Научная статья на тему 'Рельсы повышенной эксплуатационной стойкости для Сибири'

Рельсы повышенной эксплуатационной стойкости для Сибири Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
167
22
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Дементьев Валерий Петрович, Корнева Лариса Викторовна, Серпиянов Андрей Иванович, Черняк Саул Самуилович, Поздеев Владимир Николаевич

Представлены результаты работы по изысканию оптимального химического состава и корректировке технологического процесса изготовления рельсов для повышения их эксплуатационной стойкости в условиях Сибири и Крайнего Севера. Приведены результаты полигонных испытаний рельсов, с дополнительным модифицированием рельсовой стали хромом, ванадием, ниобием, бором, щелочноземельными и редкоземельными металлами(ЩЗМи РЗМ), в условиях ВСЖД, на перевальном участке Иркутск-Слюдянка, характеризующемся затяжными подъемами и спусками (от 4 % до 25 %) и с большим количеством кривых малого радиуса (менее 300 м 12%, более 300 м 38,5% ).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Дементьев Валерий Петрович, Корнева Лариса Викторовна, Серпиянов Андрей Иванович, Черняк Саул Самуилович, Поздеев Владимир Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Рельсы повышенной эксплуатационной стойкости для Сибири»

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ДементьевВ.П., КорневаЛ.В., Серпиянов А.И., УДК621.7.93.001.5 Черняк С.С., Поздеев В.Н., Тужилина Л.В., Фалько Н.В.

РЕЛЬСЫ ПОВЫШЕННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ДЛЯ СИБИРИ_

Одной из важнейших задач повышения эксплуатационной стойкости рельсов в условиях Сибири и Крайнего Севера, является разработка оптимальной технологии изготовления рельсов, обеспечивающих надежность и долговечность в экстремальных условиях Сибири и Севера. ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат» совместно с Иркутским государственным университетом путей сообщения и Восточно-Сибирской железной дорогой (ВСЖД), проводят работы по изысканию оптимального химического состава и корректировке технологического процесса. В ходе работы были изготовлены и опробованы рельсы с дополнительным модифицированием рельсовой стали хромом, ванадием, ниобием, бором, щелочноземельными и редкоземельными металлами (ЩЗМ и РЗМ).

Полигонные испытания рельсов на износостойкость проводились в условиях ВСЖД, на перевальном участке Иркутск-Слюдянка, который, характеризуется затяжными подъемами и спусками (от 4 °/°° до 25 °/00) с большим количеством кривых малого радиуса (менее 300 м - 12%, более 300 м - 38,5% ).

Изменение технологического процесса производства стали, заключающееся в переходе на электродуговые печи, в комплексе с непрерывной разливкой стали, значительно улучшает структуру, комплекс механических (средние показатели: ств = 1310 МПа, ст0,2 = 980 МПа, 5-12%, у = 35%, KCU = 0,43 МДж/м2 ( + 20°С), KCU = 0,30 МДж/м2 до 60°С) и эксплуатационных свойств.

За последние 10 лет ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат» на ВСЖД отгрузил более 40 тонн опытных рельсов различной модификации: СВ-термоупрочнен-ные из мартеновской стали повышенной чистоты по неметаллическим включениям,

кальцийсодержащие, легированные ванадием; НМ рельсы низкотемпературной надежности из мартеновской стали, микролегированной ванадием и ниобием; НЭ рельсы низкотемпературной надежности из электростали, микролегированной ванадием и ниобием; К - 14 (Э) - рельсы из электростали, раскисленной силикокальци-ем и силикомарганцем, микролегированной ванадием с непрерывной разливной стали.

Проведены наблюдения на дороге по определению низкотемпературной надежности и уменьшению удельного бокового износа опытных рельсов шифров НЭ, М, СВ, Э и Р65-к, что по сравнению с другими рельсами удельный боковой износ в кривых радиусом менее 350 м, рельсов Р65-к на 1 млн. т км брутто составляет 0,058 мм, рельсах шифра НЭ -0,088 мм на 1 млн. т км/бр., в рельсах шифра СВ, М, Э, ЭЛ, Моп - 0,118 мм на 1 млн. т км/бр. Проведенные наблюдения показали, что рельсы шифра Р65-к более износостойкие, чем рельсы других шифров М, МЭ, Л, ЭЛ, поэтому дальнейшее исследование проводятся по рельсам шифра НЭ и Р65-к.

Согласно ТУ Р65-к, рельсы из электростали, повышенной износостойкости и контактной выносливости, термоупрочненные по всей длине, предназначены для укладки в наружные нити кривых радиусом 650 м и менее. Всего поступило на дорогу в 2003-2006 годах 193 рельса.

Выход рельсов Р65-к по дефектам не наблюдался. В пути лежат 81 рельс. Рельсы сняты со средним боковым износом 13,3 мм и средним пропущенным тоннажем 196,3 млн. т км брутто, данные обмеров приведены в табл.1.

Рельсы Р65-к, в настоящее время лежат в кривых по дистанции пути на участке Иркутск-Слюдянка и по Чунской дистанции на участке Таргиз-Кешево. С 2003 года на дорогу поступают новые рельсы из электро-

МЕХАНИКА. ТРАНСПОРТ. МАШИНОСТРОЕНИЕ

0

Табл.1

Износостойкость опытных железнодорожных рельсов.

ПЧ Перегон Грузонапряженность млн т км бр в год Путь Кривая, км ПК Радиус Количес тво уложенных рельсов Р65-к Дата укладки Сняты Рельсы

С боковым износом, мм С пропущен. тоннажем, млн. т км бр.

8 Глубокая-Андрианов ская 107,5 2 5263пкЗ + 22- пк8 + 26 307 20 2.11.04г 12 171,3

5272пкЗ + 47-пк8 + 16 394 13 1.08.03г 10,2 172,4

9 Ангасолка-Слюдянка 107,5 2 5299пк5 + 70-пк7 + 90 319 9 4.07.03г 13,6 194,4

5300пк6 + 68-5301пк1+83 310 18 4.07.03г 13,2 194,4

10 Слюдянка-Утулик 104,1 5315пк9 + 46-5316пкЗ + 48 314 19 4.07.03г 14.6 224,6

5316пкЗ + 65 5316пк6 + 91 300 12 15.07.03г 15 211,3

5316пк9-5317пк2 + 31 304 21 1.07.03 14,4 205,7

стали шифра НЭ. Сравнение качественных характеристик рельсов Р-65к с рельсами шифра НЭ представлено в табл. 2.

Средний удельный боковой износ в кривых с рельсами Р65-к составил -0,058 мм/млн. т км бр., а в рельсах НЭ- 0,088 мм/млн. т км бр.

Для расчетов был принят участок Иркутск - Слюдянка: по 2 пути средняя грузонапряженность составляет -106,8 млн. т. брутто. За год прирост бокового износа составляет в рельсах:

Р65-к - 0,058x106,8-6,19 мм; НЭ -0,088x65,3 = 9,57 мм; срок службы рельсов, т.е. до достижения ими бокового износа 18 мм, составит: Р65-к - 18/6,19 = 2,9 года; НЭ - 18/9,57 = 1,9 года.

Таким образом, срок службы рельсов Р65-к увеличивается по сравнению с рельсами НЭ на (2,9-1,9) = 1 годили 12 месяцев; затраты на смену рельсов НЭ — 5,534,8/1,9 = 2913,05 тыс. руб.; затраты на смену рельсов Р65-к — 5,534,8/2,9= 1908,55 тыс. руб.

Экономический эффект от внедрения опытных рельсов Р65-к на 1 км в год составил 1005 тыс. рублей, всего 191 рельс или 4 км 775м. Экономический эффект от внедрения опытных рельсов Р65-к составил 4 млн. 798 тыс. рублей.

Ремонт пути выполняется в основном по главному ходу новыми рельсами, а по Северному направлению — старогодными рельсами. Средняя грузонапряженность по главному ходу (1 и 2 пути) составляет - 65,3 млн. т. км брутто. За год прирост бокового износа соста-

вит в рельсах: Р65-к -0,058x65,3 = 3,8 мм; НЭ -

0.088.65,3 = 5,7мм; срок службы рельсов, т.е. до достижения ими бокового износа 18 мм -определяется для Р65-К - 18/3,8 = 4,7 года; НЭ -18/5,7 = 3,2 года. Следовательно, срок службы рельсов Р65-к увеличивается по сравнению с рельсами НЭ на 4,7-3,2=1,5 года или на 18 месяцев; затраты на смену рельсов НЭ -5,534,8/3,2=1729,6 тыс. руб.; затраты на смену рельсов Р65-к - 5,534,8/4,7=1177,6 тыс. руб. В целом экономический эффект от внедрения опытных рельсов Р65-к на 1 км в год составляет 552 тыс. руб.

Учитывая ежегодную смену на дороге новыми рельсами от 250 до 300 км, укладку в кривые по дороге 45% или 150 км, экономический эффект от внедрения опытных рельсов Р-65к в год на дороге составит 83 млн. рублей.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Дементьев В.П., Авдеев А.Н., Черняк С.С., Тужилина Л.В., Фалько Н.В. «Корреляционный анализ износостойкости опытных рельсов производства ОАО «НКМК» в условиях ВСЖД» // Научный журнал «Современные технологии» №4(12) ИрГУПС. 2006г. С.68-72.

2. Тужилина Л.В., Дементьев В.П., Поздеев В.Н., Фалько Н.В., Черняк С.С., Серпиянов А.И. «Опытные рельсы КМК на ВСЖД» // Труды V международного симпозиума по три6офатике. ИрГУПС. Иркутск. 2005. Том.1. С.138-142.

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Табл. 2.

Сравнительная ведомость наблюдаемых опытных кривых, на которых уложены опытные рельсы по

шифрам P65-к и НЭ.

Перегон, км, ПК Путь радиус Спуск -, подъем + Дата укладки Тип рельса Дата промера Грузонапряженность участка млн. т бр. в год Пропущенный тоннаж, млн. т км бр. Боковой износ, мм Удельный боковой износ, мм/млн.т км бр.

Иркутск-Пассажирский - Кая

5188пк2 + 76-5189пк 0 + 86 (13-35 зв) 15.06.06

1 338 -6,7 Лежат в пути Р65к 23.11.2006 49,7 23 1,41 0,061

Б-Луг - Расссха

523 пк5 + 65-5231пк2 + 34 2 229 + 9,8 8,6 27.09.05 НЭ 24.11.2006 107,5 129,2 12,63 0,098

Глубокая - Андреановская

5267 пк5 + 46-пк8 + 55 2 308 -7 11.01.05 НЭ 29.08.2006 107,5 175,2 15,1 1 0,087

Андреановская- Ангасолка

12,5/ 15,9 7.08.03

5274 пк6-пк9 + 22 1 294 Лежат в Р65к 08.12.2006 49,7 168,1 11,8 0,07

пути

5281 пк4 + 60 7 + 00(30-21 зв) 22.10.04

2 307 -15,9 Лежат в пути Р65к 28.11.2006 107,5 215 18 9,92 0,049

5283пк1+27- пк5 + 19 1 305 11,7 15.09.05 НЭ 28.11.2006 49,7 56,7 4,49 0,08

5283пк5 + 42- пк9 + 74 303 -10,2 13.09.04 НЭ 28.11.2006 49,7 108,1 9,19 0,085

Таргиз - Кешево

19.06.03

83,71 2 349 1 Лежат в пути Р65к 23.11.2006 23,5 4,52 0,054

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.