Из какой стали изготавливают рельсы р65. Химический состав рельсов

Верхнее строение пути состоит из рельсов, скреплений, рельсовых опор (чаще всего в виде шпал); балласта и дополнительных элементов в виде противоугонов, стяжек и других деталей. Кроме того, к верхнему строению относят стрелочные переводы, мостовое полотно и ряд специальных устройств, например путевые заграждения.

В любых климатических зонах и в любое время года конструкция верхнего строения пути должна быть прочной, устойчивой, стабильной, износостойкой, экономичной, обеспечивающей безопасное и плавное движение поездов с большими скоростями.

Рельсы — самый дорогой и самый ответственный элемент верхнего строения пути. К рельсам предъявляют много требований. Чтобы колеса подвижного состава имели меньшее сопротивление движению, нужно, чтобы рельсы были гладкими. С другой стороны, для того чтобы локомотив мог реализовать максимальную силу тяги, желательно увеличить сцепление его колес с рельсами, т. е. рельсы должны иметь шероховатую поверхность. В связи с этим в необходимых случаях под колеса локомотива на рельсы подается песок из специальных устройств (песочниц).

Для меньшего износа рельсы нужно делать из твердой стали. Однако очень твердая сталь может быть хрупкой, что увеличивает опасность излома. Таким образом, рельсы должны быть и твердыми и вязкими. Это противоречие разрешается на основе рационального подбора химического состава стали и с помощью термической обработки. Рельс должен быть достаточно жестким, чтобы лучше сопротивляться изгибу под колесами. В то же время при большой жесткости рельса будут возрастать так называемые динамические силы от колес (т. е. силы в процессе движения). Это противоречие стараются разрешить за счет рационального подбора формы и размеров рельса.

Нельзя забывать, что рельсы — изделие массового производства, поэтому они должны быть достаточно дешевыми.

Форма современного рельса напоминает двутавровую балку, которая лучше других сопротивляется изгибу в вертикальной плоскости.

На русских железных дорогах первый стандарт на рельсы был принят в 1903 — 1907 гг. Было утверждено четыре типа: 1-а, 2-а, 3-а и 4-а с массой соответственно 43,57; 38,42; 33,48; 30,89 кг в 1 м. В 1947 г. и последующих годах были утверждены новые стандарты, устанавливающие следующие типы рельсов: Р43, Р50, Р65 и Р75 с массой соответственно 44,65; 51,67; 64,72; 74,41 кг в 1 м. Буква Р означает слово «рельс», а число указывает приблизительную массу 1 м рельса. В настоящее время рельсы типа Р43 прокатываются лишь для путей промышленного транспорта, а также по заявкам МПС для одиночной смены рельсов Р43, лежащих в пути, и для стрелочных переводов.

Поперечные профили современных стандартных рельсов (рис. 2.1) во многом отличаются от рельсов первых стандартов, принятых в начале нынешнего столетия.

Головка рельса очерчена по коробовой кривой (т. е. кривой переменной кривизны), в результате чего достигаются центральность в передаче усилий от колес и достаточная ширина их контактного следа. Радиус кривой в месте перехода от верха рельса к его боковой грани принят 15 мм, что близко к выкружке на колесе в месте начала гребня. Это затрудняет всползание колеса на рельс. Боковые грани головки наклонены (1:20), что уширяет головку снизу и увеличивает опорную площадь под накладки. Шейка рельса очерчена по кривой переменного радиуса с тем, чтобы сделать утолщение при переходе к головке и подошве. Подошва сделана более мощной по сравнению с рельсами старых стандартов, чтобы исключить опасность ее излома при изгибе.

Следует подчеркнуть, что ширина подошвы и высота пазухи¹ сделаны одинаковыми для рельсов типов Р65 и Р75. Это очень удобно при ведении путевого хозяйства, так как дает возможность применять промежуточные и стыковые скрепления одни и те же для обоих типов рельсов.

Качество рельсов имеет очень большое значение в обеспечении длительных сроков их службы и безопасности движения поездов. Министерство путей сообщения поставило перед металлургами задачу — выпускать такие рельсы, чтобы они до замены могли пропустить груз массой 1200 — 1500 млн. т брутто в прямых и 500 млн. т брутто в кривых малых радиусов (600 м и менее).

На металлургических комбинатах, где прокатывают рельсы, сталь варят либо в мартеновских печах (несколько часов), либо в конвертерах (15-18 мин) кислородно-конвертерным способом. Сталь разливают в изложницы. После остывания образуются слитки. Их разогревают и подают на блюминги, где происходит их предварительное обжатие. Полученная заготовка далее поступает в прокатные станы. Постепенно стальная полоса пропускается через «ручьи» стана и получает профиль рельса.

Мартеновская сталь лучше конвертерной потому, что длительный процесс варки стали позволяет лучше регулировать ее состав, в ней меньше фосфора и серы, меньше вредных примесей.

Рельсы из стали, изготовленной кислородно-конвертерным способом, содержат больший процент фосфора и серы и, следовательно, обладают большей хладно- и красноломкостью (т. е. соответственно опасностью излома при низких и высоких температурах). По этой причине на магистральных линиях рельсы, изготовленные этим способом, вновь не укладываются (применяются на подъездных путях промышленности).

Качество рельсов контролируют по химическому составу, микро- и макроструктуре металла, прочности, прямолинейности² и другим показателям (прочность обычно оценивается величиной временного сопротивления образца при его растяжении).

В состав рельсовой стали, помимо железа, входят следующие химические элементы: углерод³ (0,67 — 0,82%), марганец (0,75 — 1,05%), кремний (0,13 — 0,28%), фосфор (до 0,035%), сера (до 0,045%).

Углерод способствует повышению твердости, т. е. износостойкости, стали. Даже небольшое увеличение содержания углерода с 0,42 до 0,62% = приводит к росту износостойкости стали почти в 2 раза.

Марганец — очень полезная добавка, увеличивающая как износостойкость, так и ударную вязкость (т. е. обеспечивающая малую хрупкость). Кремний — добавка, повышающая твердость и, следовательно, износостойкость стали. Фосфор и сера — вредные добавки. Их наличие связано с тем, что они содержатся в природных железных рудах. В рельсах, которые выпускает ждановский металлургический комбинат «Азовсталь», на базе керченских руд содержится мышьяк (0,15%). Его присутствие в таких размерах не ухудшает сталь.

При производстве стали происходит частичное выгорание примесей из чугуна. Вместе с примесями горит и железо, превращаясь в закись, которая растворяется в жидком металле и может сделать его непригодным для дальнейшей обработки. Поэтому металл перед разливкой в изложницы приходится «раскислять», т. е. освобождать от закиси железа путем добавки в него особых раскислителей, в качестве которых используются Al, SiCa и др.

Раскислители, прореагировав с кислородом, образуют окислы, основная часть которых удаляется со шлаком. Остатки окислов раскислителей образуют неметаллические включения (например, глинозем), которые, раскатываясь вдоль направления проката, образуют дорожки или строчки. Эти включения отличаются высокой твердостью (на порядок выше основного материала), поэтому, попадая в зону максимальных напряжений, они являются очагами образования усталостных трещин.

Исследования последних лет показали, что исключение из раскислителей алюминия позволяет существенно уменьшить длину строчечных неметаллических включений. Поэтому с 1 июля 1981 г. на рельсы введен новый ГОСТ 24182 — 80, отличительная особенность которого заключается в том, что с этого времени новые рельсы делятся на 1 и 2 группы. Рельсы 1 группы изготавливают из мартеновской стали, раскисленной в ковше комплексными раскислителями без применения раскислителей, образующих в стали строчечные неметаллические включения. Наилучшими из них в настоящее время являются железованадийкремнекальциевые раскислители, которые применяет Кузнецкий металлургический комбинат. Возможно также использование кремнемагниетитановых раскислителей.

Рельсы 2 группы изготавливают из мартеровской стали, раскисленной алюминием или марганцевоалюминиевым сплавом.

Применение комплексных раскислителей для изготовления рельсов 1 группы позволяет уменьшить длину строчек неметаллических включений с 8 мм (во 2 группе) до 2 мм (в 1 группе). В связи с этим стойкость и надежность рельсов повышается примерно на 20 — 30%.

Для дальнейшего улучшения химического состава рельсовой стали проводились опыты по введению в нее легирующих добавок, например хрома, что привело к увеличению износостойкости рельсов, но не дало существенного эффекта против возникновения контактно-усталостных повреждений. Опыты со сталью, имеющей повышенный процент кремния (0,49 — 0,64%), показали, что волнообразный износ таких рельсов (см. подробнее в п. 2.3) становится меньше, чем у рельсов стандартного производства.

Если вырезать образец рельсовой стали, отшлифовать его, протравить раствором азотной кислоты в спирте, а затем рассмотреть этот «шлиф» через микроскоп, то будет видна его микроструктура. Она может быть различной: то равномерное или неравномерное распределение черных и белых пятнышек, то какое-то игольчатое строение и т. д. При этом различают структуры: аустенит, мартенсит, сорбит и т. д. Оказывается, что качество рельсов значительно возрастает после их закалки. Лучшими свойствами (износостойкостью и вязкостью) обладают структуры сорбит закалки и троостит закалки.

Многие годы велась опытная закалка рельсов только по концам, а затем по всей длине. Наибольшего успеха достигли на Нижнетагильском металлургическом комбинате, где применяется объемная закалка, т. е. закалка всего рельса (нагрев в печах, а затем охлаждение в масле). Сроки службы рельсов, закаленных таким образом, возросли почти в 1,5 раза по сравнению с незакаленными. Хорошие результаты получены на комбинате «Азовсталь», где применяется поверхностная закалка головки рельсов водовоздушной смесью после нагрева токами высокой частоты. Закалка рельсов с печного нагрева водой также применяется на Днепровском металлургическом комбинате имени Ф. Э. Дзержинского.

Проводятся исследования вариантов технологии создания особо прочных рельсов, в частности изготовления рельсов, у которых головка сделана более твердой, чем шейка и подошва (с помощью особого способа закалки). Твердость характеризуют единицами по Бринеллю. Так, если шейка и подошва будут иметь 331 388 единиц, то головка 450 единиц. Предусмотрены опыты по созданию термоупрочненных рельсов из заэвтектоидной стали (сталь, содержащая углерода более 0,82%), а также рельсов из биметалла, т. е. двухслойных из разных видов сталей.

Оценка качества рельсов проводится также по макроструктуре стали. Эту структуру можно видеть на «шлифе» рельса невооруженным глазом. К хорошей макроструктуре относят мелкозернистую структуру, в которой нет раковин, шлаковин, плен, волосовин, неметаллических включений. Особенно важно, чтобы сталь не имела флокенов (внутренних мелких пустот, возникающих в связи с выделением водорода при остывании стали).

Для улучшения условий эксплуатации пути МПС систематически увеличивает среднюю массу рельсов на сети железных дорог. Почему это выгодно, видно из следующих цифр. Например, рельсы типа Р65 тяжелее рельсов типа Р50 на 26,3%, а срок их службы на 43% больше. Укладка рельсов Р65 вместо Р50 дает экономию металла на 15%. Текущее содержание пути с рельсами Р65 обходится на 15 — 20% дешевле, чем с рельсами Р50, а с рельсами Р75 — на 20 — 25% дешевле, чем с рельсами Р65. Одиночное изъятие рельсов Р75 по дефектам на 30 — 40% меньше, чем рельсов Р65.

Долгие годы стандартная длина рельсов на наших железных дорогах составляла 12,5 м. Очевидно, чем больше длина рельсов, тем меньше стыков на каждом километре пути. Учитывая, что стык — сложное и напряженно работающее место в пути, уже давно стремились увеличить длину рельсов. В настоящее время стандартная длина рельсов 25 м. В пути укладывают рельсы длиной 25 м, как выпускаемые заводами, так и сваренные из рельсов длиной 12,5 м и другой длины.

Рельсы длиной 12,5 используют лишь в следующих случаях: в качестве инвентарных при укладке рельсо-шпальной решетки с железобетонными шпалами (с последующей заменой плетями бесстыкового пути), для стрелочных переводов и в качестве уравнительных рельсов на бесстыковом пути.

В кривых участках пути возникает необходимость в укороченных рельсах (см. п. 4.9

). В связи с этим специально изготавливают рельсы длиной 24,84 и 24,92 м при 25-метровых рельсах и 12,42 и 12,46 м при 12,5-метровых.

По концам каждого рельса имеются отверстия. В рельсах прежних стандартов (1а — 4а) отверстия делались овальной формы. Такая форма не слишком ослабляла шейку по высоте и позволяла рельсу изменять свою длину при изменении температуры.

У современных рельсов, имеющих большие размеры шейки, делают круглые отверстия: они проще в изготовлении и, имея диаметр больше диаметра болта, не затрудняют температурные изменения длины рельсов.

Для рельсов типов Р75 и Р65 ранее выпускались только четырехдырные накладки, а для рельсов типа Р50 — шестидырные. Поэтому на каждом конце рельсов Р75 и Р65 было по два отверстия, а у рельсов Р50 — по три. Однако для уравнительных рельсов, типов Р65 и Р75, укладываемых на бесстыковом пути по концам плетей, приняты усиленные накладки длиной 1000 мм с шестью болтами, поэтому в настоящее время в рельсах Р65 и Р75 просверливается по три отверстия на концах. Это улучшает температурную работу рельсов в стыках и способствует сохранению плавности кривых в плане.

Зная диаметр болтов и болтовых отверстий (см. рис. 2.1), можно подсчитать, чему равен наибольший конструктивный зазор между рельсами в стыках. Для рельсов Р50 он равен 21 мм, а для рельсов Р65 — 23 мм. Фактическую установку зазоров и контроль за их состоянием производят в соответствии с Инструкцией по текущему содержанию железнодорожного пути.

Для того чтобы снизить опасность возникновения трещин у болтового отверстия, на его кромках снимают фаску 1 — 2 мм под углом около 45°.

————————

¹ Пространство между головкой и подошвой, в котором размещается накладка.

² Создана магнитная аппаратура для поточного контроля кривизны рельсов.

³ В закаленных рельсах до 0,77%.

(Взамен ГОСТ 7174-75, 8161-75 ,ГОСТ 16210-77,ГОСТ 18267-82)

Дата введения 01.07.2001

Область применения

Настоящий стандарт распространяется на железнодорожные рельсы Р50, Р65, Р75 предназначенные для звеньевого и бесстыкового пути железных дорог и для производства стрелочных переводов. Обязательные требования к качеству рельсов, обеспечивающие безопасность движения, изложены в разделах 5-8 настоящего стандарта.

Классификация рельс

4.1. Рельсы подразделяют: по типам:

• Р65К (для наружных нитей кривых участков пути),

• В - рельсы термоупрочненные высшего качества,
• Т1, Т2 - рельсы термоупрочненные,
• Н - рельсы нетермоупрочненные;

по наличию болтовых отверстий:

• с отверстиями на обоих концах,
• без отверстий;

по способу выплавки стали:

• М - из мартеновской стали,
• К - из конвертерной стали,
• Э - из электростали;

по виду исходных заготовок:

• из слитков,
• из непрерывно-литых заготовок (НЛЗ);

по способу противофлокенной обработки:

• из вакуумированной стали,
• прошедшие контролируемое охлаждение,
• прошедшие изотермическую выдержку.

Конструкция и размеры

5.1. Форма и основные (контролируемые) размеры поперечного сечения рельсов должны соответствовать приведенным на рисунке 1 и в таблице 1. Допускаемые отклонения контролируемых размеров и формы поперечного сечения рельсов должны соответствовать значениям, указанным в таблице 2.

Рисунок 1 - Основные размеры поперечного сечения рельса

Таблица 1
В миллиметрах

Таблица 2
В миллиметрах

5.2. Расположение, количество и диаметр болтовых отверстий в шейке на концах рельсов должны соответствовать приведенным на рисунке 2 и в таблице 3. По согласованию сторон рельсы могут быть изготовлены с другим расположением, количеством и диаметром болтовых отверстий.

Рисунок 2 - Расположение болтовых отверстий

Таблица 3
Размеры в миллиметрах

Продаем стальные рельсы. Цены уточняйте у менеджеров. Заказать рельс можно в офисе компании "Ремстройпуть" (г. Екатеринбург, ул. Таганская, д. 55 а). В наличии рельсы Р65, РП65, Р50, РП50, Р33, Р38, Т62, КР140, КР120, КР100, Р80, КР70, Р43, Р24, Р18, Р11.

При сплошной замене рельсов на основных направлениях железных дорог в путь укладывают в зависимости от грузонапряженности новые двух типов: Р75 (ГОСТ 16210-77) и (ГОСТ 8161-75) (табл. 7). На путях промышленных предприятий находят применение рельсы типов (ГОСТ 7174-75) и (ГОСТ 7173-54). В железнодорожных путях имеются рельсы таких же типов, но более ранних лет укладки (табл. 8). Рельсы, вторично используемые в путях, называются .

Таблица 7. Основные показатели рельсов

Черт. 24. Рельс типа Р75 по ГОСТ 16210-77 (Рельсы поставляются с 1978 г.)

Черт. 25. Рельс типа Р65 по ГОСТ 8161-75 (Рельсы поставляются с 1976 г.)

Черт. 26. Рельс типа Р50 по ГОСТ 7174-75 (Рельсы поставляются с 1976 г.)

Черт. 27. Рельс типа Р43 по ГОСТ 7173-54 (Рельсы поставляются с 1955 г.)

Таблица 8. Некоторые показатели рельсов, снятых с производства, но используемых в пути

Черт. 28. Рельс типа Р75 по ГОСТ 16210-70

(Рельсы поставлялись в период 1966 - 1977 гг.)

Черт. 29. Рельс типа Р75 по проекту 751/ЦП

(Рельсы поставлялись в период 1958 - 1966 гг.)

Черт. 30. Рельс типа Р65 по ГОСТ 8161-63

(Рельсы поставлялись в период 1964 - 1975 гг.)

Черт. 31. Рельс типа Р65 по ГОСТ 8161-56

(Рельсы поставлялись в период 1956 - 1963 гг., отверстия могли быть овальными 38´30 мм)

Черт. 32. Рельс типа Р65 по проекту 1950 г.

(Рельсы поставлялись в период 1953 - 1955 гг.)

Черт. 33. Рельс типа Р50 по ГОСТ 7174-65

(Рельсы поставлялись в период 1965 - 1975 гг.)

Черт. 34. Рельс типа Р50 по ГОСТ 7174-54

(Рельсы поставлялись в период 1955 - 1966 гг.)

Черт. 35. Рельс типа Р50 по ГОСТ 3542-47

(Рельсы поставлялись в период 1948 - 1954 гг.)

Черт. 36. Рельс типа Р43 по ГОСТ 3542-47

(Рельсы поставлялись в период 1946 - 1954 гг.)

Черт. 37. Рельс типа 1-а по ОСТ 119

(Рельсы поставлялись до 1946 г.)

Черт. 38. Рельс типа Р38 (II-a) по ГОСТ 3542-47

Черт. 39. Рельс типа (III-a) ГОСТ 6726-53

(Рельсы поставлялись до 1932 г.)

Основные требования к рельсам типов Р75, Р65 и Р50 из мартеновской стали по ГОСТ 24182-80 (введен с 1 июля 1981 г. взамен ГОСТ 8160-63 и ГОСТ 6944-63)

1. Стандарт распространяется на незакаленные по всей длине рельсы типов Р75, Р65 и Р50, изготовленные из мартеновской стали и предназначенные для укладки на железных дорогах широкой колеи.

2. Конструкция и размеры рельсов соответствуют ГОСТ 7174-75, ГОСТ 8161-75 и ГОСТ 16210-77.

3. Изготавливают рельсы двух групп.

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

5. Рельсы II группы изготавливают из спокойной мартеновской стали, раскисленной алюминием или марганец-алюминиевым сплавом.

6. Химический состав стали должен соответствовать нормам, указанным в табл. 9.

7. Механические свойства стали для рельсов I и II групп при испытаниях на расстояние должны соответствовать нормам, указанным в табл. 10.

8. 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 8мм для рельсов группы II.

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

Таблица 9. Химический состав рельсовой стали

Таблица 10. Механические свойства рельсовой стали

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.

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

11. После холодной правки 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 стеллажем (по диагонали) более 1/10000 своей длины.

12. 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.

Черт. 40. Основная маркировка рельсов:

а - рельсы первого сорта; б - рельсы второго сорта; в - места нанесения маркировки на шейке рельса; 1 - инспекторские клейма; 2 - клеймо ОТК завода (может быть в виде квадрата, треугольника или буквы "К"); 3 - место нанесения номера рельса по расположению его в слитке (1 и 2 - головные рельсы, Х - донные средние рельсы обозначений не имеют); 4 - место нанесения номера плавки стали (номер плавки для рельсов 1 группы начинается с буквы П); 5 - место указания порядкового номера рельса от головной части слитка; 6 - место выкатанной (выпуклой) маркировки по длине рельса, повторяющейся примерно через 2,5 м и обозначающей: завод-изготовитель, месяц и год проката, тип рельса

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

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

15. Для укладки на магистральных путях МПС не допускаются: рельсы второго сорта типов Р75 и Р65 с раскатанными загрязнениями, пузырьками и трещинами на средней трети низа подошвы глубиной более 0,3 мм; рельсы второго сорта типа Р50.

16. Маркировка рельсов приведена на черт. 40, 41 и в табл. 11.

17. Отгружаемые потребителю рельсы должны сопровождаться документом (актом технической годности рельсов), подписанным представителем предприятия-изготовителя и инспектором МПС, удостоверяющим соответствие рельсов требованиям настоящего стандарта, в котором должно быть указано:

Обозначение предприятия-изготовителя;

Номера стандартов, в соответствии с которыми были изготовлены и приняты рельсы и номера заказа;

Сорт и тип рельсов;

Отпечатки или описание приемочных клейм и маркировки рельсов красками;

Номера вагонов;

Наименование и адрес получателя.

Черт. 41. Пример полной заводской маркировки новых рельсов первого сорта:

а - рельс изготовлен Кузнецким (К) металлургическим комбинатом в мае (V) 1990 г. (90) типа Р65, плавка А293, из обычной стандартной углеродистой стали, с закалкой концов (белая полоса краской на головке), по содержанию углерода "твердый" (желтая окраска подошвы на конце), стрелкой обозначен головной конец; б - рельс изготовлен заводом "Азовсталь" (А) в марте 1990 г. (III 90) типа Р75, плавка П356, закаленный по всей длине (зеленая полоса на шейке и зеленая окантовка торца); в - рельс изготовлен Нижнетагильским (Т) металлургическим комбинатом в сентябре 1989 г. (IX 89) типа Р50, плавка 751Я, закаленный по всей длине, по качеству закалки - первого класса (зеленая окантовка на торце); г

Основные требования к рельсам типов Р50, Р65 и Р75, термообработанных путем объемной закалки в масле по ГОСТ 18267-82
(введен с 1 января 1984 г. взамен ГОСТ 18267-72)

1. Стандарт распространяется на железнодорожные рельсы типов Р50, Р65 и Р75, изготовленные из мартеновской высокоуглеродистой стали и подвергнутые термической обработке по всей длине путем объемной закалки их в масле с последующим печным отпуском.

2. Рельсы, предназначенные для термической обработки, должны соответствовать требованиям, предъявляемым к рельсам первого сорта, изготовляемым по ГОСТ 24182-80.

Допускается по согласованию между изготовителем и потребителем подвергать термической обработке рельсы второго сорта. Закаленные рельсы, переведенные во второй сорт по поверхностным дефектам, предназначены для укладки на путях, не принадлежащих МПС.

3. Твердость на поверхности катания головки закаленных рельсов должна быть в пределах НВ 341...388; твердость шейки и подошвы рельсов - не более НВ 388.

4. Макроструктура закаленного металла головки рельса должна представлять собой сорбит закалки.

Допускается наличие мелких разрозненных участков феррита.

5. Механические свойства закаленных рельсов должны соответствовать следующим:

Временное сопротивление, кгс/мм2 ........................................ ³120

Предел текучести, кгс/мм2 .............................................…….. ³81

Относительное удлинение, % ..........................................…… ³6

Относительное сужение, % ...........................................…….. ³25

Ударная вязкость при 20 °С, кгс м/см2 ................................... ³2,5

6. Пробный отрезок рельса должен выдерживать низкотемпературные испытания на удар под копром без излома и признаков разрушения.

7. При неудовлетворительных результатах повторных испытаний на удар под копром рельсы разрешается подвергать высокому отпуску на твердость НВ 255...302 и сдавать их по ГОСТ 24182-80 как незакаленные.

8. Маркировка рельсов должна соответствовать указанной на черт. 40, 41 и в табл. 11.

9. Рельсы должны сопровождаться документом, подписанным представителем предприятия-изготовителя и инспектором МПС, удостоверяющим соответствие их требованиям настоящего стандарта и содержащим:

Наименование предприятия-изготовителя;

Наименование продукции и способ термической обработки;

Тип, класс и группу рельсов;

Марку стали из которой рельсы изготовлены;

Обозначение настоящего стандарта;

Отпечатки или описание приемочных клейм, а также описание маркировки рельсов красками;

Число рельсов с указанием их длины и массы;

Наименование и адрес потребителя.

Маркировка рельсов

На каждом новом рельсе наносится маркировка на его шейке и на одном из торцов.

Маркировка подразделяется на постоянную, выполняемую во время прокатки и клеймением в горячем и холодном состоянии (см. черт. 40) и временную или дополнительную, выполняемую краской (см. табл. 11). Маркировка (см. черт. 41) необходима для правильной укладки рельсов в путь.

Старогодные рельсы также маркируются (черт. 42).

Черт. 42. Пример маркировки старогодных рельсов (светлой краской):

а - рельс I группы, годный для укладки в путь без ремонта; б - рельс II группы, подлежащий ремонту (II-P); в - рельс IV группы, не годный для укладки в путь (XXX)

Значительные твёрдость, сопротивление износу и вязкость высокоуглеродистых сталей достигаются приданием им специальной термической обработкой однородной сорбитной структуры.

Нормы по гарантии качества изготовителей железнодорожных рельсов представлены в таблице 5.

Рис.1 Характеристики поперечных профилей рельсов Р75 (а), Р65 (б), Р50(в)

Таблица 5

Примечание:

Т1, Т2 - термоупрочненные рельсы, выпускаемые по ГОСТ Р 51685-2000;

СС – рельсы для скоростного совмещенного движения;

НЭ, НК - рельсы низкотемпературной надежности;

ИЭ - рельсы повышенной износостойкости и контактной выносливости;

3. Конструкции железнодорожного пути на мостах.

3.1. Схемы примыкания рельсовых плетей к мостам.

В России на мостах и подходах к ним обычно укладывается тот же тип рельсов, что и на перегонах. В настоящее время на мостах эксплуатируются преимущественно термоупрочненные рельсы типа Р65. Имеющиеся незакаленные рельсы Р65 и даже термоупрочненные рельсы Р50 в плановом порядке заменяются на термоупрочненные Р65.

В зависимости от климатических и эксплуатационных условий на мостах и подходах к ним может укладываться бесстыковой путь с рельсовыми плетями, перекрывающими мост и подходы, путь с длинными сварными рельсами (длиной не более длины температурного пролета) и звеньевой путь с рельсами длиной 25 м..

Укладка бесстыкового пути на мостах не менее эффективна, чем на земляном полотне. В результате ликвидации стыков уменьшаются динамические напряжения в элементах пролетных строений, снижается интенсивность расстройства их соединений и мостового полотна, а соответственно уменьшаются затраты на содержание как пути на мостах, так и самих мостов. Поэтому применение бесстыкового пути на мостах - важная задача.

При укладке сварных рельсовых плетей бесстыкового пути и длинных рельсов на мостах должны учитываться особенности совместной работы пути и моста. Основной особенностью здесь является подвижность подрельсового основания, вызванная изменением длины пролетного строения при изменении температуры воздуха и проходе подвижного состава. Подвижность пролетного строения при интенсивном торможении может составлять от 20 до 30 % его температурных перемещений. В то же время сварные рельсовые плети, перекрывающие мост, могут оставаться неподвижными.

При наличии связей "рельс-пролётное строение" в рельсовых плетях появляются дополнительные продольные усилия, передающиеся при непрерывной рельсовой нити бесстыкового пути не только на пролетные строения, но и на опорные части и на подходы к мосту. Поэтому до укладки бесстыкового пути мосты обследуют и, если необходимо, капитально ремонтируют.

Как на отечественных, так и на зарубежных железных дорогах, на мостах применяют два типа мостового полотна: балластное (с ездой на балласте) и безбалластное.

Мостовое полотно с ездой на балласте (рис. 2) применяется с железобетонными пролетными строениями длиной преимущественно до 33 м и сталежелезобетонными - длиной более 33 м. ..

На мостах с железобетонными пролетными строениями длиной до 3,6 м с ездой на балласте рельсовые плети работают практически независимо от пролетного строения и не испытывают дополнительных воздействий, связанных с его деформациями. Такие мосты почти не имеют строительного подъема, а изменение температуры пролетного строения вследствие большой массы бетона происходит с 4-5-часовым отставанием от изменения температуры окружающего воздуха. Поэтому при изменениях температуры и проходе поезда продольные деформации (изменения длины) такого пролетного строения бывают невелики. Это позволяет устраивать на железобетонных мостах с пролетными строениями до 33 м и ездой на балласте бесстыковой путь такой же конструкции, как и на земляном полотне.

Рис.2 Мостовое полотно с ездой на щебеночном балласте и железобетонных шпалах при балластном корыте, предусматривающем пропуск щебнеочистительных машин:слева-без охранных приспособлений, справа-с охранными приспособлениями

На мостах с ездой на балласте, имеющих полную длину более 50 м, а также на путепроводах с ездой на балласте при полной их длине более 25 м для предупреждения большого поперечного смещения от оси моста подвижного состава в случае его схода требуется укладывать контруголки.

На мостах с ездой на балласте путь укладывается на специальных мостовых железобетонных шпалах, к которым можно прикреплять контруголки. Контруголки крепятся к шпалам шурупами, вворачиваемыми в деревянные вкладыши. Контруголки сводятся концами, образуя челнок, острия которого должны быть не ближе 10 м от задней стенки устоя (рис. 3). При укладке на мостах железобетонных шпал в пределах "челноков" располагают шпалы с постепенным уменьшением расстояния между осями деревянных вкладышей (рис. 4).

В качестве балласта на мостах и подходах к ним применяется щебень из твердых пород. На отдельных мостах и подходах к ним эксплуатируется путь на асбестовом балласте. Однако в последние годы в плановом порядке асбестовый балласт заменяется щебеночным.

Рис. 3. Схемы расположения железобетонных и деревянных шпал при примыкании рельсовых плетей к мостам (а) и перекрытии мостов рельсовыми плетями (б): А - рельсовые плети; Б - железобетонные шпалы; В - деревянные шпалы

Рис. 4. Схема укладки железобетонных шпал в пределах «челноков» (цифрами обозначены типы шпал от Ш1 до Ш21)

Ширина плеча балластной призмы на мостах и подходах к ним устраивается не менее 35 см. При этом она не зависит от класса линии, т. е. является фактором, обеспечивающим устойчивость бесстыкового пути. Толщина балластного слоя под шпалой устраивается не менее 25 см. На отдельных мостах из-за габаритов толщина балластного слоя может быть ограничена до 15 и даже 10 см. В таких случаях необходимо принимать все меры для уменьшения динамического воздействия подвижного состава на путь. Это достигается путем ликвидации рельсовых стыков в пределах моста и периодической шлифовкой рельсов.

На мостах старой постройки в процессе эксплуатации высота балластной призмы увеличивалась в результате выправки пути в профиле, а также из-за отсутствия достаточно простых технологий по очистке щебня на мостах. Это приводит к значительному увеличению постоянной нагрузки на мост. Для ее ограничения высота балласта под шпалой не должна превышать типовую более чем на 30 см. При большей высоте ширина лотка становится недостаточной для обеспечения необходимого поперечного профиля призмы. Поэтому в новых проектах ширина лотка понизу составляет 4,9 м.

В эксплуатируемых мостах старой постройки во избежание осыпания балласта с пролетного строения приходится наращивать борта лотков. На некоторых дорогах укладывают железобетонные уголки, горизонтальная полка которых размещается под балластом.

Во всех случаях необходимо, чтобы нижняя постель шпалы была ниже борта, и дополнительная нагрузка от увеличения собственного веса пролетного строения не превосходила допускаемую.

Довольно часто устраивают мостовое полотно с металлическими ортотропными плитами с ребрами жесткости. Плита имеет одинаковую жесткость в продольном и поперечном направлениях и включается в работу верхнего пояса продольной балки, что упрощает и усиливает конструкцию моста и удешевляет его содержание. На плите укладывают обычное верхнее строения пути (щебень, шпалы и т.д.).

Иногда вместо металлической применяют железобетонную плиту, работающую совместно с верхними поясами главных ферм пролетного строения. Плиты в этом случае, как правило, приклеиваются к балкам клеем на эпоксидной основе. Путь укладывается на щебне.

Имеются и другие конструкции балластного мостового полотна. На железных дорогах России, кроме железобетонных мостов, мостовое полотно с ездой на балласте применяется преимущественно на сталежелезобетонных мостах, включающих металлические пролетные строения с установленными на них железобетонными балластными корытами. Балластное корыто на таких мостах работает совместно с верхними поясами продольных балок, на которых оно закрепляется. Однако и на этих мостах влияние продольных подвижек пролетных строений на рельсовые плети снижается за счет балласта. Содержание пути на мостах с ездой на балласте наиболее просто и экономично по сравнению с другими конструкциями мостового полотна и мало отличается от эксплуатации пути на земляном полотне. Тем не менее, на большей части металлических мостов применяется безбалластное мостовое полотно.

Безбалластное мостовое полотно может быть на деревянных и металлических поперечинах или на железобетонных плитах.

Мостовое полотно на деревянных поперечинах (мостовых брусьях) устраивается согласно рисунку 5. В качестве охранных приспособлений на мостах с деревянными и металлическими поперечинами применяются контруголки сечением 160x160x16 мм. На эксплуатируемых мостах впредь до переустройства или капитального ремонта допускаются контруголки меньшего сечения, но не менее 150x100x14 мм.

Мостовое полотно с металлическими поперечинами эксплуатируется преимущественно на мостах довоенной постройки.

Рис.5. Мостовое полотно на мостовых брусьях с костыльным креплением рельсов: слева - охранный уголок прикреплен лапчатым болтом, справа- - охранный уголок прикреплен костылями

Примечание. В скобках даны минимально необходимые зазоры между рельсовыми подкладками, охранными уголками и шайбами лапчатых болтов на участках, оборудованных автоблокировкой.

В последние годы резко возросли объемы укладки мостового полотна с железобетонными плитами (рис. 6). Изготовление и укладка безбалластных железобетонных мостовых плит производятся по типовым проектам. Сопряжение железобетонных плит с балками пролетных строений может производиться с помощью прокладного слоя из цементно-песчаного раствора с деревянными прокладками, из антисептированных деревянных досок и резины, а также других конструкций.

В качестве охранных приспособлений на мостах с железобетонными плитами применяются контруголки сечением 160x160x16 мм. Охранные приспособления на мостах с безбалластным мостовым полотном (деревянные, металлические поперечины, железобетонные плиты) устанавливают при длине мостового полотна более 5 м или при расположении мостов в кривых радиусом менее 1000 м.

Как известно, одна из основных особенностей работы пути, в том числе и бесстыкового, на мостах заключается в подвижности подрельсового основания. Рельсовые плети бесстыкового пути, перекрывающие мост, не имеют возможности перемещаться вместе с основанием.

Рис.6. Мостовое полотно на безбалластных железобетонных плитах:

1 - безбалластная ж.б. плита, 2-контруголок, 3 - путевой рельс со скреплениями, 4 - главные балки, 5 - опорная деревянная прокладка, 6 - высокопрочная шпилька крепления плиты, 7 - цементно-песчаная подливка, 8 - овальное отверстие для шпильки и нагнетания раствора под плиту, 9 - шайбы

Поэтому при наличии связей «рельсовые плети - пролетное строение», вследствие продольных подвижек последнего как в плетях, так и в продольных балках пролетного строения, появляются дополнительные продольные силы. Ввиду того, что площадь поперечного сечения продольных балок, поясов ферм пролетного строения многократно превышает площадь сечения рельса, то наиболее опасными будут дополнительные продольные силы для рельсовых плетей. Дополнительные силы в рельсовой плети в сумме с поперечными силами от подвижного состава, а также от изменения температуры плети не должны вызывать перенапряжений рельсов в зоне моста и подходов. Это требование выполняется при условии непревышения расчетных напряжений над допустимыми.

При этом условии учитывается, что температура рельсов на мостах в летнее время может быть ниже на 8-10°С температуры рельсов на подходах к ним, а также что в зимнее время продольные деформации пролетного строения, вызванные проходом поезда, противоположны по направлению температурным и уменьшают воздействие последних на плети.

Для определения дополнительных сил в рельсовых плетях на мостах и подходах к ним, вызванных подвижками пролетного строения, необходимо знать длины пролетных строений, значения перемещений и распределение сил сопротивлений (r м) по длине мостового полотна.

На участках с подвижками пролетного строения более 3 - 5 мм происходит фрикционное проскальзывание его относительно рельсовых плетей, и сопротивления уже не зависят от величины перемещений, т, е. r м = соп st

В известных зарубежных работах при определении дополнительных продольных сил в рельсовых плетях принимают r м = соп st . Это упрощение при перемещениях пролетного строения, вызванных изменениями температуры на 15ºС, почти в 2 раза увеличивает расчетное значение силы по сравнению с ее фактической величиной. При увеличении перепада температуры разность между расчетными и фактическими значениями дополнительных сил уменьшается. Например, для пролетного строения длиной 55 м при перепаде температуры на 45ºС разность между расчетной и фактической величиной дополнительных продольных сил не превышает 7-10 %.

При сплошном закреплении плетей скреплениями КД, КБ на мостах с пролетными строениями длиной 45-55 м, их продольные деформации могут вызвать в рельсовых плетях дополнительные осевые напряжения порядка 50-75 МПа, которые в сумме с изгибными и температурными напряжениями могут превышать допускаемые значения по прочности рельсов. Эти дополнительные напряжения способствуют быстрому расстройству мостового полотна, опорных частей пути в зоне подходов, а в отдельных случаях и выбросу пути в зоне подходов. Поэтому закрепление рельсовых плетей в соответствии с требованиями к их закреплению на земляном полотне неприемлемы для безбалластных мостов .

Самый лучший вариант в плане взаимодействия плетей и пролетных строений - применение скреплений, которые не препятствуют перемещению продольных строений относительно плетей. Закрепление рельсовых плетей без защемления подошвы рельсов на отечественных железных дорогах применяется на безбалластных мостах длиной 33 м и менее, а на зарубежных дорогах на мостах длиной до 25-30 м. При таком закреплении плетей удлинение или укорочение пролетных строений не вызывает дополнительных сжимающих или растягивающих напряжений в плети, а величина зазора при изломе плечи не превышает допускаемого значения. Закрепление плетей на мостах длиной до 33 м осуществляется при помощи костыльных или раздельных скреплений (КД, КБ) с неплотно забитыми костылями или клеммами с подрезанными лапками, что обеспечивает зазор между клеммой и верхом подошвы рельса (рис. 7). При длине мостов больше 33 м во избежание раскрытия большого зазора рельсовые плети закрепляются на ограниченном протяжении мостового полотна в зоне неподвижного конца пролетного строения (0.2÷ 0,25). На этом участке рельсовые плети крепятся так же, как и на земляном полотне с нормативной затяжкой гаек клеммных болтов. На остальном протяжении мостового полотна плети крепятся без защемления клеммами. При таком закреплении почти исключается появление в плетях дополнительных сил, вызванных подвижками пролетного строения. Внедрение такой схемы закрепления плетей позволило расширить полигоны применения бесстыкового пути на отечественных железных дорогах на однопролетных мостах длиной до 55 м и многопролетных - до 66 м .

Рис. 7. Прикрепление рельсовых плетей к мостовым брусьям креплениями КД с укороченными ножками клемм

На целом ряде зарубежных железных дорог бесстыковой путь укладывается на мостах большей длины (табл. 6).

Таблица 6

Увеличение длин мостов, на которых можно укладывать бесстыковой путь, достигается за счет более благоприятных климатических условий, применения новых конструкций прикрепления мостовых брусьев к поясам продольных балок или ферм. исключающих влияние продольных перемещений пролетного строения на напряженное состояние плетей (рис. 8), специальных конструкций рельсовых скреплений. В частности, в Японии применяются скрепления (рис. 9), из которых «А» обеспечивает погонные сопротивления продольному сдвигу 100 Н/см, «В» - 50 Н/см, «С» - не оказывает сопротивления продольному сдвигу. Комбинацией этих скреплений достигаются требуемые погонные сопротивления.

Рис. 8. Узел соединения мостового бруса (1) с продольной балкой (2), допускающий их взаимные перемещения.

Рис. 9. Скрепления, предназначенные для укладки на мостах без балласта.

Наряду с выполнением требований по прочности, устойчивости пути, величине зазора, образующегося в случае излома плети, на мостах необходимо соблюдать еще и условие, чтобы горизонтальные силы, передаваемые рельсовыми плетями на мостовое полотно в момент разрыва плети зимой, не превышали значений расчетных тормозных сил, на которые рассчитываются опорные части и опоры мостов. На однопролетных мостах свыше 55 м и многопролетных свыше 60 м закрепление плетей только в зоне неподвижных концов пролетных строений в климатических условиях железных дорог России не обеспечивает требование по зазору. На этих мостах укладывается либо звеньевой путь, либо рельсовые плети длиной не более длины температурного пролета моста (рис. 10).

Для компенсации температурных удлинений рельсов, а также удлинений, вызванных проходом поезда, на мосту применяются уравнительные приборы (рис. 11). На практике уравнительные приборы укладываются на мостах с длинами температурных пролетов 100 м и более. Рельсовые плети в пределах таких мостов укладываются типа Р65 с костыльными, раздельными скреплениями К-65 на мостах с деревянными мостовыми брусьями или КВ-65 на мостах с металлическими мостовыми брусьями и железобетонными плитами.

Для предупреждения угона пути в пределах моста сварные рельсовые плети закрепляются в зоне неподвижных концов пролетных строений.

Рис. 10. Температурные пролеты мостов:

a - с разрезными пролетными строениями в однопролетных мостах или при расположении на промежуточной опоре одной подвижной и одной неподвижной опорных частей смежных пролетных строений: б -то же при расположении на промежуточной опоре двух подвижных опорных частей; в, г -с неразрезными пролетными строениями при расположении неподвижной опорной части в середине и на конце пролетного строения; д - с консольными пролетными строениями: е - с арочными пролетными строениями; L t - температурный пролет, У р - место установки уравнительного прибора.

Рис. 11 Уравнительный прибор:

1 - передний стык рамного рельса; 2 - рамные рельсы. 3 - начало отгиба рамного рельса, 4 - остряки; 5 - лафеты; 6 - граница соседних температурных пролетов

На мостах с деревянными мостовыми брусьями и костыльными скреплениями рельсовые плети закрепляются винтовыми или, как исключение, пружинными противоугонами, устанавливаемыми в замок. Винтовые противоугоны устанавливаются у брусьев, прикрепленных к противоугонным уголкам, установленным на верхних поясах продольных балок. Количество винтовых и пружинных противоугонов определяется путем деления продольной силы на усилие, которое воспринимается винтовым (рис.12) или пружинным противоугонами.

Рис. 12. Винтовой противоугон

На мостах с ездой по балласту, с металлическими поперечинами рельсовые плети у неподвижных концов пролетных строений на протяжении, определяемом расчетами, прикрепляются к основанию скреплениями КБ с нормативной затяжкой гаек клеммных болтов. Протяженность участков закрепления плетей в зоне неподвижного конца пролетного строения пружинными противоугонами или скреплениями КБ с нормативной затяжкой гаек клеммных болтов определяется из условия:

где Т - продольная сила от временной нагрузки в момент торможения или разгона поезда; r м - погонные сопротивления продольному сдвигу рельсовой плети в пределах участка закрепления.

На остальном протяжении пролетного строения рельсовые плети крепятся без защемления подошвы рельса.

На безбалластных мостах с металлическими поперечинами, железобетонными плитами и с ездой по балласту устанавливаются подрельсовые резиновые или резинокордовые амортизаторы. Для уменьшения коэффициента трения между подошвой рельса и амортизаторами в пределах участков, где плети крепятся без защемления подошвы рельса, устанавливаются металлические П-образные прокладки, изготавливаемые из листовой стали толщиной 0,5 - 2,0 мм (рис 13). В последние десятилетия на многих мостах России с температурными пролетами 100 м и более вместо дорогостоящих уравнительных приборов начали укладывать уравнительные рельсы. Компенсация изменения длины рельсовых плетей на мостах с уравнительными рельсами осуществляется за счет стыковых зазоров, а в необходимых случаях - за счет одного- двух сезонных уравнительных рельсов. Сезонные рельсы - это рельсы для зимних и летних условий. На зимний период это, как правило, рельсы стандартной длины 12,5 м, а на летний период - укороченные, длиной 12,46; 12,45 или 12,44 м.

Укладка плетей с уравнительными рельсами выполняется по специально разработанному проекту, который обязательно должен включать схему укладки сварных рельсовых плетей и уравнительных рельсов; расчет зазоров в стыках и определение температурного интервала замены сезонных уравнительных рельсов; схему закрепления рельсовых плетей на мостовом полотне и подходах.

Рис. 13. П-образная металлическая прокладка

РЕЛЬСОВЫЕ СТАЛИ

В СССР рельсы тяжелых типов (Р75, Р65 и Р50 длиной 25 м) изготовляют из высокоугле­родистой стали с повышенным содержанием марганца (табл. 36.1). Такое содержание угле­рода характерно для рельсовой стали США и Канады. В других странах оно несколько ниже, например в Англии 0,50-0,60 %, в Японии 0,60-0,75 %, в ФРГ 0,40-0,60 % при повышен­ном содержании марганца (до 1,2-1,3 %). За рубежом рельсовую сталь выплавляют в мартеновских печах (США, Канада), кисло­родных конверторах (Япония, ФРГ, Англия), электропечах (ФРГ), томасовских конверторах (Франция). При выплавке рельсовой стали в конверторах качество рельсов понижается из-за повышенного содержания вредных примесей (до 0,07 % Р и 0,06 % S).

На протяжении многих лет совершенство­вание химического состава рельсовой стали шло по следующим основным направлениям:

1. Уменьшение содержания вредных приме­сей (серы, фосфора, кислорода, водорода) в рельсовой стали с целью повышения ее чисто­ты и металлургического качества.

2.Увеличение содержания в стали углеро­да для устранения в ее структуре мягкой со­ставляющей - феррита и увеличения количест­ва твердых частиц второй фазы - цементита, входящего в состав тонкопластинчатого перли­та. С повышением содержания в рельсовой ста­ли от 0,5 до 0,8 % С существенно росли ее прочность, сопротивление износу и смятию.

Таблица 36.1

3.Легирование рельсовой стали, т. е. по­вышение содержания в ней более 1,0 % Мп, более 0,4 % Si и введение в ее состав таких элементов, как Сr, Ni, Mo, V, Nb, Ti и др. Сю­да же относятся попытки повысить комплекс свойств рельсовой стали за счет модифициро­вания и микролегирования, сводящегося к до­бавлению в нее небольшого количества таких элементов, как Mg, В, Се и редкоземельных элементов.

Содержание углерода в настоящее время доведено в рельсовой стали до эвтектоидного, при превышении которого образуется структур­но свободный цементит. Одно из перспектив­ных направлений модифицирования, рельсовой стали ставит своей задачей повышение верхней допустимой границы содержания угле­рода в рельсовой стали до 0,85-0,87 % без выделения структурно свободного цементита.

Лучшие варианты нетермообработанных рельсов из низколегированной стали позволили повысить их эксплуатационную стойкость на отечественных железных дорогах не более чем на 25 %.

В горячекатаном состоянии (температура конца прокатки 1000-1050°С) величина зерна в рельсовой стали соответствует 2-3 баллу по ГОСТ 5639-65, после закалки (температура нагрева 830-850 °С) она соответствует 7-8 баллу. Структура рельсовой стали в горяче­катаном состоянии представляет собой сорби-тообразный мелкопластинчатый перлит, иногда с отдельными тонкими выделениями феррита. Прокаливаемость рельсовой стали невелика: при определении ее методом торцовой закалки (ГОСТ 5657-69) она составляет 4-6 мм.

В СССР рельсовую сталь в основном вы­плавляют в большегрузных мартеновских пе­чах емкостью 380-450 т на Кузнецком метал­лургическом комбинате (КМК), Нижнетагиль­ском металлургическом комбинате (НТМК) и заводе «Азовсталь». Частично ее выплавляют в бессемеровских конверторах на Днепровском металлургическом заводе им. Дзержинского (ДМЗ). Схема технологического процесса про­изводства рельсов на четырех отечественных рельсопрокатных заводах представлена на рис. 36.3. Из нее видно, что при производстве же­лезнодорожных рельсов применяют три вида термической обработки : противофлокенную термическую обработку; термическое упрочне­ние концов; термическое упрочнение по всей длине.