Інноваційні рішення проблеми організації виробництва рейок найвищого гатунку в Україні

Abstract

Вступ. Розвиток залізничного транспорту є необхідним чинником національного розвитку та європейської інтеграції України. Проблематика. Станом на сьогодні понад 80 % рейок в коліях вітчизняної залізниці не відповідають вимогам швидкісного руху та пропуску великовагових поїздів і потребують заміни. Наразі ПАТ «Укрзалізниця» купує рейки за кордоном, що потребує суттєвих валютних затрат, а тому налагодження в країні виробництва високоякісних магіст ральних та вістрякових рейок стає нагальною необхідністю. Мета. Розробка інноваційних варіантів організації виробництва рейок преміум класу в Україні. Матеріали й методи. Рейкова сталь. Експериментальні плавки і металографічні дослідження (оптична та електронна мікроскопія). Результати. Експериментально доведено високу однорідність (високу чистоту границь та дисперсність первинних зерен, малу міжламельну відстань перліту) та підвищений рівень властивостей рейкового металу, який виготовлено традиційним електрошлаковим переплавленням (ЕШП), та аналогічні показники металу зі зливків, вироблених ЕШП в струмопідвідному кристалізаторі з вдвічі вищою швидкістю формування. Експериментами зі швидкісним ЕШП та випробуванням фторидного шлаку в кристалізаторі реальної машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ) створено технологічне підґрунтя гібридного процесу безперервного литва з електрошлаковим підігрівом меніску струмопідвідним кристалізатором (БЛ+ЕШП). Висновки. ЕШП дозволяє зменшити мінімальну порогову швидкість розливу на МБЛЗ, покращити щільність та однорідність металу осьової зони й зберегти високу якість поверхні заготівки. Розроблені й запропоновані перспективні варіанти технологічних схем електрошлакового переплавленняу відпрацьованих рейок з одержанням заготовок з перетином, наближеним до профілю рейки, з використанням декількох сучасних печей ЕШП спеціальної конструкції забезпечать потребу ПАТ «Укрзалізниця» в магістральних та/або вістрякових рейках преміум якості.

Introduction. The development of railway transport is a necessary factor in the national development and European integration of Ukraine. Problem Statement. Nowadays, over 80% of rail tracks in the national railway do not meet the requirements for bearing high-speed and heavy-load trains and require replacement. At present, Ukrainian Railways corporation buys rails in foreign countries, which requires significant foreign exchange costs, and therefore the manufacture of high-quality mainstream and switch point rails in our country becomes an urgent need. Purpose. To develop innovative options for organizing the production of premium rails in Ukraine. Materials and Methods. Rail steel. Experimental melting and metallographic studies (using the optical and electron microscopy methods). Results. A high homogeneity (high purity of boundaries and dispersion of primary grains, small inter-lamellar distance of perlite), enhanced properties of the rail metal ensured by conventional electroslag remelting (ESR), and similar characteristic of ingot steel produced by ESR in the current-supplying mold with twice as fast speed of formation have been experimentally proved. Experiments with high-speed ESR and test of fluoride slag in the mold on real continuous casting machine has created the technological framework for a hybrid process of continuous casting with electroslag heating of the meniscus in current-supplying mold (CC + ESR). Conclusions. ESR enables to reduce the minimum hump speed for casting, to improve the density and uniformity of the metal of the axial zone, and to maintain a high quality of the ingot surface. Promising options of technological schemes of waste rail ESR for obtaining the billets with cross-section close to the rail profile have been developed and proposed. Using several modern ESR furnaces with special design will enable to satisfy needs of Ukrainian Railways corporation in highquality mainstream and switch point rails.

Вступление. Развитие железнодорожного транспорта является необходимым фактором национального развития и европейской интеграции Украины. Проблематика. На сегодня более 80 % рельсов в путях отечественной железной дороги не соответствуют требованиям скоростного движения и пропуска тяжеловесных поездов и требуют замены. Сейчас ОАО «Укрзализныця» покупает рельсы за рубежом, что требует существенных валютных затрат, а поэтому налаживание в стране производства высококачественных магистральных и остряковых рельсов становится насущной необходимостью. Цель. Разработка инновационных вариантов организации производства рельсов премиум класса в Украине. Материалы и методы. Рельсовая сталь. Экспериментальные плавки и металлографические исследования (оптическая и электронная микроскопия). Результаты. Экспериментально доказана высокая однородность (высокую чистоту границ и дисперсность первичных зерен, малое межламельное расстояние в перлите) и повышенный уровень свойств рельсового металла, изготовленного традиционным электрошлаковым переплавом (ЭШП), и аналогичные показатели металла из слитков, произведенных путем ЭШП в токоподводящем кристаллизаторе с вдвое более высокой скоростью формирования. Экспериментами со скоростным ЭШП и испытанием фторидного шлака в кристаллизаторе реальной машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) создана технологическая основа гибридного процесса непрерывного литья с электрошлаковым подогревом мениска токоподводящим кристаллизатором (НЛ + ЭШП). Выводы. ЭШП позволяет уменьшить минимальную пороговую скорость разливки на МНЛЗ, улучшить плотность и однородность металла осевой зоны и сохранить высокое качество поверхности заготовки. Разработаные и предложеные перспективные варианты технологических схем электрошлакового переплава отработанных рельсов с получением заготовок сечением, приближенным к профилю рельса, с использованием нескольких современных печей ЭШП специальной конструкции позволят обеспечить потребность ОАО «Укрзализныця» в магистральных и/или остряковых рельсах премиум качества.