соискатель кафедры металлургии черных металлов
candidate of the Department of Metallurgy of Ferrous Metals
д.т.н., профессор кафедры металлургии черных металлов
Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair of Ferrous Metallurgy
д.т.н., директор института металлургии и материаловедения
Dr. Sci. (Eng.), Director of the Institute of Metallurgy and Materials Science
На основании комплексных исследований, проведенных с использованием методов оптической и электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, определена природа характерных металлургических дефектов железнодорожных рельсов производства АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат». Дефекты, являющиеся причиной отбраковки железнодорожных рельсов при ультразвуковом контроле их качества, преимущественно представляют собой расслоения со скоплениями неметаллических включений в виде оксидов кремния и алюминия, алюмосиликатов и сульфидов марганца. Расслоения локализуются в шейке рельсовых профилей, вытянуты в направлении прокатки, имеют длину до 2 мм. На основании статистических исследований, проведенных с использованием методики множественного регрессионного анализа для выборки из 200 плавок рельсовой стали марки Э76ХФ, установлено, что повышение длительности и интенсивности продувки расплава инертным газом при обработке на агрегате ковш-печь, уменьшение окисленности стали на выпуске из дуговой электропечи, снижение содержания серы, фосфора, меди и олова в готовой стали обуславливают уменьшение отбраковки рельсов по внутренним дефектам. Анализ относительной степени и механизмов влияния каждого из перечисленных параметров на вероятность образования внутренних дефектов рельсов позволил установить, что основное влияние на отбраковку рельсов по дефектам металлургического происхождения оказывают окисленность стали на выпуске из печи и параметры (длительность и интенсивность продувки инертным газом) ее продувки инертным газом в ковше. Металлографическими исследованиями проб расплава рассматриваемой рельсовой стали после внепечной обработки и проб, отобранных от непрерывнолитых заготовок, подтверждено, что снижение содержания кислорода в стали на выпуске из печи совместно с увеличением длительности и интенсивности продувки расплава инертным газом в сталеразливочном ковше значительно снижают загрязненность жидкой стали и непрерывнолитых заготовок оксидными, силикатными и сульфидными неметаллическими включениями, то есть потенциально уменьшают интенсивность образования внутренних дефектов рельсов.
Based on comprehensive studies conducted using optical and electron microscopy methods, X-ray phase analysis, the nature of characteristic metallurgical defects of railway rails manufactured by JSC EVRAZ ZSMK has been determined. These defects, which are the cause of rejection of railway rails during ultrasonic quality control, are mainly stratifications with accumulations of non-metallic inclusions in the form of silicon and aluminum oxides, aluminosilicates and manganese sulfides. Such bundles are localized in the neck of the rail profiles, elongated in the direction of rolling and have a length of up to 2 mm. Based on statistical studies conducted using the multiple regression analysis technique for a sample of 200 melts of E76XF grade rail steel, it was found that an increase in the duration and intensity of purging the melt of rail steel with an inert gas during processing on the ladle furnace unit, a decrease in the oxidation of steel at the outlet of an electric arc furnace, a decrease in sulfur, phosphorus, copper and tin in the finished steel cause a reduction in the rejection of rails for internal defects. The analysis of the relative degree of influence and the mechanisms of influence of each of the listed parameters on the probability of the formation of internal defects of rails allowed us to establish that the main influence on the amount of rejection of rails for defects of metallurgical origin is the oxidation of steel at the outlet from the furnace and the parameters of its purging with inert gas in the bucket (duration and intensity of purging with inert gas). Metallographic studies of melt samples of the specified rail steel after out-of-furnace processing and samples taken from continuously cast billets of this steel confirmed that a decrease in the oxygen content in the steel at the outlet from the furnace, together with an increase in the duration and intensity of purging the melt with inert gas in the steel ladle significantly reduce the contamination of liquid steel and continuously cast billets with oxide, silicate and sulfide non-metallic inclusions, that is, potentially reduce the intensity of the formation of internal defects of the rails.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.