×
19.06.2019
219.017.89d6

РЕЛЬСОВАЯ СТАЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к стали, используемой для изготовления железнодорожных рельсов, а также рельсов для метрополитена. Рельсовая сталь содержит углерод, марганец, кремний, алюминий, азот, ванадий, хром, никель, кислород, железо и в качестве примесей серу, фосфор и медь при следующем соотношении компонентов, в мас.%: углерод 0,71-0,90, марганец 0,85-1,20, кремний 0,20-0,40, алюминий не более 0,004, азот 0,010-0,018, ванадий 0,05-0,15, хром 0,40-0,80, никель 0,03-0,20, кислород не более 0,0020, железо и примеси - остальное, при этом примеси содержатся в следующих количествах: сера - не более 0,020, фосфор - не более 0,020, медь не более 0,20. Техническим результатом является повышение чистоты стали по неметаллическим включениям для обеспечения надежности и контактно-усталостной прочности рельсов. 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, используемой для изготовления железнодорожных рельсов.

Известна рельсовая сталь [1], содержащая (в мас.%):

углерод 0,71-0,82
марганец 0,75-1,05
кремний 0,30-0,60
алюминий не более 0,005
азот 0,005-0,015
ванадий 0,05-0,15
хром 0,40-0,80
никель 0,03-0,30
кальций 0,0001-0,005
барий 0,0001-0,005
железо остальное,

при этом примеси содержаться в следующих количествах: сера - не более 0,020%, фосфор - не более 0,025%, медь не более 0,20%.

Существенным недостатком данной стали является наличие в структуре недеформирующихся и хрупкоразрушенных неметаллических включений из-за модифицирования стали кальцием.

Известна выбранная в качестве прототипа рельсовая сталь [2], содержащая (в мас.%):

углерод 0,71-0,82
марганец 0,75-1,05
кремний 0,45-0,80
алюминий 0,005-0,015
азот 0,0005-0,015
ванадий 0,03-0,09
хром 0,35-0,70
никель 0,03-0,20
железо остальное

Существенным недостатком данной стали является низкая эксплуатационная стойкость, обусловленная пониженным комплексом физико-механических свойств.

Желаемым техническим результатом изобретения является повышение чистоты стали по неметаллическим включениям для обеспечения надежности и контактно-усталостной прочности рельсов.

Для достижения этого рельсовая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, азот, ванадий, хром, никель, железо и в качестве примесей серу, фосфор и медь, отличающаяся тем, что в ней дополнительно ограничено содержание кислорода при следующем соотношении компонентов (в мас.%):

углерод 0,71-0,90
марганец 0,85-1,20
кремний 0,20-0,40
алюминий не более 0,004
азот 0,010-0,018
ванадий 0,05-0,15
хром 0,40-0,80
никель 0,03-0,20
кислород не более 0,0020
железо остальное,

при этом примеси содержатся в следующих количествах: сера - не более 0,020%, фосфор - не более 0,020%, медь не более 0,20%.

Заявляемый химический состав стали подобран исходя из следующих предпосылок.

Выбранное содержание углерода при установленном соотношении марганца, кремния и хрома обеспечивает повышение ударной вязкости, пластичности при сохранении твердости и прочности стали. Увеличение содержания углерода по сравнению с прототипом позволит дополнительно повысить контакно-усталостную прочность рельсов. Верхний предел содержания углерода установлен, исходя из того, что при увеличении его свыше 0,90% происходит резкое снижение показателей пластичности и ударной вязкости рельсовой стали.

Концентрация кремния установлена для обеспечения сбалансированного уровня механических свойств рельсов, при этом снижение его концентрации менее 0,20% не обеспечивает требуемый уровень свойств, при повышении 0,40% возрастает вероятность образования неблагоприятной структуры.

Концентрация хрома выбрана исходя из обеспечения высокого сопротивления износу и высоких прочностных свойств, при этом снижение концентрации хрома менее 0,40% не позволяет обеспечить требуемую стойкость рельсов в пути, а при повышении концентрации более 0,80% значительно возрастает стоимость стали при постоянных прочностных свойствах стали.

Снижение содержания алюминия до 0,004% и кислорода менее 0,0020% обеспечивает повышение чистоты металла по неметаллическим включениям, приводит к уменьшению их размеров и количества. Содержание алюминия более 0,004% и кислорода более 0,0018% приводит к загрязнению стали строчками неметаллических включений больших размеров.

Концентрация марганца в выбранных пределах обеспечивает достаточную износостойкость рельсов. Марганец увеличивает устойчивость переохлажденного аустенита и при содержании не менее 0,85% обеспечивает образование дисперсного тонкопластинчатого перлита, имеющего хорошее сочетание прочности, пластичности и вязкости. Поскольку марганец смещает точку фазовых превращений к более низким температурам, дальнейшее увеличение его концентрации более 1,20% в стали с высоким содержанием углерода приводит к хрупкости рельсов.

Введение азота от 0,010 до 0,018 позволяет также повысить прочностные свойства рельсов и увеличить сопротивление хрупкому разрушению. Наличие ванадия при этом позволяет добиваться необходимой растворимости азота в соединениях. При наличии азота менее 0,010% невозможно обеспечить необходимое упрочнение стали, а при содержании азота более 0,018% приводит к получению нерастворившегося азота и возможного образования недопустимых пузырей в стали. Выбранное содержание и соотношение азота и ванадия обеспечивает получение требуемой ударной вязкости.

Ограничение концентрации никеля до 0,20% связано с возможностью образования структурно-свободного феррита, имеющего низкую износостойкость.

Ограничение концентрации фосфора, серы и меди обусловлено улучшением качества поверхности готовой продукции после прокатки и повышения ее физико-механических свойств.

Серия опытных плавок с заявляемым химическим составом была выплавлена в дуговых печах ДСП-100И7. Химический состав приведен в таблице 1. После разливки стали на МНЛЗ осуществляли прокатку железнодорожных рельсов типа Р65. После прокатки рельсов термообработка не проводилась. Результаты испытаний механических свойств в горячекатаном состоянии в сравнении с рельсовой сталью-прототипом (после объемной закалки в масле и отпуске) приведены в таблице 2. Таким образом, заявляемый химический состав с ограниченным содержанием кислорода обеспечивает повышение чистоты стали по неметаллическим включениям при обеспечении достаточно высокого уровня механических свойств рельсов в нетермоупрочненном состоянии, сопоставимом с уровнем механических свойств стали-прототипа в термоупрочненном состоянии.

Источники информации

1. RU 2292221 C1, C22C 38/46

2. Патент РФ №2131946, С22С 38/46.

Таблица 1
Химический состав стали
Состав С Si Mn Cr V AI N Ni S P Cu Fe
1 0,90 0,20 0,85 0,80 0,08 0,001 0,010 0,03 0,007 0,016 0,06 ост
2 0,77 0,40 0,88 0,40 0,09 0,004 0,012 0,10 0,008 0,019 0,08 ост
3 0,71 0,34 0,86 0,47 0,11 0,004 0,011 0,20 0,006 0,009 0,01 ост
4 0,80 0,23 0,89 0,55 0,07 0,001 0,012 0,12 0,005 0,015 0,15 ост
5 0,77 0,36 1,20 0,69 0,11 0,003 0,018 0,14 0,012 0,018 0,20 ост
6 0,81 0,40 1,10 0,50 0,15 0,004 0,012 0,18 0,020 0,020 0,16 ост
прото
тип
0,71-0,82 0,45-0,80 0,75-1,05 0,35-0,70 0,03-0,09 0,005-0,015 0,0005-0,015 0,03-0,20 ≤0,020 ≤0,020 ≤0,20 ост

Таблица 2
Механические свойства стали и результаты оценки неметаллических включений
Состав Предел текучести, Н/мм2 Предел прочности, Н/мм2 Относитель
ное удлинение, %
Относительное сужение, % KCU ударная вязкость, Дж/см2 Неметаллические включения, мм
+20°С недеформирующие
ся
хрупкоразрушен
ные
1 1100 1190 10 20 20 0 0
2 900 1180 12 21 21 0,001 0
3 800 1190 12 28 25 0 0,01
4 889 1170 13 27 24 0 0
5 1000 1150 11 22 26 0 0
6 900 1170 10 21 23 0 0
Прото
тип (закал
ка и отпуск)
880-1200 1350-1550 10-17 30-34 33-44 - -

Рельсовая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, азот, ванадий, хром, никель, железо и в качестве примесей серу, фосфор и медь, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кислород при следующем соотношении компонентов, мас.%: при этом примеси содержатся в следующих количествах, %: сера не более 0,020, фосфор не более 0,020, медь не более 0,20.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-3 of 3 items.
10.07.2013
№216.012.5447

Способ термической обработки рельсов

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам термической обработки железнодорожных рельсов. Для обеспечения сбалансированного комплекса механических свойств рельсов из углеродистой и низколегированной стали, уменьшения кривизны рельсов в вертикальной плоскости,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487178
Дата охранного документа: 10.07.2013
27.03.2014
№216.012.ae3a

Состав электродного покрытия

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для ручной дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей. Электродное покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: мрамор 49,5-51,0, плавиковошпатовый концентрат 14,0-16,0, ферромарганец 5,0-7,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510317
Дата охранного документа: 27.03.2014
29.06.2019
№219.017.9fdb

Способ изготовления прокатных изделий углового профиля

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изготовлению сложных профилей проката в потоке непрерывных среднесортных станов. Для получения у готового изделия углового профиля высокой прочности при повышении пластических свойств и ударной вязкости при отрицательных температурах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002457257
Дата охранного документа: 27.07.2012
Showing 1-10 of 20 items.
10.07.2013
№216.012.5447

Способ термической обработки рельсов

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам термической обработки железнодорожных рельсов. Для обеспечения сбалансированного комплекса механических свойств рельсов из углеродистой и низколегированной стали, уменьшения кривизны рельсов в вертикальной плоскости,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487178
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.10.2015
№216.013.8741

Теплоизолирующая шлакообразующая смесь

Изобретение относится к черной металлургии. Смесь содержит, мас.%: шлакообразующий материал 50-65 и органическую добавку 35-50. В качестве шлакообразующего материала используют микрокремнезем, а в качестве органической добавки используют смесь, содержащую, мас.%: шелуху зерновых культур 40-60 и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566228
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.8742

Теплоизолирующая шлакообразующая смесь

Изобретение относится к черной металлургии. Смесь содержит, мас.%: шлакообразующий материал 55-65 и органическую добавку 35-45. Шлакообразующий материал содержит, мас.%: микрокремнезем 37, пыль газоочистки производства алюминия 21 и пыль известкового производства 42. В качестве органической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566229
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.01.2016
№216.013.a043

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали

Изобретение относится к черной металлургии. Шлакообразующая смесь содержит, мас.%: аморфный графит 10-20, известь 20-30, микрокремнезем 30-40 и пылевидные отходы производства алюминия 20-30. Смесь обеспечивает снижение брака по поверхностным дефектам, уменьшение неметаллических включений и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572669
Дата охранного документа: 20.01.2016
13.01.2017
№217.015.81f5

Способ изготовления рельсов низкотемпературной надежности

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности. Для получения рельсов низкотемпературной надежности с перлитной микроструктурой, имеющих высокий уровень ударной вязкости и копровой прочности при отрицательных температурах, а также необходимый комплекс механических свойств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601847
Дата охранного документа: 10.11.2016
25.08.2017
№217.015.a7e1

Шампунь для очищения волос и кожи головы (варианты)

Изобретение относится к косметической промышленности и представляет собой шампунь для очищения волос и кожи головы, содержащий настой шалфея, кокамидопропил бетаин, лаурил гликозид, кокогликозид, лаурет-5 карбоксилат натрия, масло жожоба, голубую глину, экстракт семян алтея, пиритион цинка,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611410
Дата охранного документа: 21.02.2017
29.05.2018
№218.016.544b

Оттеночная краска для волос

Изобретение относится к химии, в частности к композициям органических и других материалов парфюмерно-косметической промышленности. Оттеночная краска для волос, бровей и ресниц на гидроколлоидной основе содержит воду, в качестве гелеобразователя ксантановую камедь, гуаровую камедь или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654033
Дата охранного документа: 15.05.2018
29.05.2018
№218.016.54c0

Оттеночная краска для волос на гелевой основе

Изобретение относится к химии, в частности к композициям органических и других материалов парфюмерно-косметической промышленности, а именно к средству для окрашивания волос на гелевой основе. Оттеночная краска для волос, бровей и ресниц на гелевой основе содержит воду, в качестве красителя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654015
Дата охранного документа: 15.05.2018
29.05.2018
№218.016.5817

Оттеночная краска для волос на пеномоющей основе

Изобретение относится к парфюмерно-косметической промышленности, а именно к средству для окрашивания волос на пеномоющей основе, позволяющему достичь разнообразных оттенков волос, подходящему, в том числе, и для седых волос. Оттеночная краска для волос, бровей и ресниц на пеномоющей основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654751
Дата охранного документа: 22.05.2018
01.09.2018
№218.016.824b

Красящая композиция для окислительного окрашивания волос

Изобретение относится к парфюмерно-косметической промышленности. Красящая композиция для окислительного окрашивания волос на гидроколлоидной или кремовой основе содержит воду, гелеобразователь, растворитель, окислительные красители, консерванты, регуляторы кислотности, эмульгатор и силиконы. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665392
Дата охранного документа: 29.08.2018
+ добавить свой РИД