Перспективная технология производства рельсов для высокоскоростного и тяжеловесного движения

摘要

Расширение полигона скоростного движения пассажирских поездов со скоростью до 200-250 км/ч, строительство высокоскоростных магистралей для движения со скоростью до 400 км/ч, организация тяжеловесного движения на основных направлениях сети Российских железных дорог предполагают внедрение в эксплуатацию рельсов нового поколения, изготовленных с применением инновационных методов и технологий. Приведены технические требования к прямолинейности и точности выполнения профиля рельсов для скоростного и высокоскоростного движения. На основе накопленного за последние 50 лет опыта оценки структуры металлической матрицы и эксплуатационной стойкости железнодорожных рельсов сформулированы требования к структуре и остаточным напряжениям для наибольшего повышения их ресурса. Предложено перейти от схемы производства рельсовых плетей длиной 800м "закалка 25- или 100-метровых рельсов - холодная правка - сварка-локальная термическая обработка сварных швов" к схеме "холодная правка горячекатаных рельсов длиной 100 м – сварка - термическая обработка плетей по всей длине". Новая схема производства рельсовых плетей позволит: получить благоприятную эпюру остаточных напряжений в головке рельсов; уменьшить длину мягких участков с пониженным сопротивлением износу и смятию в зонах сварного шва от 60 до б мм, что исключит возникновение в этих местах неровностей и повышенного динамического воздействия колес подвижного состава; повысить ударную вязкость, трещиностойкость и критический размер усталостных трещин по сравнению с закалкой с прокатного нагрева. Технологически получение требуемого структурного состояния при термической обработке рельса достигается последовательным объемным индукционным нагревом каждого поперечного сечения обрабатываемого рельса, включая сварные швы, и последующим охлаждением таким образом, чтобы получито в результате мелкодисперсную структуру сорбита в поверхностном слое головки на глубине до 20 мм. Прямолинейность рельсов сохраняется за счет контролируемого охлаждения подошвы. Разработанный способ регулирования влажности охлаждающего воздуха позволил за счет повышения скорости охлаждения воздушного потока отказаться от легирования рельсовых сталей хромом, что повышает экономическую эффективность процесса. Полученные рельсовые плети с термической обработкой должны обеспечивать при условии проведения периодического профилактического шлифования или фрезерования межремонтный эксплуатационный ресурс не менее 1500 - 2000 млн т брутто.