книги из ГПНТБ / Полухин П.И. Прокатка и термическая обработка железнодорожных рельсов
.pdfП. И. ПОЛУХИн/ю. В. ГРДИНА, Е. Я. ЗАРВИН
ПРОКАТКА
И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ
РЕЛЬСОВ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ
ПО ЧЕРНОЙ И ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
М о с к в а 1 9 6 2
В книге изложены технологические процессы прокат ки и термической обработки рельсов, а также выплав ки рельсовой стали. Приведен подробный анализ при меняемых на заводах калибровок рельсов.
Рассмотрены перспективы развития железнодорож ного транспорта и требования, предъявляемые, к рель сам, а также различные виды дефектов и причины их возникновения в рельсах. Особое внимание обращено на анализ современного производства рельсов и на улучшение их качества.
Книга предназначена • для цнженерно-технических работников металлургических заводов и научно-иссле довательских институтов, работников железнодорожно го транспорта, икженеров-путейщев, строителен и экс плуатационников, работников проектных организаций, а также может быть полезна студентам металлургиче ских и транспортных вузов.
А в т о р ы
Полухин Петр Иванович, Грдина Юрий Вячеславович, Зарвин Евгений Яковлевич
Редактор Н. П. Громов |
|
|
_________________ |
||
Редактор издательства В. М. Горобинченко |
|||||
|
|
Технический редактор |
|М |
К. Аттопович | |
|
|
Переплет художника Я. А. Игнатьева |
|
|
||
Сдано в |
производство 30/VI 1962 |
г. |
Подписано в печать |
27/IX 1962 г. |
|
Бумага |
60 X ЭО'Лб = 16 бум. л. = |
32 пея. л. |
Уч.-изд. л. 29,57 |
||
Т-10463 |
Изд. № 3347 |
Цена 1 р. 63 к. |
|||
Тираж 1950 |
Заказ 618 |
||||
|
Металлургиздат |
|
|
||
|
Москва, Г-34, 2-й Обыденский пер. д. 14 |
|
|||
|
Типография Металлургиздата, |
Москва, Цветной б., |
30 |
.О ГЛ АВЛ ЕН И Е
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стр |
П р е д и с л о в и е |
............................................................................................... |
|
|
|
|
|
5 |
||
В в е д е н и е |
........................................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
I |
|
|
|
Требования, предъявляемые к железнодорожным рельсам |
|
|||||||
1. Современные |
тенденции в развитии железнодорожного транс |
9 |
|||||||
2. |
порта .................................................................................. |
|
на |
службу |
рельсов |
состояния |
железнодорожного |
||
Влияние |
12 |
||||||||
|
полотна ............................................................................................... |
|
|
|
|
рельсов в |
пути |
||
3. Условия .....................работы и повреждения |
17 |
||||||||
4. |
Дефекты ................................................................................ |
рельсов |
|
|
|
|
25 |
||
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
II |
|
|
|
Профиль железнодорожных рельсов и рельсовая сталь |
|
|||||||
1. |
Развитие ............................................................. |
профиля |
рельсов |
|
|
64 |
|||
2. Требования .........................................., предъявляемые к рельсам |
; |
76 |
|||||||
3. |
Свойства ................................................................ |
рельсовой стали |
|
82 |
|||||
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
III |
|
|
|
|
|
|
Плавка рельсовой стали |
|
|
|||
1. |
Режим .................................................................. |
горения углерода |
|
|
100 |
||||
2. |
Режим ................................................................................. |
марганца |
и |
серы |
|
|
103 |
||
3. |
Удаление .............................................................. |
фосфора |
металле |
|
106 |
||||
4. |
Изменение ..............................содержания |
газов в |
|
112 |
5.Изменение содержания неметаллическихвключений в металле 116
6.Технологический процесс выплавки рельсовой стали на оте
|
чественных |
заводах ............................................................................ |
|
124 |
||
|
|
|
|
Г л а в а |
IV |
|
|
|
|
Основы калибровки рельсов |
|
||
1. |
Схема |
прокатки |
рельсов ................................................. |
' ............. |
148 |
|
2: |
Особенности деформации металла в рельсовых калибрах . . . . |
156 |
||||
3. |
Расчет |
элементов |
рельсового калибра .......................................... |
164 |
||
4. |
Особенности деформации металла в косорасположенных рель |
173 |
||||
5. |
совых |
калибрах |
................................................................................ |
|
||
Деформация металла в подготовительных тавровых калибрах |
184 |
|||||
6. |
Экспериментальное исследование деформации металла при про |
196 |
||||
7. |
катке рельсов ..................................................................................... |
|
качество рельсов |
|||
Стойкость |
прокатных валков и |
207 |
4 |
|
|
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
|
||
|
|
|
|
|
Г л а в а |
V |
|
|
|
|
|
Технологический процесс |
производства рельсов |
|
|||||
1. Нагрев слитков рельсовой стали |
................................................... |
|
214 |
||||||
2. |
Прокатка на блюминге и рельсобалочном стане ...................... |
218 |
|||||||
3. |
Отделка рельсов |
контроль.................................................................................производства |
рельсов |
230 |
|||||
4. Технологический |
233 |
||||||||
|
|
|
|
|
Г л а в а |
|
VI |
|
|
|
|
Прокатка и калибровка рельсов на отечественных заводах |
|
||||||
1. |
Завод А ................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
236 |
|
2. |
Завод Б ................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
253 |
|
3. |
Завод В ................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
268 |
|
4. |
Завод Г ................................................................................................... |
калибровок рельсов |
|
|
|
279 |
|||
5. |
Сравнение |
........................................................ |
|
|
286 |
||||
|
|
|
|
|
Г л а в а |
|
VII |
|
|
|
|
|
Термическая обработка рельсов |
|
|||||
1. |
Флокены |
в рельсах |
............................................................................ |
образования ф локенов |
298 |
||||
2. |
Краткие сведения о гипотезах |
299 |
|||||||
3. |
Диффузия |
водорода |
в стали |
флокенов........................................................ |
302 |
||||
4. |
Предупреждение |
образования |
311 |
||||||
5. |
Закалка концов |
рельсов .................................................................. |
|
|
|
325 |
|||
6. Упрочнение рельсов по всей длине .............................................. |
|
336 |
|||||||
7. |
Нормализация |
рельсов .................................................................. |
|
|
|
338 |
|||
8. Закалка рельсов по всей длине |
........................................................ |
|
|
345 |
|||||
.9. Объемная |
закалка |
рельсов ............................................................. |
|
|
|
380 |
|||
10. Служба в пути термически обработанных рельсов ................. |
389 |
||||||||
11. О перспективах термической обработки рельсов ...................... |
395 |
||||||||
12. |
Термическая обработка рельсов |
на |
отечественных заводах |
398 |
|||||
13. |
Опыты по использованию для рельсов легированной стали . . |
406 |
|||||||
Л и т е р а т у р а .................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
426 |
||
Атлас калибровок |
рельсов ................................................................................ |
|
|
|
|
431 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
проблема производства 'и повышения качества железнодорож ных рельсов имеет для нашей страны первостепенное значе
ние. Железные дороги у нас имеют большую грузонапряжен ность и работают в сложных условиях, что отражается прежде всего на стойкости рельсов.
По различным вопросам производства и службы рельсов в пе риодической литературе опубликовано немало статей; имеются также специальные монографии по качеству рельсов.
Настоящая книга в обобщенном виде охватывает вопросы производства железнодорожных рельсов и их службы в пути. В ней значительное место занимают технология прокатки рельсов с подробным анализом применяемых калибровок, а также тео рия и технология термической обработки рельсов.
В книгу включены также по возможности основные сведения, интересующие экоплуатационников-путейцев (служба рельсов в пути, дефекты и др.) и сталеплавильщиков (технология выплав ки рельсовой стали).
Особое внимание обращено на анализ современной практики производства рельсов на заводах СССР и обоснование путей улучшения качества рельсов. Большую ценность для советских и зарубежных прокатчиков представляет приложение калибровок рельсов.
При составлении книги критической обработке подверглось большое число отечественных и зарубежных литературных мате риалов.
Однако ограниченность объема книги не позволила поместить все необходимые сведения по затронутым вопросам. Трудности, связанные с созданием подобной монографии, безусловно могут сказаться на содержании материалов, помещенных в ней.
6 |
ПРЕДИСЛОВИЕ |
Главы I, II и VII написаны проф. докт. техн. наук Ю. В. Грдиной, глава III — проф. Е. Я. Зарвиным и главы IV—VI — проф. докт. техн. наук П. И. Полухиным.
Авторы приносят сердечную благодарность научному редакто ру книги проф. Н. П. Громову и редактору издательства инже неру В. М. Горобинченко за их ценные советы и большой труд по редактированию книги, а также каид. техн. наук О. С. Попо ву за участие в обработке материалов глав V и VI.
Все замечания и предложения читателей будут с признатель ностью приняты авторами.
ВВЕДЕНИЕ
ТТ рограммой коммунистического строительства, принятой •■"^ХХП съездом Коммунистической партии Советского Союза, предусматривается большое строительство новых железных до рог и коренная техническая реконструкция железнодорожного транспорта.
При намеченных темпах роста промышленности и сельского хозяйства грузооборот железнодорожного транспорта за 20 лет возрастет примерно в три раза.
Для освоения природных ресурсов в новых районах и усиле ния транспортных связей между важнейшими экономическими районами намечается построить десятки тысяч километров новых и вторых железнодорожных путей.
Техническое перевооружение на железнодорожном транспор те будет достигнуто на основе электрификации и широкого внед рения тепловозной тяги. К концу ближайшего 10-летия будет электрифицировано более 45 тыс. км железнодорожных линий, а в последующие 10 лет будет завершена электрификация основ ных грузонапряженных направлений железнодорожной сети.
Широкое распространение на железнодорожном транспорте получит автоматика и телемеханика, что позволит значительно повысить скорости движения поездов и увеличить их вес. В связи с этим необходимы дальнейшее усиление пути, модернизация ва гонного парка, внедрение автоматических и полуавтоматических устройств для регулирования движения поездов, автоматизация процессов формирования и расформирования поездов с приме нением счетно-решающих устройств.
Осуществление технической реконструкции железнодорожно го транспорта, эффективное использование новых мощных ло комотивов, ускорение движения поездов в большой мере зави сят от качества рельсов. Современные железнодорожные рель сы работают в очень трудных условиях, статическая нагрузка на ось локомотива или большегрузного вагона доходит до 23 т. Ско рости движения товарных поездов на отдельных участках пути превышают 100 км/час.
Современный железнодорожный транспорт требует ■более прочных рельсов главным образом тяжелого типа. Новое желез нодорожное строительство и модернизация действующей сети же-
8 ВВЕДЕНИЕ
лезных дорог будут основываться на применении в пути преиму щественно рельсов тяжелого типа.
Качество рельсов имеет огромное значение не только для обес печения высокой грузонапряженности, большой скорости и без опасности движения, но и для удлинения срока службы их в пу ти. Расход металла в виде рельсов, уложенных в железнодорож ные пути, очень велик. Например, как в СССР, так и в США в верхнем строении железнодорожных путей находится около 10% всего выплавленного металла.
Поэтому перед металлургической промышленностью нашей страны поставлена задача в кратчайший срок организовать вы пуск износостойких длинномерных рельсов для железнодорожно го транспорта. Это позволит значительно увеличить срок их служ бы и сэкономить тысячи тонн металла.
ВСоветском Союзе проведена значительная работа по освое нию производства рельсов тяжелого типа и улучшению их ка чества. Однако предстоит еще много сделать в этой области. Для повышения качества рельсов и их износостойкости необходимо улучшать состав рельсового металла, повышать чистоту его и совершенствовать профиль рельса; необходимо также совершен ствовать технологию прокатки и калибровку валков, применять термическую обработку рельсов и т. п.
Для увеличения сроков службы рельсов необходимо укреплять верхнее строение пути и создавать наиболее благоприятные ус ловия эксплуатации рельсов.
Ввыполнении этих задач большое значение имеет научное обобщение передового опыта заводов по производству железно дорожных рельсов и анализ условий их работы в пути.
ГЛАВА I
ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ
КЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ РЕЛЬСАМ
1.Современные тенденции в развитии железнодорожного транспорта
■развитие железнодорожного транспорта в различных странах определяется географическими и климатическими условиями,
экономикой и уровнем развития металлургии, тяжелого и среднего машиностроения.
Вевропейских странах, например в Англии, объем перевозок
идальность их невелики. В процессе исторического развития этих стран возникли отдельные промышленные районы, занимаю щие небольшую территорию, например Рурский металлургиче ский район ФРГ, район Бирмингем в Англии, Лотарингия во Франции и т. д. В этих странах большой удельный вес составля ют перевозки готовой продукции и меньший сырья — руды, угля, металла. На 1 тготовых металлоизделий среднего веса (автомо били, тракторы, станки, подъемные краны) расходуется 4—5 г
руды и до Ю т каменного угля.
Это отражается на развитии железнодорожного транспорта. Подвижной состав имеет небольшую грузоподъемность и неболь шие нагрузки на ось. Грузонапряженность железнодорожной се ти в среднем невысока и на наиболее грузонапряженных участ ках пути не превышает 12—15 млн. г в год. Снижению грузона пряженности способствуют сравнительно большая густота сети железных дорог, определяемая небольшой территорией, и интен сивное строительство железных дорог. -
Обычно допуокаются высокие скорости движения поездов. При общей незначительной загруженности железных дорог, лег ком плане и профиле пути возможно выделить ряд магистраль ных направлений для движения некоторой части поездов (осо бенно пассажирских) с большой скоростью. В странах Западной Европы, например в Англии, в настоящее время достигнуты скорости движения поездов до 200 км/час. Конечно, движение поездов с такой скоростью происходит по дорогам, не имеющим кривых малого радиуса, затяжных уклонов и подъемов и т. д.