A cikk szerzője:

Dr. Bollobás József nyugdíjas főmunkatárs
MÁV KFV Kft.

Nagyvasúti sínek gyártása (3. rész) – Korszerű sínminőségek előállításának technológiája

A kötöttpályás közlekedésnél a fától kezdve az öntöttvason át az acélig számos anyagot kipróbáltak a sín szerepét betöltő vasúti pályaelem kialakításánál. A győztes egyértelműen az acél lett. Az acél, mint az univerzum egyik legstabilabb atomszerkezetű anyaga, kiváló tulajdonsággal rendelkezik, adott vegyi összetételnél nagy kopásállósága mellett szívóssági tulajdonsága is alkalmassá teszi arra, hogy komoly dinamikus igénybevételnek kitett helyeken alkalmazzák. A sínacélok napjainkra kialakult összetétele, mechanikai és egyéb jellemzői több mint 100 év vizsgálatainak, kutatásainak és fejlesztésének eredményei. A 2000-es évek kezdetén az acéliparban bevezetett technikai, technológiai változásokat a modern síngyártásnál is alkalmazzák, közülük cikksorozatunk harmadik része azokkal foglalkozik, melyek a korábbi évekhez képest szinte elképzelhetetlen változásokat jelentenek a korszerű sínminőségek előállításánál.


A továbbiakban néhány kiemelésre érdemes, a korszerű síngyártást és diagnosztikai megoldást jelentősen befolyásoló módszert ismertetek:

  • csökkentett zárványtartalmú sínacélok gyártása kalciumhuzalos kezeléssel,
  • csökkentett gáz- és zárványtartalmú sínacélok gyártása gáz-halmazállapotú dezoxidációs termék alkalmazásával,
  • nemesített fejű sínek gyártása,
  • kész sínek komplex, teljes körű vizsgálata.


Csökkentett zárványtartalmú sínacélok gyártása kalciumhuzalos kezeléssel

A sínacélok kis zárványtartalmának kedvező hatása régóta ismert. A kis zárványtartalom eléréséhez viszont több út is vezethet. Az egyik út az 1970-es évek végén, az MASzuper sínacélok gyártásánál, Diósgyőrben (a Lenin Kohászati Művekben) alkalmazott kísérleti technológia. A gyártástechnológia elvét a 2. ábra szemlélteti.

2. ábra. Kalciumhuzalos kezelés elve
A zárványok nagy része az acél hagyományos, ún. kicsapásos dezoxidációjának eredménye. A sínacéloknál fontos előírás a rendkívül kicsi oxigéntartalom, ezért egyik lehetőség, hogy a sínacélt az oxigénhez rendkívül nagy affinitást mutató alumíniummal dezoxidálják. Az alumíniumos dezoxidációs termék az Al2O3 viszont rendkívül apró, salakba való felúszásának esélye kicsi, ezért a salakba jutás feltételeit segíteni kell. A zárványok emellett a salakból, falazatból és a gázfázisból kerülnek be az acélba. Az acélban előforduló, jellemző zárványtípusokat a 3. ábra bal oldali részén mutatjuk be. A legtipikusabb zárványok: MnO, MnS, SiO2 és Al2O3. A zárványok mennyiségének csökkentésére dolgozták ki az ún. kalciumhuzalos kezelést. A kalciumhuzalos kezelés során a kalciumbevitel hatására jelentős zárványmorfológiai változások következnek be. A kalcium bevitele az acélba nem egyszerű feladat, ugyanis a folyékony acél hőmérsékletén a kalcium már gáz-halmazállapotú, így a gazdaságos bevitelhez szükséges, hogy a kalciumot mélyen az acélfelszín alá juttassuk be. A kalciumos kezelés hatására kialakuló zárványokat a 3. ábra jobb oldalán láthatjuk. A kezelés hatására kialakuló zárványok közel gömb alakúak, emellett a keletkező kalcium-aluminát akár folyékony halmazállapotú is lehet. Ezzel a módszerrel jelentős zárványcsökkenés érhető el, azonban ennek ellenére a jelenlegi rendkívül szigorú előírások feltételeinek már nem felelnek meg.

3. ábra. Kalciumhuzalos kezelés zárványmódosító hatása

Csökkentett gáz- és zárványtartalmú sínacélok gyártása gáz-halmazállapotú de­zo­xidációs termék alkalmazásával

A kalciumhuzalos kezeléses technológiánál az alapkoncepció szerint a keletkező, szilárd halmazállapotú dezoxidációs terméket a salakfázisba juttatjuk. Sajnálatos módon ennek hatékonysága közel sem 100%-os, relatíve nagy mennyiségű, apró szemnagyságú, elsősorban Al2O3 zárványok maradhatnak az acélfürdőben, és ezek kiindulási pontjai lehetnek a későbbi repedéseknek. Ezek után nem véletlen, hogy az alumíniumos dezoxidáció tiltottá vált, előtérbe került a 4. ábrán látható, ún. vákuumkarbonos dezoxidáció, melynek legnagyobb előnye, hogy a keletkezett dezoxidációs termék gáz-halmazállapotú szén-monoxid. A lejátszódó reakció a következő:
[C] + [O] → {CO}
ahol: [C] = acél karbontartalma, [O] = acél oxigéntartalma, {CO} = CO nyomása a gázfázisban
A reakcióban a bal oldalon az acélban oldott karbon lép reakcióba az acélban oldott oxigénnel, a jobb oldalon gáz-halmazállapotú szén-monoxid keletkezik. Mi­vel a reakcióegyenlet bal és jobb oldalán a gáz-halmazállapotú molok száma nem egyezik meg, ezért a reakció nyomásfüggő. Célunk az, hogy a reakció balról jobbra játszódjon le, ehhez az szükséges, hogy a CO gáz nyomása, pco (pco = xco ×  pössz, ahol xco = CO moltörtje, pössz = az üst feletti gázfázis nyomása) minél kisebb legyen. A CO nyomását a moltört értékének, vagy/és a gázfázis nyomásának csökkentésével érhetjük el. A CO moltörtjét csak korlátozott mértékben tudjuk befolyásolni, az üst feletti gázfázis nyomásának csökkentése vákuumozással érhető el. A vákuumozásra a sorozat második részében ismertetett RH-eljárás ajánlott.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző1234Következő »

Irodalomjegyzék

  • Dr. Verő József – dr. Káldor Mihály: Vas­ötvözetek fémtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1971.
  • Tömő Róbert prezentációja: Tendenciák, újdonságok a síngyártásban. Hőkezelt, prémium minőségű vasúti sínek. Swietelsky Vasúttechnika gyárlátogatás, Leoben, 2015. december 3.
  • metont.uni-miskolc.hu/wp-content/uploads/2014/03/08-Acélok-üstmetallurgiai kezelése.pdf
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2016 / 2. számában.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.
A hozzászólások megtekintéséhez vagy új hozzászólás írásához be kell jelentkeznie!
Sínek Világa A Magyar Államvasútak Zrt. pálya és hídszakmai folyóirata
http://www.sinekvilaga.hu | ©