Артем Сергеевич Симачев, к.т.н., доцент кафедры «Обработка металлов давлением и металловедение. ЕВРАЗ ЗСМК»
654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Artem S. Simachev, Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof. of the Chair “Metal Forming and Metal Science. “EVRAZ ZSMK”
42 Kirova str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007
Татьяна Николаевна Осколкова, д.т.н., профессор кафедры «Обработка металлов давлением и металловедение. ЕВРАЗ ЗСМК»
654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Tat’yana N. Oskolkova, Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair “Metal Forming and Metal Science. “EVRAZ ZSMK”
42 Kirova str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007
Александр Александрович Уманский, к.т.н., доцент кафедры металлургии черных металлов
654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Aleksandr A. Umanskii, Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof. of the Chair of Ferrous Metallurgy
42 Kirova str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007
Алексей Валерьевич Головатенко, к.т.н., технический директор
654043, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, шоссе Космическое, 16
Aleksei V. Golovatenko, Cand. Sci. (Eng.), Technical Director
16 Kosmicheskoe route, Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654043
Проведены металлографические и рентгенографические исследования непрерывнолитых заготовок рельсовой стали марки Э90ХАФ. Установлены закономерности распределения неметаллических включений по зонам кристаллизации до и после деформации заготовок. Выявлено, что в корковой зоне основными неметаллическими включениями являются оксиды точечные, нитриды алюминия, силикаты железа типа (FeO·SiO2) и алюмосиликаты (Al2O3·SiO2). В зоне столбчатых кристаллов идентифицированы алюмосиликаты (Al2O3·SiO2), oксиды точечные, силикаты железа (FeO·SiO2). В центральной зоне слитка выявлены сульфиды марганца (MnS), силикаты марганца (MnO·SiO2), алюминия (Al2O3·SiO2) и железа (FeO·SiO2), оксиды точечные. Определено, что концентрация и размеры неметаллических включений имеют тенденцию к увеличению от поверхности к центральной зоне непрерывнолитых заготовок, что согласуется с общепринятыми представлениями о механизмах формирования слитков в процессе кристаллизации. Раскрыт механизм деформации двухфазных силикатных неметаллических включений и их влияния на качество рельсовой продукции. Показано, что неоднородная деформируемость сложных силикатных включений усугубляет их вредное влияние на качество рельсовой продукции. При этом появляются дополнительные напряжения к имеющимся на межфазных границах включение – матрица деформационным и контактным напряжениям. Эта закономерность имеет место и для недеформирующихся силикатных включений. Такое распределение включений в объеме заготовок несколько снижает их негативное влияние на качество рельсов, поскольку в процессе прокатки более интенсивной деформации подвергаются приконтактные слои заготовок, а по мере приближения к осевой зоне заготовок интенсивность деформации снижается.
Metallographic and X-ray studies of continuously cast billets of E90KhAF rail steel have been carried out. We have established the regularities of non-metallic inclusions distribution over the crystallization zones before and after billets deformation. It was revealed that in crustal zone the main non-metallic inclusions are point oxides, aluminum nitrides, iron silicates (FeO·SiO2) and alumosilicates (Al2O3·SiO2). They were identified in the zone of columnar crystals. In central zone of the billet, manganese sulfides (MnS), manganese silicates (MnO·SiO2), alumosilicates (Al2O3·SiO2), iron silicates (FeO·SiO2), and point oxides were found. It has been determined that concentration and size of nonmetallic inclusions tend to increase from the surface to central zone of continuously cast billets, which is consistent with generally accepted ideas about mechanisms of billet formation during crystallization. The mechanism of deformation of two-phase silicate non-metallic inclusions and their influence on quality of rail products was disclosed. It is shown that inhomogeneous deformability of complex silicate inclusions aggravates their harmful effect on rail products quality. In this case, additional stresses appear in addition to inclusion-matrix deformation and contact stresses existing at interphase boundaries. This pattern also holds for non-deformed silicate inclusions. Such a distribution of inclusions in the billets volume somewhat reduces their negative effect on rails quality, since near-contact layers of the billet undergo more intense deformation during rolling, and as the axial zone of a billet is approached, deformation rate decreases.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.