Рейкова сталь
Винахід відноситься до галузі чорної металургії, зокрема, виробництва сталі для залізничних рейок низькотемпературної надійності.
Відомі сталі, що мають наступний хімічний склад, мас.%; 1. 0,65 – 0,85 C; 0,18 – 0,40 Si; 0,60 – 120 Mn; 0,001 – 0,01 Zr; 0,005 – 0,040 Al; 0,004 – 0,011 N; один елемент групи, що містить Ca і Mg 0,0005 - 0,015; 0,004 – 0,040 Nb; 0,05 – 0,30 Cu; Fе - зуп.
2. 0,65 – 0,89 C; 0,18 – 0,65 Si; 0,60 – 1,20 Mn; 0,004 – 0,030 N; 0,005 – 0,02 Al; 0,0004 – 0,005 Ca; 0,01 – 0,10 V; 0,001 – 0,03 Ti; 0,05 – 0,40 Cr; 0,003 – 0,10 Mo; карбонітриди ванадію 0,005 - 0,08, при цьому кальцій і алюміній знаходяться у співвідношенні 1: (4 - 13), Fe - зуп.
Ці сталі призначені для виготовлення рейок, зокрема друга сталь - для рейок, призначених для експлуатації на магістралях з підвищеною вантажонапругою. Проте вони забезпечують необхідної працездатності рейок за умов низьких кліматичних температур, притаманних великих районів Сибіру.
Поставлено завдання створити рейкову сталь, з якої можна виробляти рейки, що мають підвищену експлуатаційну надійність при низьких температурах, аж до -60 o C.
Співвідношення кальцію та сірки, що дорівнює 0,4 - 2,0, забезпечує формування замість рядків сульфіду марганцю великої протяжності коротких рядків (Mn, Ca)S, глобулярних сульфідів кальцію та оболонок із сульфідів кальцію на поверхні алюмінатів кальцію. Глобуляризація сульфідів підвищує ударну в'язкість у поздовжньому та поперечному напрямку, зменшує анізотропію ударної в'язкості. У зв'язку з цим помітно зменшується небезпека розвитку тріщин при експлуатації рейок та підвищується їх надійність, особливо за низьких температур.
Якщо відношення вмісту кальціюдо сірки менше, ніж 0,4, то не відбувається глобуляризації сульфідів та підвищення ударної в'язкості сталі.
Відношення вмісту кальцію до сірки більше, ніж 2,0, важко забезпечити при існуючих технологіях виплавки, десульфурації сталі та введення в неї кальцію Слід зазначити, що оскільки рівень ударної в'язкості, особливо при низьких температурах, рейкової сталі досить низький, що пов'язано з особливостями її хімічного складу, то лише спільний одночасний вплив на дисперсність мікроструктури та на склад та форму сульфідів помітно підвищує низькотемпературну надійність рейок.
Істотними відмінностями пропонованої сталі при співвідношенні компонентів, що заявляється, є: введення в сталь нікелю і міді при сумарному вмісті нікелю, міді і хрому не вище 0,65% і співвідношення вмісту кальцію і сірки в межах 0,4 - 2,0.
У літературі нами не виявлено даних про спільний вплив нікелю та міді та глобуляризації сульфідів на ударну в'язкість та низькотемпературну надійність. З огляду на вищевикладене технічне рішення, що заявляється, відповідає критерію "новизна".
Приклади конкретної реалізації запропонованого винаходу наведені в таблиці, де вказані хімічний склад сталей та властивості рейок, отриманих із цих сталей.
З пропонованої сталі та сталі-прототипу в умовах Кузнецького металургійного комбінату були прокатані залізничні рейки типу Р65, які термооброблені шляхом об'ємного загартування в маслі від 840 - 850 o C і відпустки при 450 o C за технологічними інструкціями, що діють на комбінаті.
Результати, наведені в таблиці, показують, що при введенні в сталь нікелю та міді в такому співвідношенні, що сумарна кількість нікелю, міді та хрому не перевищує 0,65%, а відношення вмісту кальцію та сіркизнаходиться в межах 0,4 - 2,0, ударна в'язкість сталі при температурі 20 o C в поздовжньому напрямку рейки становить 4,0 - 6,0 кгсм/см 2 у поперечному напрямку - 3,6 - 5,7 кгсм/см 2, показник анізотропії n = 0,90 - 0,98. За цих умов ударна в'язкість сталі на поздовжніх зразках при -60 o C знаходиться в межах 2,0 - 2,7 кгсм/см2. При вмісті нікелю та міді, сумарному вмісті нікелю, міді та хрому, відношенні вмісту кальцію до сірки нижче та вище зазначених меж значення ударної в'язкості та її анізотропії не відрізняються помітно від значень цих параметрів для сталі-прототипу.
Відповідно до технічних умов ТУ 14-1-5233-93 рейки з KCU-60 не менше 2,0 кгсм/см 2 відносяться до рейок низькотемпературної надійності. Таким чином, виплавка пропонованої сталі дозволить збільшити обсяги виробництва рейок підвищеної низькотемпертурної надійності для районів з низькими кліматичними температурами.
Джерела інформації 1. Авт. св. СРСР N 1435650 М. кл. C 22 C 38/16, 1987.
2. Пат. Україна №1633008 М. кл. C 22 C 38/16, 1989.
3. Авт. св. СРСР N 1239164, М.кл. C 22 C 38/28, 1984.