Журналы →  Черные металлы →  2025 →  №5 →  Назад

Прокатка и другие процессы ОМД
Название Исследования деформационных характеристик и энергосиловых параметров прокатки рельсовых сталей экспериментального химического состава
DOI 10.17580/chm.2025.05.06
Автор А. А. Уманский, Р. Н. Молоканов, Р. А. Шевченко, А. Е. Долгополов
Информация об авторе

Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк, Россия

А. А. Уманский, директор Института металлургии и материаловедения, докт. техн. наук, доцент, эл. почта: umanskii@bk.ru
Р. А. Шевченко, доцент кафедры металлургии черных металлов и химической технологии, канд. техн. наук, эл. почта: shefn1200@mail.ru
А. Е. Долгополов, заведующий лабораторией НОЦ «Цифровая металлургия», эл. почта: alexdolgop@yandex.ru

 

АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат», Новокузнецк, Россия

Р. Н. Молоканов, технический директор, эл. почта: molokanov@evraz.com

Реферат

С целью теоретического обоснования разработки эффективных режимов прокатки железнодорожных рельсов из бейнитных сталей проведены экспериментальные лабораторные исследования сопротивления пластической деформации сталей широкого номенклатурного ряда указанного класса. Для бейнитных сталей различного химического состава определены закономерности влияния степени и скорости деформации на их сопротивление пластическому деформированию. Показано, что в диапазонах изменения истинной деформации (0,05–0,10) и скорости деформации (1,75–2,8 с–1) увеличение данных показателей приводит к повышению сопротивления сталей пластическому деформированию по линейному закону. Установлено, что сопротивление деформации бейнитной стали с содержанием углерода порядка 0,34 %, одновременно легированной марганцем, кремнием и хромом на уровне 1,6–2,0 % и молибденом до 0,4 %, практически соответствует сопротивлению деформации стандартной рельсовой высокоуглеродистой стали 76ХФ. При этом бейнитные рельсовые стали с аналогичным содержанием углерода, но в 1,5 раза более низкой концентрацией марганца, кремния, хрома и молибдена обладают на 30 % меньшим сопротивлением деформации при аналогичных условиях прокатки. Также определено, что легирование никелем до 0,9 % и ванадием до 0,15 % способствует незначительному (до 10 %) повышению сопротивления деформации бейнитных рельсовых сталей. С использованием полученных аналитических зависимостей сопротивления деформации рассматриваемых сталей от параметров прокатки проведен прогнозный расчет усилия прокатки в черновой клети действующего универсального рельсобалочного стана, который показал наличие значительного резерва для интенсификации существующего режима прокатки железнодорожных рельсов при переходе на их производство из бейнитных сталей.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-29-00415, https://rscf.ru/project/25-29-00415/

Ключевые слова Деформация, прокатка, рельсовые стали, железнодорожные рельсы, бейнитная сталь, легирование, рельсобалочный стан
Библиографический список

1. Головатенко А. В., Волков К. В., Александров И. В., Кузнецов Е. П. и др. Ввод в эксплуатацию универсального рельсобалочного стана и освоение технологии производства рельсов на современном оборудовании в рельсобалочном цехе ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2014. № 6 (1374). С. 32–38.
2. Шабуров Д. В., Попов А. Е., Загуменнов О. В. Освоение технологии производства рельсов на универсальном рельсобалочном стане // Сталь. 2016. № 7. С. 44–45.
3. ГОСТ Р 51685–2022. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. — Введ. 01.08.2023.
4. ГОСТ Р 51685–2000. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. — Введ. 01.07.2001.
5. ГОСТ Р 51685–2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. — Введ. 01.07.2014.
6. Корнева Л. В., Осколкова Т. Н. Рельсы из стали бейнитного класса // Известия вузов. Черная металлургия. 2006. № 12. С. 26–27.
7. Павлов В. В., Годик Л. А., Корнева Л. В., Козырев Н. А. и др. Железнодорожные рельсы из бейнитной стали // Металлург. 2007. № 4. С. 51–54.
8. Козырев Н. А., Уманский А. А., Бойков Д. В. Разработка технологии внепечной обработки рельсовой электростали, обеспечивающей повышение эксплуатационной стойкости рельсов // Черные металлы. 2015. № 4. С. 29–33.
9. Юрьев А. Б., Годик Л. А., Девяткин Ю. Д., Козырев Н. А. и др. Разработка технологии раскисления рельсовой стали карбидом кальция // Сталь. 2008. № 4. С. 25–26.
10. Уманский А. А., Борисов А. С., Фейлер С. В. Разработка технологических решений по повышению качества железнодорожных рельсов за счет совершенствования технологии выплавки, внепечной обработки и непрерывной разливки рельсовой электростали // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2023. Т. 79. № 7. С. 566–574.
11. Волков К. В., Кузнецов Е. П., Бойков Д. В., Сапаев Н. М. и др. Освоение производства рельсовой стали на модернизированной МНЛЗ № 1 ЭСПЦ ОАО ЕВРАЗ ЗСМК // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2014. № 6 (1374). С. 25–30.
12. Протопопов Е. В., Числавлев В. В., Темлянцев М. В., Головатенко А. В. Повышение эффективности рафинирования рельсовой стали в промежуточных ковшах МНЛЗ на основе рациональной организации гидродинамических процессов // Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 5. С. 298–304.
13. Кушнарев А. В., Киричков А. А., Добужская А. Б., Белокурова Е. В. Разработка химического состава рельсовой стали бейнитного класса и технологии производства из нее рельсов в ОАО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2013. № 2 (1358). С. 58–62.
14. Hlavatý I., Sigmund M., Krejčí L., Mohyla P. The bainitic steels for rails applications // Materials Engineering. 2009. Vol. 16. No. 4. P. 44–50.
15. Pacyna J. The microstructure and properties of the new bainitic rail steels // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 2008. Vol. 28, Iss. 1. P. 19–22.
16. Остапенко А. Л., Руденко Е. А., Курдюкова Л. А. Оценка влияния методики определения сопротивления деформации на погрешность расчета силы горячей прокатки полос и листов // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2013. № 6. С. 38–44.
17. Андреюк В. Л., Тюленев Г. Г., Прицкер Б. С. Аналитическая зависимость сопротивления деформации сталей и сплавов от их химического состава // Сталь. 1972. № 6. С. 522–523.
18. Мигачев Б. А. Сопротивление деформации в механике обработке давлением. — Екатеринбург : УрО РАН, 1997. — 176 с.
19. Чукин М. В., Ишимов А. С., Барышников М. П., Никитенко О. А. Физическое моделирование реологических свойств и расчет сопротивления деформации стали 20 в процессе горячей пластической деформации на комплексе GLEEBLE 3500 // Производство проката. 2015. № 11. С. 3–9.
20. Аль-Кхузаи А. С. О., Выдрин А. В., Широков В. В., Панасенко О. А. Исследование сопротивления пластической деформации стали марки 09Г2С в широком диапазоне изменения температур // Черные металлы. 2020. № 5. С. 15–19.
21. Потапов А. И., Батуева Е. А. Сопротивление деформации кремнемарганцовистых сталей для арматуры // Заготовительные производства в машиностроении. 2013. № 10. С. 38–40.
22. Космацкий Я. И., Фокин Н. В., Баричко Б. В. Исследование пластичности и сопротивления деформации стали типа 13CR, применяемой для изготовления труб высоких групп прочности // Черные металлы. 2022. № 6. С. 49–54.
23. Гладковский С. В., Потапов А. И., Лепихин С. В. Исследование сопротивления деформации мартенситно-стареющей стали ЭП679 // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2015. № 4. С. 18–28.
24. Космацкий Я. И., Фокин Н. В., Баричко Б. В., Яковлева К. Ю. и др. Исследование сопротивления пластической деформации стали марок ЭП450-Ш И ЭП823-Ш в горячем и холодном состоянии // Металлург. 2021. № 7. С. 29–34.
25. Салганик В. М., Денисов С. В., Крайнев В. И., Сычев О. Н. Сопротивление деформации ниобийсодержащих сталей новых марок // Производство проката. 2007. № 6. С. 15–18.
26. Лабер К. Б., Дыя Х. С., Кавалек А. М. и др. Влияние температурно-скоростных условий на сопротивление деформации углеродистой низколегированной стали // Известия вузов. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 9. С. 610–614.
27. Rodriguez-Ibabe J. M., Gutiérrez I., López B., Iza-Mendia A. Modeling of the resistance to hot deformation and the effects of microalloying in high-Al steels under industrial conditions // Materials Science Forum. 2005. Vol. 500-501. P. 195–202.
28. Юн-Цзюнь Ч., Вэй-Тао Х., Цзинь-Тао Х. Сопротивление деформации азотсодержащей мартенситной стали // Сталь. 2013. № 9. С. 81–83.
29. Чжичао Ли, Цзин У, Цяньнань Ли, Синьцзин Ли и др. Влияние скорости и температуры горячей деформации на сопротивление деформированию дуплексной нержавеющей стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 2023. № 2 (812). С. 3–12.
30. Жумабеков Б. Ш., Мансуров Ю. Н., Рахимов Р. В., Джаббаров Ш. Б. и др. Структура современных рельсовых сталей. Бейнитные стали // The Scientific Heritage. 2022. № 91 (91). С. 112–116.
31. Целиков А. И., Никитин Г. С., Рокотян С. Е. Теория продольной прокатки. — М. : Металлургия, 1980. — 320 с.
32. Зюзин В. И., Бровман М. Я., Мельников А. Ф. Сопротивление деформации сталей при горячей прокатке. — М. : Металлургия, 1964. — 270 с.
33. Перетятько В. Н., Темлянцев М. В., Филиппова М. В. Развитие теории и практики металлургических технологий. Т. 2. Пластичность и разрушение сплавов в процессах нагрева и обработки давлением / под ред. В. Н. Перетятько, Е. В. Протопопова, И. Ф. Селянина. — М. : Теплотехник, 2010. — 352 с.

Language of full-text русский
Полный текст статьи Получить
Назад