Инновации и импортозамещение рельсовой продукции на промышленном железнодорожном транспорте

В.А.Сидяков, 
академик РАТ, 
директор ЗАО «Промтрансниипроект»

В Российской Федерации на железнодорожных путях общего и необщего пользования и технологических путях уложено 31 млн тонн рельсов различных типов и конструкций. Из общего количества рельсов 24 млн тонн уложено на железнодорожных путях общего пользования и 7 млн тонн путях необщего пользования и технологических путях.
До 1990 года основными производителями рельсовой продукции были Западно-Сибирский, Кузнецкий, Нижнетагильский, Днепродзержинский металлургические заводы и завод «Азовсталь». Их суммарная производительность составляла 4 млн тонн в год, что полностью обеспечивало потребности страны в рельсовой стали. Начиная с 1990 года производительность указанных заводов резко уменьшилась, и был принят курс на приобретение рельсовой продукции по импорту. Основными поставщиками были Япония, Австрия, Канада.
Только за период с 1995-й по 1999-й год в Россию было поставлено более 700 тыс. тонн рельсов из Японии и Австрии. Следует отметить, что в России до 2013-го года не было технологии дифференцированной закалки 100-метровых рельсов, при которой продукция получала определённые эластичные свойства. В связи с этим качество рельсов российского производства не в полной мере удовлетворяло требованиям движения поездов на Российских железных дорогах, в особенности для скоростного движения. По этой причине были приобретены японские рельсы для скоростных магистралей, в частности Москва – Санкт-Петербург и Санкт-Петербург – Хельсинки.
В настоящее время основным производителем и поставщиком рельсов на отечественный рынок является ЕВРАЗ Холдинг. Западно-Сибирский металлургический комбинат выпускает широкий ассортимент рельсовой продукции, в т.ч. рельсы для использования на линиях высокоскоростного движения поездов и железнодорожных линиях с повышенной грузонапряженностью, а также рельсы в северном исполнении для работы в условиях низких температур. Производительность завода 950 тыс. тонн/год. В 2011 – 2012 годах на Нижнетагильском металлургическом комбинате ЕВРАЗ НТМК была проведена модернизация, что позволило увеличить мощность по производству рельсов до 550 тыс. тонн/год.
В 2013 году состоялся горячий пуск рельсобалочного стана на Челябинском металлургическом комбинате (ЧМК).
Рельсобалочный стан отечественного производства, построенный по технологии итальянской фирмы Danieli и современный автоматизированный пятиклетьевой стан-тандем, обеспечивающий высокое качество рельсов в части геометрических параметров. После УРБС в технологической линии установлены три 110-метровые закалочные ванны, в которых производится дифференцированная закалка рельсов в растворе полимера, позволяющая получить требуемый комплекс механических свойств (рис. 1, 2, 3).

Контроль поверхностных и внутренних дефектов, а также геометрических параметров обеспечивается системой NDT Tech, имеющей в своем составе пять систем контроля. В связи с продолжительным временем наладки системы, приобретено и эксплуатируется оборудование для механизированного контроля, обладающее всем необходимым функционалом. Отсутствие на поверхности рельсов магнитных пятен обеспечивается применением механических захватов, установленных на кранах (рис. 4). 

Заложенные в проекте УРБС новейшие технологические достижения и ноу-хау позволяют получить рельсы высокого качества. В настоящее время на ЧМК выпускаются рельсы для промышленного транспорта и проводится работа по сертификации рельсов для поставки на инфраструктуру ОАО «РЖД». На площадке ЧМК идет отработка технологии производства 100-метровых рельсов всех категорий: для высокоскоростного движения пассажирского транспорта, скоростного совмещенного движения пассажирского транспорта, скоростного совмещенного движения, повышенной износостойкости и контактноусталостной прочности, низкотемпературной надежности. Помимо применяемых в России типов рельсов, планируется производство и рельсов по стандартам других стран, в том числе рельсов Виньоля, применяемых в Европе и широко распространенных в мире.
Для промышленного железнодорожного транспорта продолжается выпуск различных типов рельсов РП50; РП65; РП75.
С учётом выпуска рельсов на Челябинском металлургическом комбинате с максимальной производительностью 450 тыс. тонн/год, общий выпуск рельсовой продукции составит 1 млн 950 тыс. тонн/год.
В предшествующие годы годовая потребность в рельсах различных модификаций не превышала 1,2 – 1,3 млн тонн/год. Таким образом, мощность отечественных заводов (ЕВРАЗ ЗСМК, ЕВРАЗ НТМК, МЕЧЕЛ) полностью обеспечивает потребности страны.
С учетом строительства новых железнодорожных линий для освоения северных территорий страны, подходов к северным портам Сабетта, Индиго, северной широтной магистрали, соединительных линий по программе «Урал Промышленный – Урал Полярный», железнодорожных магистралей на полуостров Крым, а также реконструкции БАМа и строительства высокоскоростной магистрали Москва – Нижний Новгород – Казань, годовая потребность в рельсах составит 2,5 млн тонн/год. Разница между требуемыми 2,5 млн тонн/год и имеющимися 1 млн 950 тыс. тонн/год может быть компенсирована за счёт поставки рельсов с других металлургических предприятий ЕВРАЗа и увеличения мощности рельсового производства МЕЧЕЛа.
В 2013 – 2015 годах научно-исследовательский институт промышленного транспорта ПРОМТРАНСНИИПРОЕКТ совместно с Уральским институтом металла, Московским (МГУПС) и Петербургским Университетом путей сообщения (ПГУПС) выполнил научно-исследовательскую работу «Проведение комплексных исследований и организационно-технических мероприятий по поставке рельсовой продукции производства Челябинского металлургического комбината на железнодорожные пути промышленных предприятий». На путях Челябинского металлургического комбината были уложены новые рельсы на 4-х участках: слитковозных, чугуновозных и шлаковозных. Четвертый опытный участок был уложен на подъездных путях. Были проведены комплексные исследования по вертикальному и горизонтальному износу головки рельс.
Одновременно в лабораториях Уральского института металла, ПГУПС и МГУПС проводились испытания опытных образцов рельсов на определение качества металла, его состав, прочность, трещиностойкость, механический излом и т.п. (рис. 5).

Выводы

1. Результаты эксплуатационных испытаний показывают необходимость продолжения подконтрольной эксплуатации рельсов, вплоть до их замены по износу либо дефектам, что позволит составить объективную картину интенсивности износа рельсов. Широкая эксплуатационная проверка и испытания рельсов производства ЧМК на промышленном железнодорожном транспорте позволит определить сферу их укладки и сформулировать требования к безопасности движения.
2. Разработаны предложения об увеличении срока службы рельсов, которые определялись при циклической выносливости и связанным с этим выходом (одиночное изъятие) рельсов из-за усталостных разрушений.
3. По результатам комплексных исследований и проверки работоспособности рельсов типа РП65 производства ЧМК проведен комиссионный осмотр опытных участков. Эксплуатационные испытания и наблюдения на опытных участках показали соответствие рельсов производства ЧМК нормам эксплуатации для железнодорожных путей промышленных предприятий и по уровню работоспособности отвечают требованиям ГОСТ 51685 и ГОСТ 51045.
4. Для регламентации производства и эксплуатации рельсов необходимо подготовить блок нормативных документов с включением рельсов производства ЧМК, в частности подготовить предложения по включению в Свод Правил СП 37.13330 «Промышленный транспорт» в раздел 5.1 «Типизация верхнего строения пути» рельсов РП65 производства ЧМК, ГОСТ Р 51045, а также учесть их при разработке технического регламента для технологических железнодорожных путей и пересмотре международного ГОСТа на рельсы.

Источник: Журнал "Промышленный транспорт XXI век"