Из какого металла делают рельсы?

Железнодорожные рельсы — производство и особенности

Из какого металла делают рельсы?

Рельса – это металлическая балка, имеющая оригинальное сечение. Она применяется для создания опоры, по которой передвигается железнодорожный транспорт. Впервые рельсы начали изготавливать в Древнем Риме, но тогда для их изготовления использовалось дерево, а расстояние между ними было строго 143 см. Установка рельс производится в параллельной плоскости относительно друг другу. В результате образуется «двухниточный путь».

Основная задача рельс – направлять колеса транспорта и принимать на себя нагрузку с последующим ее распределением на нижние элементы верхнего пути. В случае использования составов в зонах, передвижение в которых невозможно без электрической тяги, рельсы играют роль проводника тока, а для зон, применяющих автоблокировку, рельсы являются проводником.

Материал изготовления

В большинстве случаев для изготовления рельсов используется углеродистая сталь. На качество этого материала оказывают влияние некоторые факторы, например, микроструктура и макроструктура стали, ее химическое строение и т. д. Наличие углерода придает рельсе большей долговечности и надежности.

Однако избыток углерода в составе стали может оказать негативное воздействие. При его чрезмерном количестве значительно повышается хрупкость. Именно поэтому при добавлении углерода стоит позаботиться и о том, чтобы структура стали балы максимально прочной.

Для повышения качества исходного материала применяются и другие вещества. В последнее время все чаще прибегают к обработке рельсов марганцем. Это повышает устойчивость металла к повреждениям механического характера, делает его более долговечным и вязким. Добавление кремния в состав стали повышает ее износоустойчивость и твердость. Также можно использовать титан, ванадий и цирконий. Эти микроэлементы способны значительно улучшить качественные характеристики стали.

Ни в коем случае нельзя добавлять серные и фосфорные добавка, так как они делают сталь более уязвимой к ломке и повышают хрупкость. Очень часто в деталях, изготовленных с добавлением этих веществ, можно наблюдать наличие трещин и разломов.

Выше уже шла речь о том, что сталь имеет свою микроструктуру и макроструктуру. В качестве основного материала для первой структуры используется перлит. Его форма напоминает пластины, содержащие феррит. Добиться однородного состава стали можно с помощью ее закаливания, то есть обработать ее при очень высокой температуре. Закаливание повышает износостойкость, долговечность, надежность, жесткость и вязкость металла. Для макроструктуры наличие лишних веществ или пустот является недопустимым.

Физические характеристики рельсов

Настоящий профиль рельсов не всегда был таким. Он терпел изменения с течением времени. История помнит угловые, двухголовые, грибовидные, широкоподошвенные и другие рельсы.

Конструкция современного широкоподошвенного рельса включает в себя подошву, головку и шейку, которая выступает в качестве соединительного элемента между этими двумя частями. Центральная часть делается немного выпуклой для того, чтобы нагрузка с колес переносилась на центральную область рельса. Места соединения шейки с подошвой и головкой имеют плавные формы. Для снятия напряжения с шейки ее делают в виде кривой. Чем шире основание подошвы рельса, тем выше ее боковая устойчивость.

Существует несколько стандартных размеров рельсов. Для Российской Федерации свойственно выпускать рельсы длинной 12,5, 25, 50, 100 м.

Также существует возможность выпускать рельсы и меньшей длины. Они используются на неровных участках железнодорожного пути. Длина бесстыкового пути составляет не менее 400 м и может достигать перегонной длины. Чем выше длина рельса, тем меньше сопротивление передвижения транспорта и, соответственно, ее износ. Сохранение стали при переходе на бесстыковой путь достигает 4 т на 1 км пути. Это возможно благодаря отсутствию элементов крепления в области стыков рельсов.

При расчете мощности материала необходимо учитывать такой параметр, как удельный вес на 1 м рельса. Его измерение принято проводить в килограммах.

Еще один элемент железнодорожного пути – шпалы. Они играют роль крепежного элемента. Благодаря развитию современных технологий появилась возможность производить шпалы не только из железобетона и дерева, но и из стали или пластика.

При расчете стоимости одного рельса учитывается его удельный вес, габаритные параметры (длина и ширина), твердость и степень износоустойчивость.

Типы рельсов

Для того чтобы правильно подобрать необходимы тип рельсов необходимо рассчитать загруженность линии и среднюю скорость, с которой по ней будет передвигаться транспорт. Для примера возьмем массивный рельс с большим весом. Он положительно влияет на износоустойчивость шпал и снижает экономические затраты на обслуживание линии за счет увеличения ее долговечности.

На сегодняшний день существуют такие виды рельсов:

  • Железнодорожные. Этот тип считается наиболее популярным и востребованным. Вес 1 метра такой рельсы составляет 50-65 кг, длина – 12,5 или 50 м.
  • Узкоколейные. Используются при необходимости создания узкого межрельсового пространства. Этот тип рельсов широко используется в горнодобывающей промышленности и в других местах с ограниченной проходимостью.
  • Рудничные. С их помощью производится укладка бесстыковых путей. Также они очень популярны в промышленной сфере.
  • Трамвайные. Название говорит само за себя. Не рассчитаны на большую загруженность линии. Эти рельсы весят относительно немного, что приводит к их быстрому износу.
  • Крановые. Применяются в тех местах, где необходимо создание путей для перемещения подъемного крана.
  • Подкрановые. Такие рельсы считаются наиболее тяжелыми. В некоторых случаях допускается укладка сразу в несколько рядов.
  • Рамные. Их используются в местах постройки переводных механизмов.
  • Контррельсовые. Используются при работе в верхних конструкциях ж/д путей.
  • Остряковые. Сфера применения аналогична контррельсовому типу. Вид остряковых рельсов ОР43 можно выделить отдельно. Он используется для возведения ж/д путей.
Читайте также  Золото это металл

Где купить данные виды рельс? Рекомендуем покупать у надежный поставщиков. В Екатеринбурге рельсы можно приобрести в торговой компании «Рельс-Комплект». Компания реализует ж/д продукцию высокого качества от ведущих отечественных заводов, отвечающую нормам ГОСТов.

Классификация рельсов осуществляется по нескольким параметрам:

  • Наличию отверстий, предназначенных для соединительных элементов (болтов).
  • Способу выплавления стали.
  • Качеству. По этому параметру рельсы подразделяются на термоупрочненные и нетермоупрочненные.

Эти характеристики напрямую влияют на стоимость рельса.

Условные обозначения

На каждой рельсе присутствует маркировка, состоящая из нескольких групп цифр и букв. Каждая буква означает определенный параметр:

  • А – тип рельса.
  • В – категория качества.
  • С – марка используемой стали.
  • D – протяженность рельса.
  • Е – наличие отверстий под болты.
  • F – ГОСТ.

Например, маркировка рельса Р65-Т1-М76Т-25-3/2 ГОСТ Р 51685-2000 говорит о том, что это рельс железнодорожного типа категории Т1. Для его изготовления использовалась сталь марки М76Т. Длина рельса составляет 25 м. Имеет 3 отверстия для болтов на каждом конце. Соответствует указанному стандарту ГОСТ.

Источник: https://www.stroysmi.ru/metalloprokat/zheleznodorozhnye-relsy-proizvodstvo-i-osobennosti/

Материалы ВСП: ГОСТ 24182-80. Рельсы железнодорожные широкой колеи типов Р75, P65 и Р50 из мартеновской стали. (СТ СЭВ 4983-85). Технические условия

Из какого металла делают рельсы?

Взамен ГОСТ 8160-63 ГОСТ 6944-63

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 21 мая 1980 г. № 2271 срок введения установлен с 01.07.81

Проверен в 1985 г. Постановлением Госстандарта от 27.09.85 № 3119 срок действия продлен до 01.07.91 Снято ограничение срока действия с 01.02.93

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на незакаленные по всей длине рельсы типов P75, P65 и P50 (далее — рельсы), изготовленные из мартеновской стали и предназначенные для укладки на железных дорогах широкой колеи.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4983-85. (Измененная редакция, Изм. № 3).

1. Технические требования

1.1. Рельсы должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.

Конструкция и размеры рельсов — по ГОСТ 7174-75, ГОСТ 8161-75 и ГОСТ 16210-77.

1.1.1. Рельсы должны изготовляться групп I и II.

Рельсы I группы должны быть изготовлены из спокойной мартеновской стали, раскисленной в ковше комплексными раскислителями без применения алюминия или других раскислителей, образующих в стали вредные строчечные неметаллические включения.

1.1.2. Рельсы II группы должны быть изготовлены из спокойной мартеновской стали, раскисленной алюминием или марганец-алюминиевым сплавом.

1.2. Химический состав стали должен соответствовать нормам, указанным в табл. 1.

Таблица 1

Группа рельсов Тип рельсов Марка стали Массовая доля, %
углерода марганца кремния ванадия титана циркония фосфора серы
не более
I Р75, Рб5 М76В 0,71-0,82 0,75-1,05 0,25-0,45 0,03-0,07 0,035 0,045
М76Т 0,18-0,40 0,007-0,025
М76ВТ 0,01-0,02 0,005-0,025
М76Ц 0,001-0,050
Р50 М74Т 0,69-0,80 0,007-0,025
М74Ц 0,001-0,050
II Р75, Р65 М76 0,71- 0,82
Р50 М74 0.69- 0.80

Примечания:

  1. В обозначении марки стали буква»М» указывает способ выплавки стали (мартеновский), цифры — среднее содержание углерода в сотых долях процента.
  2. В рельсах, изготовленных из Керченских руд, допускается содержание фосфора не более 0,040%, серы не более 0,050%, мышьяка не более 0,15%.
  3. Рельсы, изготовленные из стали марки М76В, относить к рельсам с ванадием; из сталей марок М76Т, М74Т и М76ВТ -к рельсам с титаном; из сталей марок М76Ц и М.74Ц — к рельсам с цирконием
  4. циркония в пределах от 0,001 до 0,01% в сталях марок М76Ц и М74Ц определяется из расчета ввода его не менее 80 грамм на тонну жидкой стали.
  5. Допускается производство рельсов типа Р50 групп I и II кислородно-конвертерной стали при остановке продувки чугуна на содержании углерода не менее 0,60%. При этом в обозначении марки стали буква»М» заменяется буквой»К». (Измененная редакция, Изм. № 2).

1.3. Механические свойства стали для рельсов групп I и II при испытаниях на растяжение должны соответствовать нормам, указанным в табл. 2.

Таблица 2

(Измененная редакция, Изм. № 2, 3).

1.4. Рельсы из стали с содержанием углерода выше среднего относятся к твердым. Рельсы из стали, содержание углерода в которых равно или ниже среднего значения, относятся к нормальным.

1.5. Технология изготовления рельсов должна гарантировать отсутствие в них флокенов, а также местных неметаллических включений (глинозема, карбидов и нитридов титана или глинозема, сцементированного силикатами), вытянутых вдоль направления прокатки в виде дорожек-строчек длиной более 2 мм для рельсов группы I и длиной более 8 мм для рельсов группы II.

Примечание Глиноземом, сцементированным силикатами, следует считать строчки глинозема длиной до 2 мм для рельсов группы I и до 8 мм — для рельсов группы II, которые находятся в пределах строчек силикатов. Длина строчек силикатов при этом не учитывается.
(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.6. Общая вытяжка при прокатке рельсов из слитка должна быть не менее 35. Обжатый слиток (блюмс) и прокатанная из него рельсовая полоса должна быть обрезана до полного удаления усадочной раковины, подусадочной рыхлости и вредной ликвации.

В рельсах не должно содержаться также и других вредных неоднородностей макроструктуры (пятнистой ликвации, заворотов корки, белых и темных пятен, черновин, свищей, инородных металлических и шлаковых включений и т. п.).

Читайте также  Лондонская биржа цветных металлов в реальном времени

1.7. Поверхность головки рельса на его концах должна быть подвергнута закалке с прокатного нагрева или с индукционного нагрева токами высокой частоты.

Рельсы, предназначенные для сварки или других специальных целей, по требованию потребителя допускается изготовлять длиной не менее 6,0 м без закалки одного или обоих концов. При закалке концов рельсов должны быть обеспечены:

  • твердость на поверхности закаленного слоя НВ 311 … 401, длина закаленного слоя 50-80 мм;
  • глубина закаленного слоя, определяемая по твердости, не менее 5,0 мм; твердость на глубине 5,0 мм должна быть не менее НВ 300;
  • отсутствие в закаленном слое структур перегрева, участков мартенсита, закалочных трещин; правильная конфигурация закаленного слоя металла по поперечному сечению и длине рельса. Закаленный слой должен начинаться на расстоянии не более 4,0 мм от торца и в поперечном сечении не должен распространяться ниже начала закругления вертикальных боковых граней головки к поверхности катания;
  • постепенный переход от закаленного слоя металла к незакаленному как по поперечному сечению, так и по поверхности катания головки.

1.8. Рельсы после полного остывания могут быть подвергнуты холодной правке на роликоправильных машинах и штемпельных прессах.

Перед холодной правкой допускается равномерная общая по всей длине кривизна рельсов в вертикальной и горизонтальной плоскостях со стрелой прогиба не более 1/60 длины рельса.

1.9. После холодной правки допускаются:

  • равномерная кривизна рельса в горизонтальной и вертикальной плоскостях по всей длине его со стрелой прогиба, не превышающая 1/2200 длины рельса;
  • одиночные местные деформации (прогибы) не более 0,5 мм, измеряемые относительно ребра линейки длиной 1 м и поверхностью рельса;
  • концевые искривления в вертикальной и горизонтальной плоскостях рельсов без болтовых отверстий (предназначенных для сварки) не более 0,5 мм и рельсов с болтовыми отверстиями в горизонтальной плоскости не более 1,0 мм и в вертикальной плоскости не более 0,5 мм, при определении их прикладыванием линейки длиной 1,0 м по касательной к прямой части рельса.

Не допускаются:

  • повторная холодная правка рельсов на роликоправильных машинах в одной и той же плоскости;
  • холодная штемпельная правка концов рельсов, если кривизна концов находится в пределах расположения болтовых отверстий;
  • падение рельсов с высоты более 1,0 м;
  • волнистость и скручивание рельсов. Рельс считается скрученным, если при замере его на контрольном стеллаже он имеет по концам зазоры между краем подошвы и стеллажом (по диагонали) более 1/10000 своей длины.

(Измененная редакция, Изм. № 3).

1.10. Поверхность рельса должна быть без раскатанных загрязнений, пузырей, трещин, рванин, плен, скворечников, раковин, закатов, морщин, подрезов, рябизны, рисок и отпечатков.

На поверхности рельсов допускаются:

  • одиночные раскатанные пузыри и морщины длиной не более 1 м и глубиной не более 1,0 мм, а в средней трети ширины низа подошвы глубиной не более 0,3 мм;
  • продольные риски и царапины глубиной не более 0,5 мм, а в средней трети ширины низа подошвы глубиной не более 0,3 мм;
  • пологие зачистки прокатных плен, рябизны, поперечных рисок и царапин в средней трети ширины низа подошвы и на поверхности головки глубиной не более 0,5 мм, а в остальных местах — не более 1,0 мм;
  • отпечатка высотой до 5,0 мм на шейке рельса вне поверхностей сопряжения ее с накладками;
  • вырубка с зачисткой абразивным инструментом отпечатков на поверхности сопряжения шейки с накладками с соблюдением размеров рельса и допускаемых по ним отклонениям.

1.11. Концы рельсов должны быть отфрезерованы перпендикулярно продольной оси рельса. Перекос торцов не должен быть более 1,0 мм при измерении в любом направлении. Обрубать и ломать дефектные концы рельсов не допускается.

Болтовые отверстия на концах рельсов должны быть просверлены перпендикулярно к вертикальной продольной плоскости рельса. Поверхности болтовых отверстий и торцов рельсов должны быть без рванин, задиров и следов усадки в виде расслоений и трещин. Заусенцы и наплывы металла у болтовых отверстий и на торцах рельсов должны быть удалены зачисткой.

1.12. Пробный отрезок рельса для копровых испытаний должен выдержать при температуре от 0°С до плюс 40°С испытание на удар без излома, трещин и выколов подошвы (как в пролете, так и на опорах).

1.13. Пробный отрезок рельса для испытания на прочность подошвы должен выдержать без трещин или излома статическую нагрузку до получения стрелы прогиба 4,0 мм.

Источник: http://www.roadportal.ru/rail/gost24182-80/

Из какого металла делают рельсы

Из какого металла делают рельсы?

  • 1 Из какого металла сделаны рельсы
  • 2 Рельсы р65, р50, р43, р33, р38 Рельсы узкоколейные р24, р18, р11. Рельсы крановые кр70, кр80, кр100, кр120
  • 3 Рельсовая сталь
    • 3.1 Механические свойства
    • 3.2 Применение и марки рельсовой стали
  • 4 Железнодорожные рельсы — производство и особенности
  • 5 Рельс — его производство, вес погонного метра разных типов, все ГОСТы, использования по назначению и нахождение применению в строительстве, а также крупный Каталог цен всех значимых поставщиков в Вашем городе и области
    • 5.1 Материал
    • 5.2 Основные характеристики рельсов: форма, вес и длина
  • 6 Колесные стали — стали для железнодорожных колес
  • 1 Колесные стали — стали для железнодорожных колес
  • 2 Рельсовая сталь
  • 3 Рельс — его производство, вес погонного метра разных типов, все ГОСТы, использования по назначению и нахождение применению в строительстве, а также крупный Каталог цен всех значимых поставщиков в Вашем городе и области
  • 4 Железнодорожные рельсы — производство и особенности
    • 4.1 Материал изготовления
    • 4.2 Физические характеристики рельсов
  • 5 Рельсы р65, р50, р43, р33, р38 Рельсы узкоколейные р24, р18, р11. Рельсы крановые кр70, кр80, кр100, кр120
  • 6 Из истории производства железнодорожных рельс в городе Нижняя Салда

Износостойкость обода прямо влияет на срок службы железнодорожного колеса.

Поэтому именно износостойкость является очень важной характеристикой колесной стали с экономической точки зрения, а именно — стоимости эксплуатации подвижного состава.

Углерод в колесных сталях

Главным фактором, который влияет на износостойкость стали, является содержание в ней углерода. Чем выше содержание углерода в стали, тем выше ее износостойкость. Однако увеличение содержания углерода повышает склонность ободьев колес к термическим повреждениям и поэтому стандарты на железнодорожные колеса обычно задают несколько марок сталей – от среднеуглеродистых до высокоуглеродистых.

Читайте также  Как приклеить металл?

В таблице ниже показаны содержание углерода и твердость стали в ободьях железнодорожных колес согласно:

  • Европейскому стандарту EN 13262,
  • американскому стандарту AAR M-107/M-208,
  • японскому стандарту JIS E 5402-1, а также
  • межгосударственному стандарту ГОСТ 10791-2011.

Японские колесные стали

Можно заметить в таблице, что японский стандарт задает для колесной стали только одну марку с содержанием углерода от 0,60 до 0,75 %. Это связано со следующими обстоятельствами. Около 90 лет тому назад в Японии были большие проблемы с чрезмерным износом железнодорожных колес. Поскольку железнодорожные технологии были заимствованы из Европы, то колесная сталь имела в то время низкое содержание стали (около 0,5 %), как это было тогда и в Европе.

Было понятно, что увеличение содержания углерода могло бы быть эффективным для увеличения срока службы железнодорожных колес. Однако это могло сократить срок службы рельсов. Поэтому в Японии были выполнены научные исследования по поиску оптимального соотношения содержания углерода в колесных и рельсовых сталях.

Выше углерод в колесах — меньше износ рельсов

Результат этих исследований был неожиданным. Было установлено, что увеличение углерода в колесной стали снижает не только износ колес, но и рельсов. На рисунке 1 показаны результаты модельных испытаний на износ для различных комбинаций марок колесных и рельсовых сталей: каждой из трех марок колесной стали с каждой из трех марок рельсовой стали.

Рисунок 1 – Результаты модельных испытаний износа колес и рельсов

Объяснение этому результату было следующим. Мельчайшие стальные частицы стали, которые образовывались на поверхности контакта колесо-рельс действовали как абразивный материал между поверхностью катания и головкой рельса. Поэтому они способствовали износу как колеса, так и рельса.

https://www.youtube.com/watch?v=kuydZx-ckTs

Это означает, что меньший износ колеса снижает количество этого абразивного материала и, следовательно, снижает и износ рельса. На основании этого был сделан революционный вывод, что при повышении содержания углерода в колесе срок службы рельса никоим образом не сокращается, а, может быть, наоборот увеличивается.

Позднее на основании этих результатов исследований содержание углерода в японских колесах постепенно увеличивали, пока оно не достигло современного уровня в стандарте JIS E 5402-1 (0,60-0,75 %).

Японские колеса на немецкой железной дороге

Немецкая железная дорога (Deutsche Bahn) долгое время имела проблемы с некруглостью колес высокоскоростных поездов ICE. Поскольку таких проблем не было с колесами японских высокоскоростных поездов Shinkan-sen, было решено провести сравнительные испытания на действующих немецких поездах японских колес, изготовленных по японскому стандарту JIS E 5402-1 и стандартных европейских колес из стали марки ЕR7 (содержание углерода не более 0,52 %).

После шести лет испытаний, начиная с 2003 года, японская сталь показала значительно более высокую износостойкость – в 1,5 раза меньше, чем колесная сталь ER7.

Параллельно со сравнительными испытаниями колесных сталей при эксплуатации колес на действующей железной дороге были выполнены сравнительные испытания износа рельсов на полномасштабном испытательном оборудовании. В этом испытании полноразмерные колеса подвергались циклической нагрузке от прямолинейных рельсов. Особое внимание обращалось на то, чтобы упомянутые выше частицы износа оставались на поверхности контакта колеса и рельса и действовали как абразивный материал.

На рисунке 2 показаны результаты сравнительных испытаний с применением двух марок колесной стали, ER7 и JIS.

Условия испытаний:1) Материал рельса:  R260  по EN 13674-1;

2) Три испытания каждого материала при одинаковых условиях

Источник: http://steel-guide.ru/zheleznodorozhnye-kolesa/kolesnye-stali-vliyanie-ugleroda-na-iznos-koles-i-relsov.html

Рельсовая сталь

Современный железнодорожный транспорт не похож на тот, что был 100 лет назад. Скорость поездов с того времени увеличилась почти в 5 раз, а грузоподъемность в 8-10. Такие количественные изменения не могли не затронуть и рельсы, по которым перемещается локомотив. Их износостойкость, прочность и твердость также достигли нового уровня своих значений. В нынешнее время рельсовая сталь обладает целом рядом функциональных особенностей.

Химический состав

Рельсовая сталь — это группа сталей, которых объединяет общий способ применения. А именно, изготовление рельсовых путей сообщения для железнодорожного транспорта. В основе фазовой структуры сплава лежит мелко игольчатый перлит. Для выплавки металла используют либо конверторные, либо обычные дуговые сталеплавильные печи.

Рельсовые марки стали подразделяются на 2 группы в зависимости от вида применяемых раскислителей:

  1. В 1-ую группу входит сталь, раскисленная ферромарганцем или ферросилицием.
  2. Вторая — включает в себя раскислители на основе алюминия. Металл 2-ой группы является предпочтительней, т.к. содержит в себе меньший процент неметаллических включений.

Источник: https://masakarton.com/iz-kakogo-metalla-delayut-relsy/

Из какой стали делают рельсы?

Из какого металла делают рельсы?

Рельса – это металлическая балка, имеющая оригинальное сечение. Она применяется для создания опоры, по которой передвигается железнодорожный транспорт. Впервые рельсы начали изготавливать в Древнем Риме, но тогда для их изготовления использовалось дерево, а расстояние между ними было строго 143 см. Установка рельс производится в параллельной плоскости относительно друг другу. В результате образуется «двухниточный путь».

Основная задача рельс – направлять колеса транспорта и принимать на себя нагрузку с последующим ее распределением на нижние элементы верхнего пути. В случае использования составов в зонах, передвижение в которых невозможно без электрической тяги, рельсы играют роль проводника тока, а для зон, применяющих автоблокировку, рельсы являются проводником.