Введение к работе
Актуальность работы. В условиях рыночной экономики одним из перспективных направлений в путевом хозяйстве является повышение надежности пути при одновременном снижении эксплуатационных расходов, на основе перехода от затратных технологий к ресурсосберегающим. Ежегодно в МПС при выполнении ремонтов пути расходуется около 3 млн.т. стали при этом на сети дорог в главных путях эксплуатируется большое количество рельсов со сверхнормативной наработкой тоннажа. Важнейшей проблемой является боковой износ рельсов и гребней колесных пар в кривых малого радиуса, на участках с затяжными подъемами и спусками, в частности на перевальном участке Иркутск-Слюдянка ВСЖД. Выход рельсов из-за предельного износа увеличился за 10 лет более чем в 3 раза. В 1998г на железных дорогах России было изъято 103 тыс дефектных рельсов, в том числе по боковому износу — около 47 тыс штук. Рельсы являются наиболее дорогостоящим элементом верхнего строения пути, на приобретение и замену вышедших из строя рельсов железные дороги РФ в 1998г затратили более 2 млрд. руб., поэтому МПС изыскивает возможности продления срока службы рельсов при их эксплуатации. В связи с этим актуальной задачей является повышение эксплуатационной стойкости рельсов. Известно, что шлифование и лубрикация продляют [срок службы рельсов, однако улучшение качества рельсов остается важнейшим фактором снижения эксплуатационных расходов.
Цель работы: Повышение эксплуатационной стойкости рельсов в сложных условиях эксплуатации, в частности, в кривых малого радиуса при неблагоприятном сочетании элементов плана и профиля пути.
4 (затяжные подъемы и спуски с уклоном от 4%о до 25 %о) Конкретными задачами работы явились:
-
Постановка комплексных исследований, связанных с изменением химического состава рельсовой стали, с целью улучшения ее свойств. Эта часть исследований предусматривала изучение влияния основных компонентов стали, а так же широкого комплекса различных легирующих элементов и модифицирующих добавок на эксплуатационную стойкость рельсов.
-
Корректировка технологического процесса производства стали, (электросталь в комплексе с непрерывной разливкой стали).
Методы исследования. Решение поставленных в работе задач осуществлялось:
методами полигонных испытаний опытных партий рельсов на перевальном участке ВСЖД. Достоверность основных результатов и выводов обеспечивалась натурными наблюдениями за износом рельсов и большими объемами поставок опытных рельсов производства КМК на ВСЖД ( более 20 тыс.т.);
современными методами металлографического анализа и механическими испытаниями в широком температурном интервале.
Научная новизна:
- повышен комплекс механических свойств и чистота металла по
неметаллическим включениям, за счет модифицирования и
изменения технологии производства рельсовой стали, что
позволило достичь повышения триботехнических свойств в
условиях эксплуатации;
5 в качестве поисковых исследований изучена возможность прогнозирования свойств рельсовой стали методом планируемого эксперимента. Установлено, что увеличение содержания ванадия до 0,06% приводит к повышению твердости, прочности и пластичности стали .При этом его содержание положительно влияет на ударную вязкость в широком температурном интервале, что повышает износостойкость рельсов, предназначенных для эксплуатации в условиях Севера и Сибири;
- показана эффективность применения рельсов повышенной
износостойкости в условиях. ВСЖД.
Практическая значимость работы:
проведены полигонные испытания опытных партий рельсов производства КМК на перевальном участке Иркутск-Слюдянка Восточно-Сибирской железной дорога в сложных условиях эксплуатации, при неблагоприятном сочетании элементов плана и профиля пути (кривые малого радиуса доЗООм-25%, более 300м - 32,6%; затяжные подъемы и спуски от 4%о до 25%о). Показано повышение эксплуатационной стойкости опытных рельсов в 1,5-2 раза по сравнению с рельсами, изготовленными по обычно принятой технологии на КМК;
проведены исследования эксплуатационных характеристик опытных партий рельсов производства КМК. Показана перспективность технологии выплавки рельсовой стали (электросталь с непрерывной разливкой стали), значительно улучшающая структуру, механические свойства и в целом повышающая эксплуатационную стойкость рельсов в условиях Сибири;
предложено рациональное поэтапное ведение путевого хозяйства в условиях дороги. Применение рельсов повышенной
б износостойкости на перевальном участке ВСЖД позволяет сократить эксплуатационные расходы, что является экономически эффективным мероприятием;
- показана необходимость в существующих условиях эксплуатации
применение рельсов повышенной износостойкости на
перевальном участке ВСЖД.
Предмет защиты. На защиту выносятся:
влияние основного химического состава, модифицирования и микролегировакия на эксплуатационную стойкость рельсов;
результаты полигонных испытаний рельсов повышенной износостойкости на перевальном участке ВСЖД в сложных условиях эксплуатации, в частности, в кривых малого радиуса и сурового климата Сибири;
эффективность применения рельсов повышенной эксплуатационной стойкости на перевальном участке ВСЖД. Дополнительный экономический эффект от перекладки опытных рельсов с переменой рабочего канта.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и
одобрены: на заседаниях кафедры «Путь и путевое хозяйство» ИрИИТа
(Иркутск, 1996-1999г.г.); на II Международном симпозиуме по
трибофатике (Москва, 1996г); на V Международной конференции
«Актуальные проблемы материаловедения в металлургии»
(Новокузнецк, 1997г); на научно-практической конференции
«Транспортные проблемы Восточной Сибири» (Иркутск, 1998г); на заседании Рельсовой Комиссии МПС (Новокузнецк, 1999г); патент на рельсовую сталь 2000г. д>Р^иа/?тв. /i/
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 печатных работах и в двух научно-исследовательских отчетах.
7 Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и трех приложений. Работа изложена на 160 страницах, содержит 41 рисунок, 33 таблицы, библиографический список из 115 наименований.