RU2197553C2 - Рельсовая сталь - Google Patents
Рельсовая сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2197553C2 RU2197553C2 RU99103757/02A RU99103757A RU2197553C2 RU 2197553 C2 RU2197553 C2 RU 2197553C2 RU 99103757/02 A RU99103757/02 A RU 99103757/02A RU 99103757 A RU99103757 A RU 99103757A RU 2197553 C2 RU2197553 C2 RU 2197553C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- aluminum
- calcium
- nitrogen
- silicon
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали для изготовления высокопрочных железнодорожных рельсов. Рельсовая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, кальций, азот и железо, отличается тем, что она дополнительно содержит хром, никель и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,71-0,82, марганец 0,75-1,05, кремний 0,25-0,45, хром 0,01-0,30, никель 0,01-0,30, медь 0,01-0,30, алюминий 0,008-0,020, кальций 0,003-0,08, азот 0,008-0,025, железо - остальное. Сталь содержит серу в количестве не более 0,025 мас.% и фосфор в количестве не более 0,025 мас. %. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных свойств рельсовой стали и снижение анизотропии ее механических свойств. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали для изготовления высокопрочных железнодорожных рельсов.
Известна рельсовая сталь II группы, термообработанная путем объемной закалки [1, 2], содержащая: углерод 0,71-0,82%, марганец 0,75-1,05%, кремний 0,18-0,40%, фосфор не более 0,035, сера не более 0,045%.
Существенным недостатком стали является наследственная крупнозернистость стали и, как следствие, низкие эксплуатационные механические свойства стали. Для получения мелкозернистой структуры в сталь вводится алюминий, образующий устойчивые дисперсные частицы AlN3, которые при затвердевании стали располагаются по границам зерен, образуя барьер, препятствующий росту зерна. Однако в процессе раскисления образуются неметаллические включения глинозема, сцементированного силикатами в виде дорожек - строчек значительной длины (до 8 мм и более), которые, являясь сильными концентраторами напряжений, снижают анизотропию свойств металла. При этом механические свойства (в особенности ударная вязкость) сильно зависят от количества содержащегося в стали алюминия. Известна рельсовая сталь 1 группы [1], содержащая 0,71-0,82% С, 0,75-1,05% Мn, 0,25-0,45% Si, 0,03-0,07% V, Р не более 0,035%, S не более 0,045%. В данную сталь для измельчения зерна вводится наряду с незначительным количеством алюминия ванадий, что значительно повышает эксплуатационные свойства стали. При этом сталь за счет дополнительно введенного ванадия и получения более мелкозернистой структуры имеет более высокие по сравнению со сталью II группы концентрации кремния 0,25-0,45%, что значительно понижает концентрацию кислорода в стали и снижает загрязненность стали глиноземсодержащими неметаллическими включениями. Однако вводимый в металл дорогостоящий ванадий, связываясь с растворенным в стали азотом и образующий мелкодисперсные нитриды ванадия, влияет только на наследственную мелкозернистость стали, при этом не определяет и не влияет на характер и длину строчки глинозема. В результате чего вводимый в незначительных количествах алюминий может образовать включения с недопустимой длиной строчки, что значительно снижает эксплуатационную стойкость рельсовой стали, повышает анизотропию свойств. Следует также отметить, что при выплавке из металлошихты в рельсовую сталь I и II группы вносятся хром, никель и медь, которые значительно влияют на механические свойства и твердость рельсовой стали.
Наиболее близким аналогом изобретения является рельсовая сталь [3], содержащая, мас.%:
Углерод - 0,69-0,82
Марганец - 0,75-1,05
Кремний - 0,18-0,33
Алюминий - 0,01-0,04
Азот - 0,004-0,011
Элемент из группы, содержащий кальций и магний - 0,0025-0,015
Железо - Остальное
Существенными недостатками стали являются низкие эксплуатационные свойства стали и высокая анизотропия механических свойств. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных свойств рельсовой стали и снижение анизотропии ее механических свойств. Для достижения этого рельсовая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, азот и железо, дополнительно содержит хром, никель и медь при следующем соотношении компонентов:
Углерод - 0,71-0,82
Марганец - 0,75-1,05
Кремний - 0,25-0,45
Хром - 0,01-0,30
Никель - 0,01-0,30
Медь - 0,01-0,30
Алюминий - 0,008-0,020
Кальций - 0,003-0,08
Азот - 0,008-0,025
Железо - Остальное
При этом сталь может содержать серу не более 0,025% и фосфор не более 0,025%. Выбранное соотношение углерода, марганца, кремния, хрома, никеля и меди позволяет обеспечить требуемую структуру стали (сорбит закалки). Кальций, присаживаемый в заявляемых пределах, существенно изменяет форму и топографию неметаллических включений: взамен строчечных включений глинозема образуются менее вредные мелкие глобулярные включения с кальцием. При этом, вступая в соединения с алюминатами, кальций способствует коагуляции и удалению последних из стали. Введение кальция менее 0,005% не оказывает положительного влияния на мехсвойства стали, при содержании более 0,08% кальция увеличивается загрязненность стали кальцийсодержащими неметаллическими включениями, что приводит к повышению отбраковки стали по краевым загрязнениям.
Углерод - 0,69-0,82
Марганец - 0,75-1,05
Кремний - 0,18-0,33
Алюминий - 0,01-0,04
Азот - 0,004-0,011
Элемент из группы, содержащий кальций и магний - 0,0025-0,015
Железо - Остальное
Существенными недостатками стали являются низкие эксплуатационные свойства стали и высокая анизотропия механических свойств. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных свойств рельсовой стали и снижение анизотропии ее механических свойств. Для достижения этого рельсовая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, азот и железо, дополнительно содержит хром, никель и медь при следующем соотношении компонентов:
Углерод - 0,71-0,82
Марганец - 0,75-1,05
Кремний - 0,25-0,45
Хром - 0,01-0,30
Никель - 0,01-0,30
Медь - 0,01-0,30
Алюминий - 0,008-0,020
Кальций - 0,003-0,08
Азот - 0,008-0,025
Железо - Остальное
При этом сталь может содержать серу не более 0,025% и фосфор не более 0,025%. Выбранное соотношение углерода, марганца, кремния, хрома, никеля и меди позволяет обеспечить требуемую структуру стали (сорбит закалки). Кальций, присаживаемый в заявляемых пределах, существенно изменяет форму и топографию неметаллических включений: взамен строчечных включений глинозема образуются менее вредные мелкие глобулярные включения с кальцием. При этом, вступая в соединения с алюминатами, кальций способствует коагуляции и удалению последних из стали. Введение кальция менее 0,005% не оказывает положительного влияния на мехсвойства стали, при содержании более 0,08% кальция увеличивается загрязненность стали кальцийсодержащими неметаллическими включениями, что приводит к повышению отбраковки стали по краевым загрязнениям.
Алюминий, вводимый в пределах 0,008-0,020% совместно с содержащимся азотом в стали, способствует образованию наследствено мелкозернистой стали, совместно с кальцием снижает содержание кислорода в стали, что повышает эксплуатационные свойства рельсов. При содержании алюминия менее 0,008% снижается ударная вязкость стали, при увеличении более 0,020% снижаются механические свойства стали, значительно повышается отбраковка стали по поверхностным дефектам, при этом увеличивается вероятность образования строчек глинозема, снижающих механические свойства и повышающих анизотропию свойств. Азот, вводимый в пределах 0,008-0,025%, вступая в соединение с алюминием, измельчает зерно. При этом снижение содержания азота менее 0,008%, даже при верхних граничных заявляемых значениях алюминия, приводит к снижению прочности и ударной вязкости стали. Превышение содержания азота более 0,025% снижает пластичность стали, недопустимо увеличивает твердость, приводит к повышению отбраковки стали по поверхностным дефектам.
Выбранное сочетание алюминия, кальция и азота позволило увеличить содержание кремния в стали, в результате чего улучшились эксплуатационные показатели стали за счет повышения раскисленности стали и снижения загрязненности неметаллическими включениями строчечной формы, при этом удалось вывести из состава стали дорогостоящий ванадий. Хром, присаживаемый в заявляемых пределах, создает условия для повышения предела текучести и временного сопротивления, а также твердости стали. Медь в пределах 0,01-0,30% увеличивает пластичность стали, а также ударную вязкость стали.
Однако при содержании хрома, никеля и меди более 0,30% каждого в стали наблюдаются недопустимые бейнитные структуры.
Для снижения красноломкости и хладоломкости стали, а также повышения выхода годного содержание серы и фосфора принято до 0,025% каждого.
Для определения эксплуатационных механических свойств твердости и степени чистоты заявляемой рельсовой стали в дуговых электросталеплавильных печах ДСП-100И7 выплавили сталь с граничными, заграничными и заявляемыми пределами. В табл. 1 приведен химический состав стали. Сталь разливали в изложницы (слитки весом 8,5 т) и прокатывали на железнодорожные рельсы Р65.
Механические свойства закаленных рельсов на продольных и поперечных образцах: временное сопротивление - σв; предел текучести - σт; относительное удлинение - δ; относительное сужение - Φ и ударная вязкость - KCU; а также твердость стали на поверхности катания головки НВпкг; на глубине 8 и 16 мм от поверхности катания - HB8-HB16; в шейке - НВш, в подошве -НВпод определялись по ГОСТ 18267-82. Эксплуатационные свойства приведены в табл. 2. Коэффициент анизотропии ударной вязкости (отношение ударной вязкости на продольных образцах к поперечным) снизился. На рельсовой стали II группы он изменялся в пределах 1,10-1,30.
Дополнительно изучалась загрязненность стали неметаллическими включениями, оценка производилась по ГОСТ 24182-80 и ГОСТ 1778-80 (табл. 3).
Согласно представленным данным заявляемая сталь в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами: повышаются эксплуатационные свойства стали, снижается анизотропия механических свойств.
Источники информации
1. ГОСТ 24182-80 "Рельсы железнодорожные широкой колеи типов Р75, Р65 и Р50 из мартеновской стали".
1. ГОСТ 24182-80 "Рельсы железнодорожные широкой колеи типов Р75, Р65 и Р50 из мартеновской стали".
2. ГОСТ 18267-82 "Рельсы железнодорожные типов Р50, Р65 и Р75 широкой колеи, термообработанные путем объемной закалки в масле".
3. Авторское свидетельство СССР N 759612, С 22 С 38/06.
Claims (1)
1. Рельсовая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, кальций, азот и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хром, никель и медь при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод - 0,71-0,82
Марганец - 0,75-1,05
Кремний - 0,25-0,45
Хром - 0,01-0,30
Никель - 0,01-0,30
Медь - 0,01-0,30
Алюминий - 0,008-0,020
Кальций - 0,003-0,08
Азот - 0,008-0,025
Железо - Остальное
2. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит серу в количестве не более 0,025 мас. %, фосфор в количестве не более 0,025 мас. %.
Углерод - 0,71-0,82
Марганец - 0,75-1,05
Кремний - 0,25-0,45
Хром - 0,01-0,30
Никель - 0,01-0,30
Медь - 0,01-0,30
Алюминий - 0,008-0,020
Кальций - 0,003-0,08
Азот - 0,008-0,025
Железо - Остальное
2. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит серу в количестве не более 0,025 мас. %, фосфор в количестве не более 0,025 мас. %.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99103757/02A RU2197553C2 (ru) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Рельсовая сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99103757/02A RU2197553C2 (ru) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Рельсовая сталь |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99103757A RU99103757A (ru) | 2001-01-20 |
RU2197553C2 true RU2197553C2 (ru) | 2003-01-27 |
Family
ID=20216356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99103757/02A RU2197553C2 (ru) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Рельсовая сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2197553C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2449045C1 (ru) * | 2010-11-26 | 2012-04-27 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Рельсовая сталь |
RU2457272C1 (ru) * | 2011-02-17 | 2012-07-27 | Открытое акционерное общество "ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат" (ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК") | Рельсовая сталь |
-
1999
- 1999-02-22 RU RU99103757/02A patent/RU2197553C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ГОСТ 24182-80. на "Рельсы железнодорожные широкой колеи типов Р75, Р65 и Р50". - М.: Издательство стандартов, 1984, с.2. * |
ДЕРЯБИН А.А. и др. Эффективность использования ванадийсодержащих конверторных шлаков для прямого микролегирования рельсовой стали ванадием в электропечах. - Сталь, №2, 1998. МОГИЛЬНЫЙ В.В. и др. Качество железнодорожных рельсов из непрерывнолитой стали, выплавленной в электропечи. - Сталь, №8, 1997. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2449045C1 (ru) * | 2010-11-26 | 2012-04-27 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Рельсовая сталь |
RU2457272C1 (ru) * | 2011-02-17 | 2012-07-27 | Открытое акционерное общество "ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат" (ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК") | Рельсовая сталь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2181918C (en) | Long-life induction-hardened bearing steel | |
RU2197553C2 (ru) | Рельсовая сталь | |
RU2365667C1 (ru) | Рельсовая сталь | |
RU2259416C2 (ru) | Рельсовая сталь | |
RU2224041C2 (ru) | Рельсовая сталь | |
RU2484173C1 (ru) | Автоматная свинецсодержащая сталь | |
RU2131946C1 (ru) | Рельсовая сталь | |
RU2138576C1 (ru) | Чугун | |
RU2203344C2 (ru) | Литейная сталь | |
RU2224044C2 (ru) | Рельсовая сталь | |
RU2223342C1 (ru) | Сталь | |
RU2291220C1 (ru) | Рельсовая сталь | |
SU1468958A1 (ru) | Чугун | |
SU1036787A1 (ru) | Чугун | |
SU759612A1 (ru) | Сталь | |
SU1281600A1 (ru) | Износостойкий белый чугун | |
RU2241779C1 (ru) | Рельсовая сталь | |
RU2232202C1 (ru) | Рельсовая сталь | |
RU2161210C1 (ru) | Рельсовая сталь | |
KR20180059459A (ko) | 내가스 결함성에 우수한 구상흑연주철 | |
RU2149213C1 (ru) | Износостойкая сталь ист эл-200 | |
SU1585367A1 (ru) | Модифицирующа смесь | |
RU2256000C1 (ru) | Рельсовая сталь | |
KR900004165B1 (ko) | 주형 및 정반용 주철 | |
RU2003728C1 (ru) | Заэвтектоидна рельсова сталь |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050223 |