Рельсы повышенной эксплуатационной стойкости для Сибири

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ДементьевВ.П., КорневаЛ.В., Серпиянов А.И., УДК621.7.93.001.5 Черняк С.С., Поздеев В.Н., Тужилина Л.В., Фалько Н.В.

РЕЛЬСЫ ПОВЫШЕННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ДЛЯ СИБИРИ_

Одной из важнейших задач повышения эксплуатационной стойкости рельсов в условиях Сибири и Крайнего Севера, является разработка оптимальной технологии изготовления рельсов, обеспечивающих надежность и долговечность в экстремальных условиях Сибири и Севера. ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат» совместно с Иркутским государственным университетом путей сообщения и Восточно-Сибирской железной дорогой (ВСЖД), проводят работы по изысканию оптимального химического состава и корректировке технологического процесса. В ходе работы были изготовлены и опробованы рельсы с дополнительным модифицированием рельсовой стали хромом, ванадием, ниобием, бором, щелочноземельными и редкоземельными металлами (ЩЗМ и РЗМ).

Полигонные испытания рельсов на износостойкость проводились в условиях ВСЖД, на перевальном участке Иркутск-Слюдянка, который, характеризуется затяжными подъемами и спусками (от 4 °/°° до 25 °/00) с большим количеством кривых малого радиуса (менее 300 м - 12%, более 300 м - 38,5% ).

Изменение технологического процесса производства стали, заключающееся в переходе на электродуговые печи, в комплексе с непрерывной разливкой стали, значительно улучшает структуру, комплекс механических (средние показатели: ств = 1310 МПа, ст0,2 = 980 МПа, 5-12%, у = 35%, KCU = 0,43 МДж/м2 ( + 20°С), KCU = 0,30 МДж/м2 до 60°С) и эксплуатационных свойств.

За последние 10 лет ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат» на ВСЖД отгрузил более 40 тонн опытных рельсов различной модификации: СВ-термоупрочнен-ные из мартеновской стали повышенной чистоты по неметаллическим включениям,

кальцийсодержащие, легированные ванадием; НМ рельсы низкотемпературной надежности из мартеновской стали, микролегированной ванадием и ниобием; НЭ рельсы низкотемпературной надежности из электростали, микролегированной ванадием и ниобием; К - 14 (Э) - рельсы из электростали, раскисленной силикокальци-ем и силикомарганцем, микролегированной ванадием с непрерывной разливной стали.

Проведены наблюдения на дороге по определению низкотемпературной надежности и уменьшению удельного бокового износа опытных рельсов шифров НЭ, М, СВ, Э и Р65-к, что по сравнению с другими рельсами удельный боковой износ в кривых радиусом менее 350 м, рельсов Р65-к на 1 млн. т км брутто составляет 0,058 мм, рельсах шифра НЭ -0,088 мм на 1 млн. т км/бр., в рельсах шифра СВ, М, Э, ЭЛ, Моп - 0,118 мм на 1 млн. т км/бр. Проведенные наблюдения показали, что рельсы шифра Р65-к более износостойкие, чем рельсы других шифров М, МЭ, Л, ЭЛ, поэтому дальнейшее исследование проводятся по рельсам шифра НЭ и Р65-к.

Согласно ТУ Р65-к, рельсы из электростали, повышенной износостойкости и контактной выносливости, термоупрочненные по всей длине, предназначены для укладки в наружные нити кривых радиусом 650 м и менее. Всего поступило на дорогу в 2003-2006 годах 193 рельса.

Выход рельсов Р65-к по дефектам не наблюдался. В пути лежат 81 рельс. Рельсы сняты со средним боковым износом 13,3 мм и средним пропущенным тоннажем 196,3 млн. т км брутто, данные обмеров приведены в табл.1.

Рельсы Р65-к, в настоящее время лежат в кривых по дистанции пути на участке Иркутск-Слюдянка и по Чунской дистанции на участке Таргиз-Кешево. С 2003 года на дорогу поступают новые рельсы из электро-

МЕХАНИКА. ТРАНСПОРТ. МАШИНОСТРОЕНИЕ

0

Табл.1

Износостойкость опытных железнодорожных рельсов.

ПЧ Перегон Грузонапряженность млн т км бр в год Путь Кривая, км ПК Радиус Количес тво уложенных рельсов Р65-к Дата укладки Сняты Рельсы

С боковым износом, мм С пропущен. тоннажем, млн. т км бр.

8 Глубокая-Андрианов ская 107,5 2 5263пкЗ + 22- пк8 + 26 307 20 2.11.04г 12 171,3

5272пкЗ + 47-пк8 + 16 394 13 1.08.03г 10,2 172,4

9 Ангасолка-Слюдянка 107,5 2 5299пк5 + 70-пк7 + 90 319 9 4.07.03г 13,6 194,4

5300пк6 + 68-5301пк1+83 310 18 4.07.03г 13,2 194,4

10 Слюдянка-Утулик 104,1 5315пк9 + 46-5316пкЗ + 48 314 19 4.07.03г 14.6 224,6

5316пкЗ + 65 5316пк6 + 91 300 12 15.07.03г 15 211,3

5316пк9-5317пк2 + 31 304 21 1.07.03 14,4 205,7

стали шифра НЭ. Сравнение качественных характеристик рельсов Р-65к с рельсами шифра НЭ представлено в табл. 2.

Средний удельный боковой износ в кривых с рельсами Р65-к составил -0,058 мм/млн. т км бр., а в рельсах НЭ- 0,088 мм/млн. т км бр.

Для расчетов был принят участок Иркутск - Слюдянка: по 2 пути средняя грузонапряженность составляет -106,8 млн. т. брутто. За год прирост бокового износа составляет в рельсах:

Р65-к - 0,058x106,8-6,19 мм; НЭ -0,088x65,3 = 9,57 мм; срок службы рельсов, т.е. до достижения ими бокового износа 18 мм, составит: Р65-к - 18/6,19 = 2,9 года; НЭ - 18/9,57 = 1,9 года.

Таким образом, срок службы рельсов Р65-к увеличивается по сравнению с рельсами НЭ на (2,9-1,9) = 1 годили 12 месяцев; затраты на смену рельсов НЭ — 5,534,8/1,9 = 2913,05 тыс. руб.; затраты на смену рельсов Р65-к — 5,534,8/2,9= 1908,55 тыс. руб.

Экономический эффект от внедрения опытных рельсов Р65-к на 1 км в год составил 1005 тыс. рублей, всего 191 рельс или 4 км 775м. Экономический эффект от внедрения опытных рельсов Р65-к составил 4 млн. 798 тыс. рублей.

Ремонт пути выполняется в основном по главному ходу новыми рельсами, а по Северному направлению — старогодными рельсами. Средняя грузонапряженность по главному ходу (1 и 2 пути) составляет - 65,3 млн. т. км брутто. За год прирост бокового износа соста-

вит в рельсах: Р65-к -0,058x65,3 = 3,8 мм; НЭ -

0.088.65,3 = 5,7мм; срок службы рельсов, т.е. до достижения ими бокового износа 18 мм -определяется для Р65-К - 18/3,8 = 4,7 года; НЭ -18/5,7 = 3,2 года. Следовательно, срок службы рельсов Р65-к увеличивается по сравнению с рельсами НЭ на 4,7-3,2=1,5 года или на 18 месяцев; затраты на смену рельсов НЭ -5,534,8/3,2=1729,6 тыс. руб.; затраты на смену рельсов Р65-к - 5,534,8/4,7=1177,6 тыс. руб. В целом экономический эффект от внедрения опытных рельсов Р65-к на 1 км в год составляет 552 тыс. руб.

Учитывая ежегодную смену на дороге новыми рельсами от 250 до 300 км, укладку в кривые по дороге 45% или 150 км, экономический эффект от внедрения опытных рельсов Р-65к в год на дороге составит 83 млн. рублей.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Дементьев В.П., Авдеев А.Н., Черняк С.С., Тужилина Л.В., Фалько Н.В. «Корреляционный анализ износостойкости опытных рельсов производства ОАО «НКМК» в условиях ВСЖД» // Научный журнал «Современные технологии» №4(12) ИрГУПС. 2006г. С.68-72.

2. Тужилина Л.В., Дементьев В.П., Поздеев В.Н., Фалько Н.В., Черняк С.С., Серпиянов А.И. «Опытные рельсы КМК на ВСЖД» // Труды V международного симпозиума по три6офатике. ИрГУПС. Иркутск. 2005. Том.1. С.138-142.

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Табл. 2.

Сравнительная ведомость наблюдаемых опытных кривых, на которых уложены опытные рельсы по

шифрам P65-к и НЭ.

Перегон, км, ПК Путь радиус Спуск -, подъем + Дата укладки Тип рельса Дата промера Грузонапряженность участка млн. т бр. в год Пропущенный тоннаж, млн. т км бр. Боковой износ, мм Удельный боковой износ, мм/млн.т км бр.

Иркутск-Пассажирский - Кая

5188пк2 + 76-5189пк 0 + 86 (13-35 зв) 15.06.06

1 338 -6,7 Лежат в пути Р65к 23.11.2006 49,7 23 1,41 0,061

Б-Луг - Расссха

523 пк5 + 65-5231пк2 + 34 2 229 + 9,8 8,6 27.09.05 НЭ 24.11.2006 107,5 129,2 12,63 0,098

Глубокая - Андреановская

5267 пк5 + 46-пк8 + 55 2 308 -7 11.01.05 НЭ 29.08.2006 107,5 175,2 15,1 1 0,087

Андреановская- Ангасолка

12,5/ 15,9 7.08.03

5274 пк6-пк9 + 22 1 294 Лежат в Р65к 08.12.2006 49,7 168,1 11,8 0,07

пути

5281 пк4 + 60 7 + 00(30-21 зв) 22.10.04

2 307 -15,9 Лежат в пути Р65к 28.11.2006 107,5 215 18 9,92 0,049

5283пк1+27- пк5 + 19 1 305 11,7 15.09.05 НЭ 28.11.2006 49,7 56,7 4,49 0,08

5283пк5 + 42- пк9 + 74 303 -10,2 13.09.04 НЭ 28.11.2006 49,7 108,1 9,19 0,085

Таргиз - Кешево

19.06.03

83,71 2 349 1 Лежат в пути Р65к 23.11.2006 23,5 4,52 0,054