020 0,020 0,004
76ХАФ 0,71...0,82 0,75...1,25 0,30...1,10 0,05...0,15 0,50...1,25 – 0,020 0,020 0,004
76ХФ 0,83...0,95 0,75...1,25 0,25...0,60 0,08...0,15 – 0,010…0,020 0,020 0,020 0,004
76ХСФ 0,71...0,82 0,75...1,25 0,25...0,60 0,05...0,15 – 0,010…0,020 0,020 0,020 0,004
90АФ 0,71...0,82 0,75...1,25 0,25...0,60 0,03...0,15 – – 0,020 0,020 0,004
76АФ 0,83...0,95 0,75...1,25 0,25...0,60 0,08...0,15 0,20...0,60 0,010…0,020 0,020 0,020 0,004
30 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (131), 2018
ЭШП — 60
з навантаженням на вісь 30 т та більше [7]. Досяг-
нення високої міцності та твердості може йти як
за рахунок збільшення вмісту вуглецю та легую-
чих елементів, так і шляхом термічної обробки чи
обома шляхами для одержання оптимальної тон-
кої структури металу, що поряд з заданим хіміч-
ним складом забезпечує комплекс технологічних
властивостей та строк служби рейок. Оскільки
рейки є металомісткою продукцією масового ви-
пуску, то для їх легування зазвичай використо-
вують марганець і рідше хром (до 3 % в сумі), а
також мікролегування ванадієм, ніобієм, титаном,
молібденом.
Однак багатьма дослідженнями було показано,
що легуванням можливо досягти твердості лише
близько 350 одиниць за Брінелем (BHN). Тому,
починаючи з 1990-х років, подальше її зростання
забезпечують процесами термічної обробки.
Компанія «Ніппон кокан» (NKK, Японія) роз-
робила високостійкі термозміцненні перлітні
Т а б л и ц я 3 . Хімічний склад сталей, механічні властивості і твердість рейок за європейським стандартом
en 13674-1:2003+А1:2007
Марка сталі Зразок
Хімічний склад, мас. %
C Mn Si Pmax Smax
R200
рідкий 0,4...0,6 0,70...1,20 0,15...0,58 0,035 0,035
твердий 0,38...0,62 0,65...1,25 0,13...0,60 0,040 0,040
R220
рідкий 0,5...0,6 1,00...1,25 0,20...0,60 0,025 0,025
твердий 0,48...0,62 0,95...1,30 0,18...0,62 0,030 0,030
R260
рідкий 0,62...0,80 0,70...1,20 0,15...0,58 0,025 0,025
твердий 0,60...0,82 0,65...1,25 0,13...0,60 0,030 0,030
R260Mn
рідкий 0,55...0,75 1,30...1,70 0,15...0,60 0,025 0,025
твердий 0,53...0,77 1,25...1,75 0,13...0,62 0,030 0,030
R320Cr
рідкий 0,60...0,80 0,80...1,20 0,50...1,10 0,020 0,025
твердий 0,58...0,82 0,75...1,25 0,48...1,12 0,025 0,030
R350НТ
рідкий 0,72...0,80 0,70...1,20 0,15...0,58 0,020 0,025
твердий 0,70...0,82 0,65...1,25 0,13...0,60 0,025 0,030
R350LНТ
рідкий 0,72...0,80 0,70...1,20 0,15...0,58 0,020 0,025
твердий 0,70...0,82 0,65...1,25 0,13...0,60 0,025 0,030
R370CrНТ
рідкий 0,70...0,82 0,70...1,10 0,40...1,00 0,020 0,020
твердий 0,68...0,84 0,65...1,15 0,38...1,02 0,025 0,025
R400НТ
рідкий 0,90...1,05 1,00...1,30 0,20...0,60 0,020 0,020
твердий 0,88...1,07 0,95...1,35 0,18...0,62 0,025 0,025
Закінчення табл. 3
Марка
сталі
Зразок
Хімічний склад, мас. %
10–4 % (ppm) мас. %
максимум
σв, МПа φ, %
Твердість
поверхні
кочення
рейки, HBCr Almax Vmax Nmax O H
R200
рідкий ≤0,15 0,004 0,030 0,009 20 3,0 – – –
твердий ≤0,15 0,004 0,030 0,010 20 3,0 680 14 200...240
R220
рідкий ≤0,15 0,004 0,030 0,009 20 3,0 – – –
твердий ≤0,15 0,004 0,030 0,010 20 3,0 770 12 220...260
R260
рідкий ≤0,15 0,004 0,030 0,009 20 2,5 – – –
твердий ≤0,15 0,004 0,030 0,010 20 2,5 880 10 260...300
R260Mn
рідкий ≤0,15 0,004 0,030 0,009 20 2,5 – – –
твердий ≤0,15 0,004 0,030 0,010 20 2,5 880 10 260...300
R320Cr
рідкий 0,080...1,20 0,004 0,18...0,20 0,009 20 2,5 – – –
твердий 0,75...1,25 0,004 0,030 0,010 20 2,5 1080 9 320...360
R350НТ
рідкий ≤0,15 0,004 0,030 0,009 20 2,5 – – –
твердий ≤0,15 0,004 0,030 0,010 20 2,5 1175 9 350...390
R350LНТ
рідкий ≤0,30 0,004 0,030 0,009 20 2,5 – – –
твердий ≤0,30 0,004 0,030 0,010 20 2,5 1175 9 350...390
R370CrНТ
рідкий 0,40...0,60 0,004 0,030 0,009 20 1,5 – – –
твердий 0,35...0,65 0,004 0,030 0,010 20 1,5 1280 9 370...410
R400НТ
рідкий ≤0,30 0,004 0,030 0,009 20 1,5 – – –
твердий ≤0,30 0,004 0,030 0,010 20 1,5 1280 9 400...440
31ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (131), 2018
ЭШП — 60
рейки серії THH370 (клас міцності на розрив —
1300 МПа) для роботи на важконавантажених за-
лізницях. У структурі цієї рейкової сталі міжплас-
тинчата відстань в перліті (МВП) є менш 0,2 мкм,
що забезпечується «онлайн» термообробкою. По-
ліпшення характеристик перлітових сталевих ре-
йок досягнуто переважно за рахунок зменшення
відстані між перлітними ламелями [8]. Оскільки
досягнуте зменшення МВП в THH370 наближаєть-
ся до теоретично можливої (0,1 мкм), то можна вва-
жати, що межу вдосконалення перлітових сталевих
рейок також вже практично досягнуто.
Загальновизнаними чинниками, що негативно
впливають на контактну втому кочення і знос, є
неметалеві включення і велика МВП. Прийнято
вважати, що зносостійкість рейкової сталі безпо-
середньо залежить від твердості і МВП. У той же
час, в роботі [9] встановлено, що присутність до-
евтектоїдного цементиту і розмір зерна аустеніту
також грають важливу роль в появі контактної вто-
ми кочення і зносу.
Позитивний вплив подрібнення структурних
складових і розвиненої комірчастої дислокаційної
структури на збільшення міцності і пластичності
показали полігонні випробування залізничних рейок
Р65 сталі бейнітного класу марки Е30ХГ2САФМ.
Інтенсивність бокового та вертикального зно-
су рейок зі сталі цієї марки на 10 і 23 % відпо-
відно менше в порівнянні з інтенсивністю зносу
об’ємно-загартованих рейок зі сталі марки Е76Ф.
Відзначимо, що отриманий ефект досягнуто при
зміні хімічного складу сталі і не може бути від-
несено тільки до рафінування структури, оскільки
сталь додатково легована хромом, азотом, ванаді-
єм і молібденом. Введення 0,07...0,08 % ванадію і
0,012...0,017 % азоту підвищило пластичні власти-
вості і ударну в’язкість сталі з високим вмістом
вуглецю, а також забезпечило підвищення опору
рейок крихкому руйнуванню [10].
В роботі [11] виконано дослідження ефектив-
ності мікролегування рейкової сталі карбонітри-
доутворюючими елементами і визначено кількіс-
ний взаємозв’язок параметрів мікроструктури і
механічних властивостей рейкової сталі. Вибрано
оптимальний склад рейкової сталі, мікролегованої
ванадієм. Запропоновано механізм, що пояснює
ефективний вплив ванадію на опір втомному руй-
нуванню рейкової сталі, який полягає в локально-
му підвищенні температури в зоні біля вершини
тріщини до значень, достатніх для виділення кар-
бонітридів ванадію, які перешкоджають зростан-
ню втомної тріщини.
Мікроструктура і поведінка при зносі в умо-
вах контактної втоми кочення п’яти бейнітних
сталей з низьким вмістом вуглецю і легуванням
молібденом і бором досліджено авторами роботи
[12]. Зносостійкість збільшувалася при наявності
в структурі сталі безкарбідного бейніту. Ступінь
вмісту цієї форми бейніту в мікроструктурі збіль-
шувалася при більш високому (з досліджених)
вмісті вуглецю і швидкості охолодження. Сталь з
вмістом 0,18 % С і 1,13 % Si в загартованому стані
показала таку ж поведінку при зносі, як і перлітні
рейки з загартованою голівкою 0,8 % С [13].
Придатність перлітних і бейнітних рейко-
вих сталей для використання на залізницях, де є
проблеми контактно-втомного руйнування при
коченні колеса, досліджували фахівці компанії
«Системтехник» [14]. Показано, що при правиль-
ному легуванні і контролі форми сульфідів, при-
родно тверда сталь без термообробки може бути
альтернативою рейкам із загартованою голівкою.
Бейнітні рейкові сталі можуть забезпечити баланс
між процесами зносу і контактної втоми втриму-
ючи їх розвиток на невисокому рівні. Результати
авторів роботи [14] також показують, що висо-
кохромиста сталь з середнім вмістом вуглецю і,
отже, значно більшою міцністю, забезпечує кращу
зносостійкість, ніж високомарганцовиста сталь з
нижчим вмістом вуглецю.
Експериментальні результати, що було проана-
лізовано за допомогою нейронних мереж, вказують
на те, що найважливішим фактором у подовженні
кількості циклів до початку утворення тріщини в
гіперевтектоїдних сталях є твердість, що досягну-
та шляхом збільшення швидкості охолодження від
температури гарячої прокатки, однак відповідні ле-
гуючі добавки можуть ще більше посилити ефект.
Більш тверді швидко охолоджені зразки демонстру-
ють менше пластичне течіння поверхні, ніж м’які
повільно охолоджені. Стосовно хімічного складу
було доведено, що для зміцнення фериту корисний
кремній, який знижує напруження несумісності з
цементитом і таким чином запобігає фрагментації
і розчиненню ламелі. Це вигідно, оскільки більш
глибоке розчинення цементиту виявлено в зразках
з меншою кількістю циклів до ініціювання тріщи-
ни для заданої швидкості охолодження. Зразки, що
містять ванадій, витримували довше і мали меншу
пластичну деформацію на поверхні, ніж ті, що не
мали аналогічної твердості [15].
Особливістю марочного складу всіх сталей за
російським стандартом є тотальне мікролегування
ванадієм, що пояснюється проявом позитивної дії
самого елементу і особливостями сировинної бази
виробництва. Ванадій використовують і в європей-
ських марках сталей, однак лише у разі легування
рейкової сталі хромом в кількості 0,75...1,25 %. В
інших марках його максимальний вміст обмежено
до 0,03 %.
Ще однією особливістю російського сортамен-
ту є наявність марок сталей з вмістом 0,01…0,02 %
32 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (131), 2018
ЭШП — 60
азоту. Це вже можна вважати легуванням азотом,
яке є доволі ефективним способом покращен-
ня міцності. Однак сталі, леговані азотом, при
зварювальному нагріві частково втрачають свої
властивості за рахунок випаровування і шов, що
утворюється, стає менш міцним ніж основний ме-
тал. Легування азотом також потребує введення до
складу сталі нітридоутворюючих елементів, серед
яких є ванадій, а також титан, вміст яких регламен-
товано в стандарті РФ. Відмінністю вимог ДСТУ
до складу рейкових сталей також є регламентація
добавок ванадію і титану, які створюють карбоніт-
ридне зміцнення сталі і стримують рост зерна при
нагріванні. В той же час сучасні тенденції пока-
зують застережне відношення до мікролегування
титаном, оскільки його нітриди мають огранену
форму і можуть провокувати утворення тріщин.
Відмітимо також, що у познаку марок сталі за
єропейським стандартом входять цифри, що показу-
ють нижню межу норми твердості поверхні катан-
ня рейки (за Брінеллем — HB), що вводить важливу
кореляцію між нормованими властивостями і хіміч-
ним складом. Рейкові сталі преміум класу сьогодні
мають твердість більше ніж 400 НВ, що є можливим
завдяки комплексу металургійних (в тому числі еко-
номного легування) та термообробних операцій.
Вимоги до вмісту газів, домішок і неметалевих
включень та пов’язані з ними особливості тех-
нології сталеплавильного виробництва. Суттє-
вим недоліком вітчизняного стандарту є те, що в
ньому не регламентовано загальну масову частку
кисню у сталі, яка не має перевищувати 0,0020 %
(20 частин на мільйон (далі ppm)) за сучасними
вимогами. В російському стандарті введено ще й
обмеження масової частки кисню в високоглино-
земних оксидних включеннях, що не повинна пе-
ревищувати 0,0010 % (10 ppm). Введення обме-
ження їх вмісту є ознакою відсутності присадок
алюмінію, що разом з необхідністю забезпечення
регламентованого на низькому рівні вмісту кисню
вимагає перегляду стереотипів, які склалися щодо
технології розкиснення.
Небажаність алюмінію як розкислювача давно
відома для високовуглецевих кордових і канатних
марок сталей. Виробники не тільки виключають
присадки алюмінію, але і уникають використан-
ня феросплавів з високим вмістом алюмінію [16,
17] і максимально застосовують можливості ва-
куум-вуглецевого розкислення. Аналогічні підхо-
ди є ефективними і при виплавці підшипникових
сталей, для яких характерним є контактно-втомне
руйнування [18], оскільки включення оксиду і ніт-
риду алюмінію чинять дуже шкідливий вплив.
Зазначимо добре відомий факт, що найбільш
повно вимогам щодо вмісту шкідливих домішок
та неметалевих включень задовільняють високо-
вуглецеві, зокрема підшипникові, сталі, що виро-
блено способами ЕШП та ВДП [19].
Проблема неметалевих включень оксиду алю-
мінію загострюється ще й тому, що вони схильні
до агломерування з утворенням великих агрегатів,
які провокують утворення тріщин. В той же час
власний досвід показує можливість глибокого роз-
кислення сталей близьких за вмістом вуглецю [20,
21] з максимальним використанням вакуум-вугле-
цевого і прецизного фінального розкислення при-
садками сілікокальцію (феррокальцію). Анало-
гічні висновки зроблено в роботі [22], результати
якої показують, що розкислення без використання
алюмінію дозволяє одержати загальний вміст кис-
ню в сталі нижче 20 ppm, що відповідає вимогам
чистої рейкової сталі.
За даними роботи [23] вміст кисню у залізничній
сталі мінімальний (5 ppm) при розкисленні карбі-
дом кальцію (CaC2), що вводять у метал в конверто-
рі. Коли метал розкислюють за допомогою сталево-
го дроту, наповненого кальцієм або силікокальцієм,
вміст кисню у рейковій сталі становить приблизно
8 та 11 ppm відповідно. Порівняння різних проце-
сів розкислення залізничної сталі в умовах ВАТ
«НТМК» показує, що обмеження вмісту алюмінію
(не більше 30 ppm ) або використання дроту з на-
повнювачем із карбіду кальцію або кальцію є більш
ефективним, ніж використання дроту заповненого
силікокальцієм [23].
В той же час автори роботи [24] показали, що
при вмісті кисню менш ніж 25 ppm в рейковій ста-
лі знаходять переважно крихкодеформовані оксидні
включення типу СаОАl203, які є більш небезпечними
з точки зору утворення контактно-втомних дефектів
в процесі експлуатації рейок ніж деформовані сілі-
кати, що знаходять при більшому вмісті кисню. При
вмісті кисню понад 40 ppm загальна забрудненість
сталі зростає до другого балу і неметалеві включен-
ня представлені переважно сілікатами.
Тож, високий вміст алюмінію, що його зараз
регламентує вітчизняний стандарт, слід замінити
на максимально допустимий його рівень, що не
має перевищувати 40 ppm, як це рекомендовано
європейським стандартом, оскільки за таких умов
забезпечується низька забрудненість сталі немета-
левими включеннями і залишається гнучкість тех-
нології розкислення для досягнення формування
включень сприятливої морфології.
Про застарілість технічних умов на рейки свід-
чить і те, що не регламентується вміст водню, а
лише вказано, що: «Технологія виготовляння рейок
повинна гарантувати відсутність в них флокенів»
і, крім того, пропонується використовувати про-
тифлокенове оброблення, яке сьогодні є зайвим за
умови забезпечення відповідного рівня водню в
33ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (131), 2018
ЭШП — 60
рідкій сталі. Заданий в сучасних стандартах рівень
водню не повинен перевищувати 1,5…3,0 ppm,
причому для сталей підвищенної міцності вимоги є
більш жорсткими. Тобто, для одержання рейок ви-
сокої якості необхідним є використання технологій
та обладнання вакуумної обробки сталі. Причому
згадане раніш вакуум-вуглецеве розкислення сталі
без присадок сильних розкислювачів дає додаткове
зниження вмісту водню при вакуумуванні, оскіль-
ки відбувається його перехід в пухирі СО, що утво-
рюються при цьому. Більш того, вакуумування з
одночасним вакуум-вуглецевим розкисленням доз-
воляє скоріше досягти бажаного рівня водню, що
підвищує економічність обробки [20].
Вимоги до вмісту сірки, фосфору і кольорових
металів також стають жорсткішими [25], оскільки
вони негативно впливають на циклічну міцність
сталі і тут так само слід керуватися найкращими
зразками. Відмітимо, що знефосфорення нижче
певної границі є технічно складним і витратним,
а глибоке знесірчення веде до зниження здатності
металу рейок до механічної обробки (шліфуван-
ня), яка є частиною процедур підтримання задо-
вільного стану залізничної колії.
Таким чином, чистоту металу за вмістом газів
та неметалевих включень в традиційному стале-
плавильному циклі визначають операції вакуу-
мування і розкислення, технологію яких має бути
оптимізовано за кількістю та складом присадок
розкислювачів, що додають, тривалістю та інтен-
сивністю перемішування при продувці в ковші,
здатністю шлаку асимілювати неметалеві вклю-
чення. Важливою є і організація процесу розли-
вання, оскільки необхідно запобігти вторинному
окисленню металу, сформувати бездефектну по-
верхневу кірку і виключити усадку в центральній
зоні, що в максимальному ступені реалізується
при використанні електрошлакового переплаву.
Вимоги до макроструктури рейкового металу.
Важливим кроком вперед в європейському стан-
дарті є детальний опис ознак для бракування за
макроструктурою і наведення еталонних пере-
різів рейок з описаними особливостями недолі-
ків макроструктури. Російський і вітчизняний
стандарти навпаки не приділяють належної уваги
макроструктурі металу рейок. Так в ДСТУ вказано
тільки, що: «…У рейках не допускають розшару-
вання (залишки усадкової раковини і підусадкової
крихкості), внутрішніх тріщин, плямисту ліквацію,
темні і світлі кірочки, чужорідні неметалеві і шла-
кові вкраплення», що не дає необхідної деталізації і
може допускати різночитання при прийомці рейок.
В європейському стандарті (в оригіналі це та-
блиця D.1. Дефектуючі вади сірчаних відбитків)
перелічено можливі недоліки структури (за сірча-
ними відбитками) і їх розмежування на припустимі
і неприпустимі, та надано еталонні фото вказаних
структур. Неприпустимими визнано такі дефекти як:
негативна сегрегація в ободі; підповерхневі пухирі;
подвійна позитивна і центральна сегрегація в шийці,
яка поширюється на головку та підошву.
Зрозуміло, що рівень вираження макросе-
грегації знаходиться в прямій кореляції з умова-
ми тверднення сталі та вмістом малорозчинних
компонентів та домішок. Тому, щоб гарантувати
низький рівень сегрегаційних дефектів, необхідно
обмежувати вміст домішок (як це пропонується в
сучасних стандартах), що ліквують, і забезпечу-
вати сприятливі умови тверднення сталі (висока
швидкість тверднення, мала двофазна зона, збере-
ження підживлення усадки тощо).
З точки зору одержання зливків металу з мі-
німальною сегрегацією найкращим визнаним
способом сьогодні є використання переплавних
процесів спеціальної електрометалургії, зокрема
електрошлакового переплаву.
Висока якість структури зливку, що форму-
ється при класичному ЕШП, можлива тільки за
умови невеликої продуктивності процесу, що зро-
зуміло веде до високої собівартості металу й в по-
передні роки не дозволяло використовувати ЕШП
для виробництва рейок в промислових масштабах.
Однак вже зараз авторами цієї роботи розробле-
но, впроваджено у виробництво і продовжується
вдосконалення процесів як з використанням попе-
реднього підігріву електроду для зниження втрат
електроенергії на його плавлення і зменшення
перегріву металу, так і з використанням рідкого
металу замість електроду, що дозволяє сутттєво
збільшити енергоефективність виробництва про-
дукції зі збереженням її високої якості.
В разі використання нових підходів до вдоско-
налення технології та обладнання електрошлако-
вого переплаву особливості процесу можуть бути
повернені на його користь і в наступному повідом-
ленні буде розглянуто можливі варіанти реалізації
процесів електрошлакового переплаву з рідким
металом та так званого «ремануфакчуринга», що
дозволяють зробити використання ЕШП доціль-
ним для виробництва рейок високої якості.
Тенденції покращення сортаменту і якості рейок.
Таким чином, можна виділити наступні тенденції
змінення складу рейкових сталей:
для швидкісних і важконавантажених колій за-
лізничники повинні використовувати рейкові сталі
більшої міцності, якої досягають переважно за ра-
хунок підвищення вмісту вуглецю (заевтектоїдні
(гіперевтектоїдні)), а не інших легуючих елементів;
рейкові сталі з підвищеними експлуатаційни-
ми характеристиками мають більшу чистоту за
34 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (131), 2018
ЭШП — 60
вмістом кисню та неметалевих включень, морфо-
логія яких є важливою для попередження контак-
тно-втомних пошкоджень;
вводити більш жорсткі обмеження вмісту фос-
фору, сірки та кольорових металів;
надважливою ланкою забезпечення властивос-
тей рейок є термічна обробка (якої ми не торка-
лись в цьому дослідженні), тож будь-яка новація
або зміна складу рейкової сталі має бути тісно
узгоджено з технологією її виробництва.
Відповідно до порівняння проведеного наши-
ми попередниками [26, 27] та висновків власного
аналізу нормативних документів, можна зроби-
ти висновок, що вимоги вітчизняного стандарту
ДСТУ 4344:2004 за показниками якості металу і
механічними властивостями є нижчими за такі в
розглянутих аналогах за наступними позиціями:
не передбачено кваліфікаційних випробувань ре-
йок (визначення в’язкості руйнування, статичної та
циклічної тріщиностійкості), характеристик втоми,
залишкової напруги в підошві рейок тощо), що не
дозволяє гарантувати експлуатаційні показники;
максимальна довжина рейок регламентується
25-ма метрами, що є недостатнім для сучасних
залізниць, тому бажано передбачити виробництво
рейок довжиною 100...150 м і прописати вимоги
до їх якості;
значно нижчими є вимоги до вмісту сірки,
фосфору, кольорових металів, не регламентується
допустимий вміст кисню (в тому числі в немета-
левих включеннях) і алюмінію, а також водню у
рейкових сталях і відповідно не визначено методи
їх контролю.
Для підвищення якості рейок, що мають випу-
скатися в Україні, необхідно провести гармоніза-
цію вітчизняного стандарту ДСТУ 4344:2004 з єв-
ропейським стандартом EN 13674-1:2003+А1:2007
на рейки широкої колії, що дозволило б металур-
гам забезпечити потреби «Укрзалізниці» у високо-
якісних рейках та конкурувати на світовому ринку.
З цією метою слід виконати низку модерніза-
ційних та організаційних заходів для забезпечення
відповідності технології виготовлення сучасним
вимогам і повного циклу випробувань рейок:
виконати комплекс інжинірингових робіт з ауди-
ту та стандартизації окремих ланок і навскрізної тех-
нології виробництва (виплавки, позапічної обробки,
розливки, прокатки та термообробки) рейкових ста-
лей (найбільш придатними для цього є металургійні
комбінати ПАТ «Азовсталь» і ПАТ «Дніпровський
меткомбінат»), щоб забезпечити стабільний гаран-
тований рівень якості і властивостей сучасних рей-
кових сталей, що будуть виготовлятися;
відпрацювати технології розкислення рейко-
вої сталі без використання алюмінію на базі ва-
куум-вуглецевого розкислення для забезпечен-
ня вимог до вмісту кисню в рейковому металі, а
також розробити заходи ефективного видалення
водню з рідкої рейкової сталі;
провести реконструкцію існуючого або іні-
ціювати будівництво нового рейкобалкового
стану, щоб мати можливість прокатувати рейки
120…150 м завдовжки. В якості альтернативи
можна розглянути доцільність використання сти-
кового зварення більш коротких рейок в 100-ме-
трові в пристосованих промислових умовах з ор-
ганізацією ефективної локальної термообробки
стикових з’єднань для забезпечення їх рівноміц-
ності основному металу рейок;
розробити регламенти кваліфікаційних випро-
бувань рейок; кваліфікаційні випробування по-
винні проводитися щонайменше один раз на п’ять
років, а також при суттєвих змінах технології за-
водів, що виробляють рейки; додаткові випробу-
вання на залишкові напруги слід проводити на всі
типи сталевих рейок кожні два роки максимум,
оскільки рівень повздовжніх напруг деформації в
рейках може досягати 250 МПа.
Попередньо кваліфікаційний іспит має місти-
ти випробування наступних показників: в’язкість
руйнування; швидкість підростання втомних трі-
щин; випробування на витривалість; залишкові
напруги в підошві рейок; відхилення центральної
лінії; міцність на розрив і подовження; сегрегація;
інші кваліфікаційні вимоги [27] та визначити клю-
чові сертифіковані лабораторії для їх проведення;
виконати аудит і за необхідності вдосконалити ме-
тоди неруйнівного і автоматичного контролю яко-
сті залізничних рейок.
Безумовно, що одним із стимулів позитивних
змін і орієнтиром на сучасні найкращі зразки для
забезпечення високої якості і конкурентоспромож-
ності нових рейок має стати науково обгрунтова-
ний Державний стандарт на магістральні рейки,
що має відображати сучасні тенденції забезпе-
чення і покращення їх якості. Зокрема, виділення
і обгрунтування прогресивних вимог до рейкових
сталей, а також визначення технічних і техноло-
гічних можливостей їх забезпечення є важливою
умовою завчасної підготовки виробництва до ви-
пуску високоякісної продукції. Фахівці залізниці
і металургії сьогодні вважають, що методи по-
ліпшення чистоти і властивостей сталей для за-
лізничних рейок в традиційному металургійному
циклі практично вичерпано. Тому доцільно роз-
глянути можливості, які дасть використання елек-
трошлакових технологій, продукція яких гарантує
одержання щільного металу рафінованого складу
та структури з мінімальними проявами сегрегації
і формування неметалевих включень сприятливої
морфології, що має покращити експлуатаційні
властивості рейок.
35ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (131), 2018
ЭШП — 60
Висновки
1. Підвищення строку служби рейок досягають
збільшенням їх довжини (100…150 м), вдоскона-
ленням технології металургійного виробництва
(забезпечення сталої якості, мінімум відхилень
складу і шкідливих домішок, розробки нових
марок рейок з підвищеним вмістом вуглецю та
мікролегуванням, забезпеченням ефективної
термообробки для одержання сприятливої мікро-
структури тощо).
2. Сучасні тенденції змінення складу рейкових
сталей наступні:
для швидкісних і важконавантажених колій за-
лізничники використовують рейкові сталі більшої
міцності, якої досягають перш за все за рахунок під-
вищення вмісту вуглецю (заевтектоїдні (гіперектек-
тоїдні)), а не інших легуючих елементів;
рейкові сталі з підвищеними експлуатаційними
характеристиками мають більшу чистоту за вміс-
том газів: кисню (і, відповідно, оксидних немета-
левих включень), водню і азоту (за виключенням
марок з карбонитридним зміцненням);
суттєве зниження вмісту алюмінію, що поряд з
вимогою до низького вмісту кисню потребує пере-
гляду технології розкиснення з відмовою від при-
садок алюмінію, щоб запобігти утворенню алюмі-
натів, що можуть провокувати тріщини;
більш жорсткі обмеження вмісту фосфору та
сірки.
3. Суттєвою ланкою забезпечення властивостей
рейок є зміна складу рейкової сталі, що має бути
тісно узгоджено з технологією термічної обробки.
4. Вимоги вітчизняного стандарту ДСТУ
4344:2004 за показниками якості металу і меха-
нічними властивостями є нижчими за такі в єв-
ропейському EN 13674-1:2003+А1:2007 і росій-
ському аналогах. Тому, щоб зробити вітчизняний
стандарт дієвим інструментом підвищення якості
рейок, що будуть випускати в Україні, необхідно
провести його гармонізацію з європейським стан-
дартом на рейки широкої колії, що дозволило би
вітчизняному виробникові забезпечити потребу
Укрзалізниці та конкурувати на світовому ринку.
5. Необхідно створити сертифікаційний базис,
комплекс інжинірингових робіт з аудиту та стан-
дартизації окремих ланок і розробки на основі
кращих аналогів проекту навскрізної технології
виробництва рейкових сталей, щоб забезпечити
з самого початку стабільний гарантований рівень
їх якості і властивостей: відпрацювати технології
розкислення рейкової сталі без використання алю-
мінію на базі вакуум-вуглецевого розкислення для
забезпечення вимог до вмісту кисню і водню.
6. Зважаючи на те, що залізничники і металур-
ги сьогодні вважають, що методи поліпшення чи-
стоти і властивостей сталей для залізничних рейок
в традиційному металургійному циклі практично
вичерпано, доцільно розглянути можливості, які
дасть використання електрошлакових технологій.
Список літератури/references
1. (2007) Railway applications–track–rail. Pt 1: Vignole rail-
way rails 46 kg/m and above. EN 13674-1:2003+А1:2007.
2. Vitez, I., Oruč, M., Krumes, D., Kladarić, I. (2007) Damage
to railway rails caused by exploitation. Metalurgija, 46(2),
123–128.
3. (2005) Steels: Processing, structure, and performance
(#05140G. Сhapt. 15. High-carbon steels: Fully pearlitic mi-
crostructures and applications. ASM International. https://
www.asminternational.org/documents/10192/1849770/Chap-
ter_15_WEB.pdf
4. https://www.voestalpine.com/schienen/static/sites/schienen/.
downloads/Definitive_guidelines_on_the_use_of_dif-
ferent_rail_grades_xINNOTRACK_deliverable_report_
D4._1.5GLx_nur_in_Englisch_verfuegbarx.pdf
5. Conventional rails of road-gage railways. General speci-
fications. DSTU 4344:2004. Kyiv, Derzhspozhyvstandart
Ukrainy [in Ukrainian].
6. (2014) Railway rails. General specifications. GOST R 51 685–
2013 [in Russian].
7. Saeki, K., Iwano, K. (2013) Progress and prospects of rail for
railroads Nippon Steel & Sumitomo Metal. Technical Report,
105, 21–25.
8. Girsch, G., Keichel, J., Gehrmann R. et al. (2009) Advanced
rail steels for heavy haul application-track performance and
weldability. In: Proc. of 9th Int. Heavy Haul Conf. (Shanghai,
China, June 22–25, 2009), 171–178.
9. Ordonez, R., Garcsal, C. I., Kalay, S., Deardo, J. (2010) De-
velopment of high performance steels for rail. In: Proc. of
Joint Rail Conf. 2010, 1 (Urbana, Illinois, USA, April 27–29,
2010), 129–133.
10. Dementiev, V.P., Korneva, L.V., Serpiyanov, A.I. et al. (2007)
Technology of production and exploitation of experimental
rails NKMK on East Siberian Railway. In: Proc. of All-Rus-
sian Sci.-Pract. Conf. on Problems and Prospects of Research,
Design, Construction and Exploitation of Russian Railways
(10–11 October 2007, Irkutsk), Vol. 1, 29–34 [in Russian].
11. Pan, A.V. Development and implementation of new technolo-
gies for current and prospective production of rails: Syn. of
Thesis for Dr. of Techn. Sci. Degree. Moscow [in Russian].
12. Jin, N., Clayton, P. (1997) Effect of microstructure on roll-
ing/sliding wear of low carbon bainitic steels. Wear, 202(2),
202–207.
13. Marais, J. J., Mistry, K. C. (2003) Rail integrity management
by means of ultrasonic testing. Fatigue & Fract. of Eng. Mat.
& Struct., 26(10), 931–938.
14. Mädler, K., Zoll, A., Heyder, R., Brehmer, M. Rail materi-
als — alternatives and limits. www.railway-research.org.
sl.3.4.1.pdf
15. Solano-Alvarez, W., Peet, M.J., Pickering, E.J. et al. (2017)
Synchrotron and neural network analysis of the influence of
composition and heat treatment on the rolling contact fatigue
of hypereutectoid pearlitic steels. Mater. Sci. and Engin., 707,
259–269.
16. Sychkov, A.B., Zhigarev, M.A., Perchatkin, A.V. et al. (2006)
High-carbon rod from steel with higher chromium content.
Metallurg, 4, 59–62 [in Russian].
17. Zazyan, A.S. (2006) Regulation of amount and composition
of nonmetallic inclusions during performance of out-of-fur-
nace treatment of high-carbon steel. Chyorn. Metallurgiya,
10, 40–44 [in Russian].
36 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (131), 2018
ЭШП — 60
18. (2017) Advantages of Si deoxidation of bearing steels for
steel cleanness and for composition and morphology of non-
metallic inclusions. Bearing steel technologies. Ed. by J. M.
Beswick. Vol. 11: Progress in steel technologies and bearing
steel quality assurance. ASTM STP1600, ASTM Internation-
al, West Conshohocken, PA, 48–62.
19. Gurchenko, P.S., Solonovich, A.A. (2015) Prospects of appli-
cation of carbon steels for bearings and gears with strength-
ened by controlled volumetric-surface quenching from induc-
tion heating. Litio i Metallurgiya, 1, 91–97 [in Russian].
20. Tyagny, V.V., Stovpchenko, A.P., Grishchenko, Yu.N. et al.
(2007) Increase in efficiency of metal degassing for railway
wheels. Stal, 8, 30–33 [in Russian].
21. Projdak, Yu.S., Stovpchenko, A.P., Kamkina, L.V. et al. (2008)
Experimental investigation of gas saturation of high-strength
rope steel in out-of-furnace treatment process. In: Nowe tech-
nologie i osiagniecia w metalurgii i inzynerii materialowej.
Chestochowa, Wydawnictwo Politechniki Czestochwskiej,
360–363.
22. Wei Wu, Liu Liu (2008) Application of Al-free deoxidizer in
rail steel manufacture. J. of University of Science and Technol-
ogy Beijing, Mineral, Metallurgy, Material, 15(5), 534–537.
23. Garber, A.K., Arsenikin, A.M., Grigorovich, K.V. et al. (2008)
Analysis different technology variants for rail steel deoxida-
tion in OSJC NTMK. Elektrometallurgiya, 10, 3–7 [in Rus-
sian].
24. Kozurev, Z.A., Protopopov, E.V., Aizatylov, R.C., Boikov,
D.V. New production technology of rail steel. Izvestiya. Chy-
orn. Metallurgiya, 2012; 55(2), 25–29 [in Russian]. DOI:
10.17073/0368-0797-2012-2-25-29.
25. http://www.indexbox.ru/news/rossijskie-relsy-vytesnyayut-
import/2016: Index box
26. Rudyuk, O., Pykhtin, Ya., Ivanysenko, L., Bezpoyasova, A.
(2013) Analysis of requirements of standards for main-line
railway rails. Standartyzatsiya, Sertyfikatsiya, Yakist, 5, 3–8
[in Ukrainian].
27. Sladojević, B. et al. (2011) New requirements for the quality
of steel rails. Metalurgija-MJoM, 17(4), 213–219.
СОВРЕМЕННЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ СТАЛИ И ВОЗМОЖНОСТИ эшП (Обзор).
Сообщение 2. Требования стандартов к химическому составу стали
для железнодорожных рельсов магистральных путей
Л. Б. Медовар, А. П. Стовпченко, А. А. Полишко, Д. А. Коломиец, Е. А. Педченко, В. А. Зайцев
Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины.
03150, г. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Сделано сравнение отечественного стандарта на железнодорожные рельсы и современных зарубежных. Пока-
зано, что в Украине требования к железнодорожным рельсам значительно мягче по сравнению с зарубежными
и не обеспечивают современного уровня их качества. Проанализирована связь современных металлургических
технологий производства рельсов и их качества, в частности возможности использования вакуум-углеродно-
го раскисления рельсовой стали и отказа от раскисления алюминием. Показана целесообразность разработки
нового стандарта Украины на железнодорожные рельсы и возможность использования электрошлакового пере-
плава для рельсов высокого качества. Библиогр. 27, табл. 3.
К л ю ч е в ы е с л о в а : железнодорожные рельсы; рельсовые стали; бейнитные; перлитные; гиперэвтек-
тоидные; вакуум-углеродное раскисление; макроструктура; электрошлаковый переплав; стандарт
Modern raIl steels. applIcatIon of esr (review). Information 2.
Requirements of standards to chemical composition of steels for railway rails of main-line tracks
l.B. Medovar, a.p. stovpchenko, a.a. polishko, d.a. Kolomiets, e.a. pedchenko, v.a. Zaitsev
E.O. Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine.
11 Kazimir Malevich Str., 03150, Kyiv, Ukraine. E-mail: office@paton.kiev.ua
The comparison of national standard on railway rails and modern foreign ones is made. It is shown that requirements
in Ukraine to the railway rails are less strict as compared with foreign ones and do not provide the updated level of
their quality. The relation of present metallurgical technologies of rail production and their quality, in particular, the
feasibility of applying the vacuum-carbon deoxidation of rail steel and refuse from aluminium deoxidation, is analyzed.
The need in the development of new standard of Ukraine for the railway rails and opportunity of electroslag remelting
application for the high-quality rails are shown. Ref. 27, Tabl. 3.
K e y w o r d s : railway rails; rail steels; bainite; pearlite; hypereutectoid; vacuum-carbon deoxidation; deoxidation;
macrostructure; electroslag remelting; standard
Надійшла 02.05.2018
|