Способ закалки концов рельсов с прокатного нагрева Советский патент 1988 года по МПК C21D1/02 C21D9/04 

4

о

СО

о:

CQ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке рельсов.

Цель изобретения - упрощение тех- пологий закалки и повышение качества концов рельсов.

По предлагаемому способу цикл движения рельсов в технологическом потоке от стана до холодильника по срав- нению с известным способом при неизменной продолжительности непосредственно закалки (времени охлаждения) сокращается на 3,5 мин за счет устранения сдерживающих технологический поток операций передачи и поштучной укладки рельсод на закалочном стеллаже, одевания и снятия закалочных аппаратов, поштучной уборки рельсов со стеллажа на передаточный холодильник отделения противофлокенной обработки рельсов. Предлагаемый способ предусматривает осуществление закашки рельсовых концов в момент, когда раскат, вышедший из стана, установлен перед пилами, зафиксирован в определенном положении упором и подготовлен к порезке (эти же операции производятся и по известному способу), Таким образом, предлагаемый способ не требует проведения каких-либо дополнительных операций дтгя закалки и, следовательно, дополнительных затрат времени, устраняя операции транспортировки при подготовке рельсов к закашке по из- вестному способу. Сокращение времени движения рельсов в технологическом потоке после стана позволяет повысить часовую производит-ельность стана с 78,9 до 89,0 т/ч.

Предлагаемый способ по сравнению известным обеспечивает также стабильность процесса закалки, т.е. возможность получений рельсов с одинаковым значениями твердости на концах. По известному способу после порезки на мерные длины (для рельсов Р50 из стали К74 из одного раската вырезают 4 рельса длиной 12,5 м), рельсы поштучно передают на закалочный стеллаж По мере поступления на их концы одевают закалочные аппараты и производя закалку. Из-за затрат времени на транспортировку и укладку рельсов время начала закалки первого (по хо- ду движения) рельса смещено по отно- 1пен1по к началу закалки последнего ; рельса из раската на время выполнени указанных операций. За это время в

результате естественного охлаждения температура последнего рельса к моменту начала закалки составляет 830850 (, в то время как на первом рельсе из раската закалка начинается при 900-920 С. Разность температур начал закалки при постоянной для всех рельсов ее продолжительности (для рельсов Р50 - 55 с) приводит к получению значителсного разброса значений твердости на поверхноти катания головки обрабатываемых рельсов вследствие наличия различных температур самоотпуска. Так, при твердости на первом рельсе 331 НВ, твердость на последнем достигает 388 НВ, что находится на верхнем пределе требований, согласно которым твердость на концах не должна превышать 402 ПВ. В реальных производственных условиях любые сбои и задержки в движении технологического потока могут привести к получению отдельных рельсов с твердостью, превышающей требования. Кроме того, столь значительный разброс значений твердости (50- 60 НВ) отрицательно сказывается на эксплуатационной стойкости рельсов вследствие различной скорости и величины износа уложенных рядом в пути рельсов.

Указанные недостатки позволяет устранить предлагаемый способ, по которому закалка рельсовых концов дится одновременно по всей длине раската, при этом для всех получаемых из раската рельсов обеспечиваются одинаковые температурные условия начала процесса закалки и, как следствие, разброс значений твердости на рельсах сводится к минимуму.

Для закалки концов рельсов Р50 из стали марки К74 по предлагаемому способу рельсов1з1Й раскат из последней клети стана в положении на боку подается к пилам горячей резки, где пилой № 3 производится технологически необходимая обрезь переднего конца. Затем раскат рольгангом перемещается вперед до упора,и фиксируется в этом положении. Расстояние от упора до пилы и расстояние между пилами установлено одинаковым и равном 12565 мм с расчетом получения после охлаждения и прохождения всех отделочных операций рельсов длиной12500±6 мм. Рядом с рольгангом со стороны головки рельсового раската расположены восемь закалочных аппаратов: один - у упора

шесть аппаратов возле пилы (по два аппарата с обеих сторон пилы)и один- на расстоянии 12575-15-12560 мм от пыли № 1 против хода движения раска- та (15 мм - расстояние от торца рельса до закаленного участка). Закалочные аппараты струевого типа по конструкции аналогичны аппаратам, одеваемым вручную, но без подпружиненного зажима. Аппараты расположены на концах подаюгцих штоков гидро- или пнев- моцилиндров, расположенных перпендикулярно раскату, под действием которых в момент остановки раската у упора осуществляется подача всех закалочных аппаратов к участкам головки рельсового проката, соответствующим концам рельсов после порезки. Температура раската к этому времени сое- тавляет 920-940°С.

В момент контакта закалочного аппарата с раскатом автоматически включается подача воды во все аппараты и производится охлаждение в течение 55 с. По прошествии указанного времени подача воды прекращается, и аппараты отводятся назад. Одновременно начинается движение всех трех пил по направлению к раскату и осуществляетСИ порезка раската на мерные длины. Вырезанные три рельса убираются шлеп- пером на холодильник, а остаток с закаленным пятном на головке, соответствующим длине последнего (четвер- того ) рельса, вьгрезаемого из раската подается под упор, -и пилой № 3 отрезается задняя обрезь. Дпина закаленного участка на концах рельсов составляет 70 мм и при необходимости регулируется длиной закалочного аппарата (длина закалочного участка должна находиться в пределах 50-80 мм). Твердость поверхности катания на концах полученных рельсов находится в пределах 331--ЗА1 НВ, т.е. является стабильной для всех рельсов, в то время как по известному способу разброс значений твердости составляет 50-60 НЕ, Глубина закаленного слоя составляет 8 мм и находится в пределах требований ГОСТа.

Закалочные аппараты возле пил установлены таким образом, что между смежными закаленными участками остается зрна, не подвергаемая закалке, дпиной. 40 мм, по оси симметрии которой осуществляется рез пилой. Закалочные аппараты возле упора и первый

Q 5 0

5 о Q 5

0

5

по ходу движения рельса выставлены по отношению к раскату таким образом, что место контакта (закалочное пятно) на рельсах располагается на расстоянии 15 мм от торца.

Длина незакаленной зоны рассчитывается таким образом, чтобы после охлаждения и последующих отделочных операций (правка, фрезеровка торцов; закаленный участок на концах рельса начинался не далее 4 мм от торца. В общем случае длина незакаленной зоны рассчитьгоается с учетом следующих параметров: термической усадки рельса после охлаждения, укорочения рельса после правки, съема металла при фре- зеровке торцов и ширины реза пилой. Вследствие незначительности длины рассматриваемой зоны (до 100 мм)влиянием первых двух параметров можно пренебречь из-за их малости. Таким образом, при расчете длины неохлаждаемой зоны необходимо руководствоваться двумя параметрами: съемом металла при фрезеровке торцов и шириной реза. Из практических данных съем металла зависит от длины поступающих на фрезеровку рельсов и может колебаться в пределах 5-25 мм на один конец. Ширина реза определяется толщиной диска пилы с учетом ее биения. В конкретном примере длина незакаленной зоны равна 40 мм и складывается из ширины реза 10 мм (при толщине диска пилы 8 мм и ее биении 2 мм) и участков, оставляемых под фрезеровку (по 15 мм с каждого конца). При данных значениях на обрабать ваемых рельсах закаленный участок головки начинается непосредственно у торца в соответствии с требованиями ГОСТа.

При сокращении длины незакаленной зоны на величину допусков на последу- дующую фрезеровку наблюдается увеличение времени обработки торцов за счет повьщ1ения твердости обрабатываемого металла и необходимости снижения подачи режущего инструмента, что приводит к снижению пропускной способности участка рельсоотделки и сокращению производительнбсти. Аналогичные недостатки возникают при обработке рельсов по предлагаемому способу вообще без наличия незакаленной зоны В этом случае, к тому же, создаются неблагоприятные температурные условия для резки раската (низкая температура металла в месте реза), что

приведет к повьппенному износу зубьев пилы и снижению срока ее службы.

После окончания охлаждения (закалки) головки рельса за счет остаточное го тепла в центральной части головки и шейки рельса происходит разогрев закаленного слоя, т.е. происходит процесс самоотпуска. Рост температуры по слоям по направлению к поверхности катания головки происходит до тех пор, пока не происходит выравнивание температуры в приповерхностных и внутренних слоях головки рельса. В результате самоотпуска температура приповерхностных слоев головки повышается с 250-300°С после закалки до 580-600 с. Процесс самоотпуска начинается непосредственно после окончания закалки (охлаждения) и продолжается в данном случае 110-130 с. При достижении на поверхности катания головки максимальной температуры (около ) процесс самоотпуска прекращается, и происходит общее снижение температуры металла за счет естественного охлаждения рельсов на возду- хе.

Формула изобретения

Способ закалки концов рельсов с прокатного нагрева, включающий порезку раската на мерные длины, охлажде-; ние поверхности катания головки рельса и последующий самоотпуск, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии закалки и повышения качества коицов рельсов, охлаждение головки проводят на горячем j acKaTe до порезки на мерные длины на локальных участках соответствующих концам рельсов после порезки, оставляя между смежными закаленными участками зоны, не подвергаемые охлаждению, длиной, равной ширине реза и величине допусков на последующую фрезеровку торцов.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к термической обработке рельсов. Цель упрощение технологии закалки и повышение качества концов рельсов. После выхода раската из стана осуществляют охлаждение поверхности катания головки на локальных участках, соответствующих концам рельсов после порезки, оставляя между смежными закаленными участками зоны, не подвергаемые охлаждению, длиной, равной ширине реза и величине допусков на последующую фрезеровку торцов. Затем проводят порезку раската на мерные длины пилами горячей резки на неохлажденных участках. Одновременно с пор езкой осуществляется самоотпуск закаленных участков за счет остаточного тепла в центральной части головки и шейки рельса. с (С (Л