تولید ریل، بالاترین سطح تکنولوژی فولاد را دارد
اردشیر افضلی، معاون بهره‌برداری شرکت سهامی ذوب آهن اصفهان

تولید ریل، بالاترین سطح تکنولوژی فولاد را دارد

تولید ریل از آن جهت اهمیت دارد که یک زیرساخت مهم یعنی راه آهن به آن وابسته است و توسعه آن در کشور موجب توسعه اقتصادی خواهد شد. شرکت ذوب آهن برای نخستین بار این محصول مهم را تولید کرد و توانست با راه‌اندازی خط تولید آن، کشور را از واردات ریل بی‌نیاز کند. در حال حاضر صنعت فولاد کشور به این توانایی رسیده است که انواع ریل‌ها را تولید کند و هر یک از این ریل‌های تولیدی ویژگی‌های خاص خود را دارند.

ریل‌های مورد استفاده در سیستم‌های حمل‌ونقل از لحاظ شکل، ابعاد، جنس و میزان مقاومت در برابر بارها و فشارهای وارده متفاوت هستند. ریل‌ها از نظر شکل ظاهری به شرح زیر دسته‌بندی می‌شوند:

  1. ریل‌های راه آهن (Rail Road) در تیپ‌های UIC، P، S، R
  2. ریل‌های جرثقیلی (Crane Rail) در تیپ‌های MRS، CR، QU، A، KP
  3. ریل‌های معدنی (Mineral Rail) در تیپ‌های JIS، S، R

ریل‌هایی که در سیستم‌های حمل‌ونقل برون شهری، مترو، قطارهای شهری و منوریل استفاده می‌شوند، از لحاظ شکل ظاهری شبیه به هم هستند، اما از نظر ابعاد شامل اندازه پاشنه، ارتفاع، ضخامت جان، ابعاد تاج و قوس‌های تاج ریل با هم تفاوت‌هایی دارند. همچنین گرید فولادی آن‌ها بر حسب میزان بار محوری و سرعت حرکت وسیله نقلیه متفاوت هستند. به‌عنوان نمونه کاربرد چند ریل متداول به شرح زیر است:

  1. ریل UIC60: برای مصرف در پروژه‌های راه آهن
  2. ریل UIC54: برای مصرف در پروژه‌های مترو
  3. ریل‌های ویگنول: ریل‌های پاشنه‌دار (پایه تخت یا ویگنول) از رایج‌ترین مقاطع ریل‌ها هستند. حدود 90 درصد از خطوط راه آهن جهان از نوع ریل‌های پاشنه‌دار است که دارای پاشنه‌ای با عرض بیشتر و ضخامت کمتر نسبت به تاج بوده و سبب عمر طولانی‌تر، سطح تماس بیشتر با تراورس، پایداری و ثبات بیشتر ریل می‌شود. ریل‌های ویگنول در دو طبقه‌بندی کمتر از 46 کیلوگرم بر متر و بیش از 46 کیلوگرم بر متر قرار می گیرند که ریل‌های U33، UIC54 و UIC60 همگی متعلق به دسته دوم هستند.

جدول نام‌گذاری ریل‌ها مطابق با استانداردEN 13674-1 و معادل قبلی آن‌ها

Figure No.

Profile

Previous profile

A.1

46E1

SBB I

A.2

46E2

U33

A.3

46E3

NP 46

A.4

46E4

46 UNI

A.5

49E1

DIN S49

A.6

49E2

S49 T

A.7

49E5

-

A.8

50E1

U50E

A.9

50E2

50EB-T

A.10

50E3

BV50

A.11

50E4

UIC50

A.12

50E5

50 UNI

A.13

50E6

U 50

A.14

52E1

52 RATP

A.15

54E1

UIC54

A.16

54E2

UIC 54 E

A.17

54E3

DIN S54

A.18

54E4

-

A.19

54E5

54E1AHC

A.20

55E1

U55

A.21

56E1

BS 113lb BR Variant

A.22

60E1

UIC 60

A.23

60E2

-

 
فولاد ریل:

یکی از مسائل مهم در زمینه تولید ریل، تولید فولاد و شمش آن به‌شمار می‌رود. از نظر نحوه کاربرد، تنش‌های استاتیکی و دینامیکی وارد شده بر ریل، خوردگی، سایش و دیگر نیروهایی که در شرایط کاری بر آن وارد می‌شود، جزو فولادهای کیفی محسوب می‌شود و جهت تولید، نیازمند فرآیندی دقیق همراه با انجام عملیات متالوژی ثانویه در کوره پاتیلی و گاززدایی تحت خلاء است.

شمش‌ها فولادی مناسب جهت تولید ریل UIC 60 وU33 ، گرید R260 هستند که ترکیب شیمیایی آن مطابق با استاندارد EN 13674-1 در جدول آمده است:

10-4% )ppm( Max. by mass

% By mass

گرید

استاندارد

O

H

%N

%V

%Al

%Cr

%S

%P

%Mn

%Si

%C

20

2.5

Max 0.009

Max 0.030

Max 0.004

Max 0.15

Max 0.025

Max 0.025

0.70-1.20

0.15-0.58

0.62-0.80

R260

EN 13674-1

پس از تولید ذوب در واحد کنورتور و افزودن مواد و فروآلیاژهای لازم برای تولید مذاب با آنالیز شیمیایی مورد نظر، ذوب باید به واحد LF (کوره پاتیلی) ارسال شود. در کوره پاتیلی دما و ترکیب شیمیایی کنترل شده و مقادیر اکسی‍ژن، ازت و هیدروژن اندازه‌گیری می‌شود. در کوره پاتیلی مذاب با دمش گاز آرگون توسط لانس دمش و همچنین از کف پاتیل، هموژن می‌شود. سپس حرارت و ترکیب شیمیایی فولاد اندازه گیری شده و در صورت لزوم آنالیز و حرارت مذاب اصلاح می‌شود. در این مرحله، تصفیه فولاد و کاهش اکسیژن مذاب از طریق شارژ افزودنی‌ها صورت می‌گیرد. میزان هیدروژن محلول در مذاب توسط دستگاه هیدرومتر اندازه‌گیری و ذوب جهت عملیات گاززدایی در خلاء به واحد VD انتقال می‌یابد. در زمان ارسال، سطح ذوب توسط سرباره مصنوعی به‌صورت کامل پوشش داده می‌شود.

با توجه به ترکیب شیمیایی فولاد ریل، میزان گازهای محلول در فولاد باید تحت کنترل قرار گیرند. به همین دلیل استفاده از واحد گاززدایی جهت آماده‌سازی فولاد مذاب پیش از انجام ریخته‌گری شمش ریل ضروری به‌نظر می‌رسد.

پس از گاززدایی، مذاب به کارگاه ریخته‌گری ارسال و تحت شرایط خاص و با حساسیت بالا ریخته‌گری می‌شود. ریخته‌گری ذوب از پاتیل فولاد به تاندیش و از تاندیش به قالب توسط نازل و به صورت کاملاً زیرسطحی انجام می‌گیرد. همچنین برای کنترل میزان گازهای محلول و کاهش ناخالصی‌های اکسیدی، سرباره مصنوعی بر روی تاندیش مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به‌دلیل حساسیت بالای ریل و شرایط کارکرد آن،‌ شمش‌های تولیدی باید در طول پروسه تولید آزمون‌های متفاوتی را برای رسیدن به شرایط استاندارد با موفقیت پشت سر گذاشته و شرایط لازم جهت ارسال به کارگاه نورد را به‌دست آورند.

با توجه به محتوای هیدروژن فولاد ریل، درصورت نیاز شمش‌های تولید شده به‌صورت گرم در شلتر انبار شده و به‌صورت تدریجی خنک می‌شوند. در این حالت، شمش‌ها پس از برش توسط ماشین برش، به قسمت شلتر انتقال می یابند. پس ازگذشت زمان لازم و خنک شدن تدریجی شمش‌ها، بازرسی و کنترل شمش‌ها انجام شده و در صورت مطلوب بودن شرایط، شمش‌ها به واحد نورد ارسال می‌شوند.

مراحل بازرسی شامل کنترل مجدد آنالیز شیمیایی، بررسی ابعادی، بررسی عیوب ظاهری سطوح شمش و در صورت نیاز نمونه‌گیری از شمش‌ها جهت انجام تست‌های مورد نیاز، مطابق استاندارد است.

مهم‌ترین موارد پروسه تولید فولاد ریل، با توجه به الزامات استاندارد EN 13674-1 جهت تولید ریل به شرح زیر است:

  1. میزان نیتروژن ذوب: در شمش ریل میزان نیتروژن نباید بیشتر از ppm 90 باشد که این میزان جهت شمش‌های دیگر کمتر از ppm120 است.
  2. میزان هیدروژن ذوب: این میزان در شمش‌های ریل با مارک R260 می‌بایست کمتر از ppm 5/2 باشد. شایان ذکر است میزان هیدروژن باید در آخرین مرحله ریخته گری از فولاد مذاب اندازه گیری شود.
  3. میزان اکسیژن ذوب: در شمش ریل میزان اکسیژن نباید بیش ازppm 20 باشد.
  4. تست سولفور پرینت: جهت بررسی پراکندگی و توزیع ترکیبات گوگردی در فولاد تولیدی، باید بر روی مقاطع عرضی ریل تولیدی مطابق با استاندارد، تست سولفور پرینت انجام گرفته و با عکس‌های مرجع در استاندارد مقایسه و پذیرش یا عدم پذیرش آن مشخص شود.
  5. آزمون سختی: از پارامتر‌های موثر بر میزان سختی ریل تولیدی، رعایت آنالیز شیمیایی فولاد ریل و شرایط نوردی است.
  6. عمق دکربوره: عمق دکربوره ریل‌های تولیدی باید تحت کنترل بوده و مورد ارزیابی قرار گیرد. انجام ارزیابی با سختی سنجی یا با بررسی‌های متالوگرافی صورت می‌پذیرد.
  7. ناخالصی‌های اکسیدی: یکی از پارامترهای مهم ریل‌های تولیدی که باید اندازه‌گیری شود و مقادیر آن مطابق با استاندارد باشد، ‌میزان ناخالصی‌های اکسیدی است. نمونه ریل باید مطابق با استاندارد تهیه شده و اندازه‌گیری میزان ناخالصی انجام پذیرد.

میزان ناخالصی‌ها مطابق استاندارد عبارت است از:

  • برای حداقل 95 درصد نمونه‌ها : K3<10
  • برای ماکزیمم 5 درصد نمونه‌ها: 10<K3<20

 خواص مکانیکی‌:

ریل‌ها از لحاظ نوع کاربرد و نیروهای وارد برآن‌ها، دارای شرایط ویژه‌ای بین محصولات نوردی هستند. به‌گونه‌ای که آزمون‌های متعددی جهت سنجش کیفیت و قابلیت اطمینان بر روی آن‌ها انجام می‌پذیرد. تست‌های مکانیکی انجام شده نشانگر این است که مشخصات فنی ریل‌ها در سطح قابل قبولی قرار دارد.

آزمون‌های یاد شده شامل «تست کشش» و «آزمون سختی» به‌عنوان آزمون پذیرش ریل‌های تولیدی هستند. نتایج حاصل از تست کشش شامل استحکام تسلیم و درصد ازدیاد طول است که مشخصه‌های تغییر شکل ماده را در طول آزمایش نشان داده و معرف عملکرد ریل در حین کارکرد واقعی آن خواهد بود.

تست کشش نیز جهت تعیین رفتار مکانیکی مواد در بارگذاری ایستایی و کششی محوری و آزمون سختی جهت تعیین مقاومت سطح ریل در برابر سایش به‌کار می‌رود.

مقادیر مجاز تست کشش برای ریل‌های U33 و UIC60 و برای مارک R260 مطابق استاندارد EN 13674-1 به شرح زیر است:

سختی سطح ریل (HBW)

درصد ازدیاد طول

استحکام تسلیم

تست کشش

260-300

Min 10%

min 880 Mpa

 

علاوه بر تست کشش و آزمون سختی، ریل‌های تولیدی باید مشخصات مکانیکی دیگری را نیز دارا باشند. این مشخصات که در استاندارد ریل در قالب آزمون کیفی به آن‌ها اشاره شده است، شامل موارد زیر هستند:

  1. چقرمگی شکست: نشان‌دهنده مقاومت ریل در برابر شکست است که با پارامتر KIC نشان داده می‌شود و یک روش محاسباتی برای شکست ترد محسوب می‌شود.
  2. نرخ رشد ترک خستگی: نرخ رشد ترک خستگی برای ریل‌ها اهمیت قابل توجهی دارد. این آزمون با ضریب (∆K) بیان می‌شود.
  3. تست خستگی: با توجه به اینکه ریل‌ها همواره در معرض بارهای سیکلی قرار می‌گیرند و در این بارگذاری‌ها، شکست در تنشی به مراتب پایین‌تر از تنش لازم برای شکست ریل در نیروهای استاتیکی انجام می‌شود، نیاز به انجام آزمون‌های خستگی برای ریل‌های تولیدی وجود دارد.
  4. تنش پسماند در پاشنه: باتوجه به اثرات زیان‌بار تنش باقی‌مانده در پاشنه ریل‌های تولیدی که عموماً در اثر نرخ متفاوت خنک شدن ریل به‌وجود می‌آید و سبب باقی ماندن تنش پسماند فشاری در پاشنه آن می‌شود، لازم است این مقدار مورد اندازه‌گیری قرار گیرد.

طبقه‌بندی ریل‌ها از نظر کلاس X و Y:

مطابق با استاندارد EN 13674-1 و با توجه به میزان تلرانس ابعادی، ریل‌های تولیدی به دو دسته X و Y تقسیم بندی می‌شوند. حدود تلورانس دو دسته ذکر شده در جدول آمده است.

میزان تلورانس کلاس Y

mm

میزان تلورانس کلاس X

mm

علامت

 

+ 0.6

- 1.1

± 0.6

H

ارتفاع ریل

+ 1.5

- 1.0

± 1.0

WF

عرض پاشنه ریل

همچنین باتوجه به این استاندارد، ریل‌ها از نظر میزان راستی در طول ریل به دو دسته A و B تقسیم‌بندی می‌شوند. در این دسته‌بندی میزان مجاز انحراف از راستی طول ریل در دو محور افقی و عمودی برای ابتدا، میانه و انتهای ریل در جداول مربوطه ذکر شده است. کلاس A دارای دقت بالاتری نسبت به B است.

تمام ویژگی‌ها و مراحل یاد شده در تولید ریل باعث می‌شوند این محصول فولاد بالاترین سطح تکنولوژی را در میان دیگر محصولات فولادی داشته باشد. باید توجه داشت که نیاز امروز کشورهای در حال توسعه نیز به ریل بیش از گذشته است. بنابراین تولید چنین محصولی در کشور ما اهمیتی دوچندان می‌یابد.

مشاهده مطلب
نظر شما
  • 0
  • 0
  • 0
  •  
  •  
مطالب مرتبط
عضویت در خبرنامه
  • گروه خبرنامه
  • نام
  • پست الکترونیک
آقازاده
 سازمان خصوصی سازی- عمودی صفحه اقتصاد
فولاد آذربایجان
سمپوزیوم فولاد
اذرنبش تبریز
ورق خودرو چهارمحال و بختیاری
فولاد متیل
خرید اشتراک ماهنامه اشتراک
دانلود نرم افزار

دانلود اپلیکیشن موبایل اخبار فلزات

دانلود از بازار دانلود از گوگل پلی
شماره 101 ماهنامه اخبار فلزات منتشر شد

شماره 101 ماهنامه اخبار فلزات منتشر شد

سرمقاله/ عزیزاله عصاری/ مدیرعامل هلدینگ سرمایه گذاری توسعه معادن و فلزات

شماره 100 ماهنامه اخبار فلزات منتشر شد

شماره 100 ماهنامه اخبار فلزات منتشر شد

سپاس از صد شماره همراهی شما

شماره 99 ماهنامه اخبار فلزات منتشر شد

شماره 99 ماهنامه اخبار فلزات منتشر شد

سرمقاله/ پدرام سلطانی، نایب رئیس اتاق بازرگانی ایران/ میزان تاثیرپذیری سیاست‌گذاران از تشکل‌های بخش خصوصی، کم است

شماره 98 ماهنامه اخبار فلزات منتشر شد

شماره 98 ماهنامه اخبار فلزات منتشر شد

سرمقاله/ رضا رحمانی/ معاون طرح و برنامه‌ریزی وزارت صنعت، معدن و تجارت

شماره 97 ماهنامه اخبار فلزات منتشر شد

شماره 97 ماهنامه اخبار فلزات منتشر شد

سرمقاله/ اتابک خلیلی/ چرا به مشاوره اقتصادی نیاز نداریم!

کلیه حقوق این سایت متعلق به ماهنامه اخبار فلزات بوده و استفاده از مطالب با ذکر منبع آزاد است.

طراحی و تولید: