Modern Development in Rail Steel Metallurgy and Production

Abstract

Modern railway transportation, progressing towards ever higher speeds, higher axle loads and greater traffic volumes, places high demands on rail steel. The rails should have a high resistance to wear and fatigue, be weldable, and display safety against fracture.Steel producers have met these requirements with the help of metallurgical research: rails as described above should have a fine grained pearlitic microstructure and small interlamellar spacing with a tensile strength of up to 1300 N mm—2. This microstructure can either be achieved by heat treatment of the rail, or by the addition of alloying elements to the rail steel. Both types of rail show satisfactory service performance. In addition to these, novel types of rail steels are also being track-tested at present.Rail steel is mainly produced by the BOF process, followed by casting into hot-top ingot moulds or by continuous casting. Under suitable deoxidizing and casting conditions a low content of non-metallic inclusions is ensured. Controlled cooling of the rails can be obviated by employing low-hydrogen melting or by vacuum degassing. Prior to shipment the rails are inspected ultrasonically, only internally sound rails without shatter cracks and with a high degree of cleanliness being supplied. Résumé Le transport moderne ferroviaire, qui s'avance toujours vers des vitesses accrues, des charges d'essieux plus lourdes et des volumes de trafic plus importants imposent des exigences sévères sur l'acier à rail. Les rails doivent posséder une grande résistance à l'usure et à la fatigue, doivent etre possibles à souder, et doivent se montrer resistant à la rupture.Les producteurs d'aciers ont rencontré ces exigences avec l'aide des recherches en metallurgie. Les rails tels que décrits ci-haut doivent posséder une microstructure a grains fins et perlitique à distance interlamellaire réduit, avec une résistance en traction de jusqu'a 1300 N mm−2. Cette microstructure peut être réussie soit par traitement thermique du rail, soit par Ie moyen d'alliage. Les deux sortes de rail montrent un comportement satisfaisant en service. En plus de ceux-ci, des aciers à rails nouveaux sont actuellement à l'epreuve dans des voies.L'acier a rail est produit surtout par le procédé BOF, suivi de coulée dans des lingots a tête chaude on par la coulée continue. Sous des conditions convenables de désoxidation et de coulie, un contenu réduit d'inc1usions non-métalliques est assure. Le besoin de refroidissment contrôlle peut être êvitê par la coulée à contamination réduite d'hydrogène ou par dégazage sous vide. Avant la livraison, les rails sont inspectés a l'ultrason et seulement des rails solides, sans “shatter cracks” (fissures) et très propres sont expédiés.