Способ закалки концов рельсов с прокатного нагрева Советский патент 1991 года по МПК C21D9/04 

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

Цель изобретения - повышение производительности процесса и качества закаленных участков.

Пример. Закалке подвергали концы рельсов Р50 с использованием тепла прокатного нагрева. После прокатки и горячей резки каждый рельс фиксировали упором и перемещали шлеппером в поперечном направлении до выхода его на движущийся цепной холодильник. К моменту подхода следующего рельса к цепному транспортеру находящийся на нем предыдущий рельс перемещался за это время на определенное расстояние, что обеспечивало укладку рельсов на транспортере в рассредоточенном состоянии и беспрепятственное одевание защитных экранов. По обеим сторонам цепного холодильника был установлен ряд охлаждающих секций, создающих фронт охладителя в виде распыленной форсунками воды, ориентированный в направлении перемещения. Закалке подвергали одновременно оба конца рельса. В процессе перемещения перед входом в зону охлаждения на концы рельсов, находящихся в положении на боку, сверху одевали защитные экраны длиной 450 мм. защищающие указанные участки рельса от попадания воды, оставляя незащищенными участки поверхности катания головки рельса на концах длиной 80 мм и шириной 48 мм, т.е. зону закалки. Ширину фронта охладителя на уровне рельса устанавливали равной 350 мм. при этом форсунки настраивали таким образом, чтобы на передний конец рельса попадал поток охладителя шириной 300 мм, а на задний - 100 мм (при нормальной фиксации рельса об упор) с целью обеспечения попадания охладителя на закаливаемый участок (не защищенную экраном зону) при отклонении рельса от уровня упора. При опробовании ряд рельсов умышленно не доводили до упора на различсо С

Os

о

CJ

о

СА)

ел

ное расстояние, оставляя неизменной установку форсунок. При отклонении торца рельса от упора на 100 мм на концевые участки рельса (на задний и передний) попадал поток охладителя шириной по 200 мм, при отклонении 200 мм на передний конец попадал поток шириной 100 мм, на задний - 300 мм, что обеспечивало качественное выполнение закалки. При отклонении более 200 мм (например, 260 мм) на передний конец рельса поступал поток охладителя шириной 40 мм, что не обеспечивало получение закаленной зоны требуемой длины.

Ограничение длины концевых участков рельса, на которые подается охладитель, интервалом 0,1-0,3 м обусловлено следующими соображениями. По предлагаемому способу рельсы после порезки на мерные длины поступают по рольгангу до упора, где их поштучно шлеппером передвигают а поперечном относительно оси рельса направлении и укладывают на транспортирующее устройство, например цепной транспортер. При резких ударах рельса об упор и вызванного этим отскока рельса от упора, а также при недохождении рельса до упора за счет преждевременного отключения рольганга происходит смещение положения переднего конца рельса относительно продольной оси фронта охладителя. По практическим данным величина указанного смещения не превышает 200 мм, Для обеспечения попадания охладителя на закаливаемый участок даже при максимальном смещении переднего конца (200 мм) ширина потока охладителя, подаваемого на концевой участок рельса, должна быть не менее 0,3 м, т.е. обеспечить попадание охладителя на участок не менее 0,1 м. Величина последнего параметра обусловлена необходимостью получения на готовых рельсах закаленной зоны длиной 50-80 мм, сокращением длины закаленной зоны при фрезеровке торцов (по практическим данным съем металла составляет 5-25 мм), а также возможностью нечеткой установки съемного экрана на конец рельса (смещение в пределах до 15 мм от торца).

Подача охладителя на концевые участки длиной более 0,3 м нецелесообразна, поскольку смещение переднего конца более 0,2 м на практике не наблюдается и увеличение ширины потока охладителя, подаваемого на концевые участки рельса, приводит лишь к нерациональному его расходу. Кроме того, требуется увеличение длины съемных экранов, одеваемых на конец рельса и защищающих участки рельса, не подвергаемые охлаждению, что приводит к увеличению их массы и усложнению эксплуатации. Подача охладителя на концевые участки рельса длиной менее 100 мм вследствие вышеуказанных причин (съем металла при фрезеровке, отклонение положения защитного экрана при установке) приводит к невыполнению требований ГОСТа в части обеспечения требуемой длины закаленной

0 зоны на готовых рельсах, а также равномерности распределения твердости и свойств по длине закаленного участка.

Установка на концы рельсов съемных защитных экранов обусловлена необходи5 мостью термического упрочнения строго ограниченных как по длине, так и по ширине локальных участков поверхности катания головки на концах рельса. Без ограничения зоны закалки, а также без защиты других

0 элементов профиля от попадания охладителя не представляется возможным получение требуемой конфигурации закаленной зоны при перемещении рельса через поток охладителя, поступающего на концы рельса,

5 а полученные таким образом рельсы бракуются.

При недостаточной длине защитного экрана, не перекрывающей по ширине поступающий на концы рельса поток охладителя,

0 наблюдается попадание охладителя на не защищенные экраном участки рельса, что приводит к их подкалу и отбраковке рельса. Продолжительность прохождения рельса через фронт охладителя (продолжитель5 ность закалки) составляла 55 с . Протяженность фронта охладителя около 11 м. В зоне охлаждения одновременно находилось до 7 рельсов с расстоянием между ними около 1,5 м. В процессе опробования

0 ряд рельсов подвергали закалке с меньшей продолжительностью охлаждения (45 с), отключив ряд форсунок в секциях охлаждающих устройств без изменения скорости перемещения. Протяженность фронта охла5 дителя при этом составила около 9 м.

После выхода рельса из зоны охлаждения защитные экраны снимали и рельс передавали к пакетировочным столам для укладки в колодцы замедленного охлажде0 ния.

Данные механических свойств, а также производительности процесса при обработке по предлагаемому способу приведены в таблице, где также приведены сравнитель5 ные данные после обработки по известному способу (укладка рельсов на неподвижные стеллажи, установка охлаждающего и защитного устройства на концы рельсов, охлаждение концов рельсов длиной 60 мм, снятие устройств).

Как видно из приведенных данных, использование предлагаемого способа позволяет повысить производительность процесса на 10% (за счет устранения пауз, имеющихся в известном способе: поштучная укладка на неподвижные стеллажи, ус- тэновка и снятие закалочных аппаратов, включение-отключение подачи воды и т.д.) В предлагаемом способе закалка проводится при непрерывном движении рельсов в потоке охладителя, что позволяет сократить общее время обработки на 3,5 мин.

Предлагаемый способ позволяет также повысить качество закаленных участков, при этом в понятие качество входят не только значения твердости закаленного слоя (хотя по предлагаемому способу предусматривается получение более высокой твердости, т.е. получение рельсов повышенного качества), ной ряд других требований, которые предъявляются стандартом (ГОСТ 24182-80) к качеству закаленных участков: определенная длина, глубина, расположение закаленного слоя, недопустимость закалки боковых граней головки ниже определенного уровня и других элементов профиля (шейки, подошвы) и т.д.

Повышение качества закаленных участков по предлагаемому способу заключается в следующем: получение закаленного слоя с твердостью на верхнем пределе требова- ния стандарта без увеличения задержек технологического потока, что позволяет повысить эксплуатационную стойкость в пути, в то время как по известному способу на

практике рельсы получали с твердостью на нижнем пределе требований стандарта; исключение отсортировки рельсов по причине опасный подкал, т.е. закалке других элементов рельса за счет устранения замкнутого объема между закаливаемой поверхностью и устройством для подачи охладителя и за счёт экранирования незакаливаемых участков; исключение образования паровой рубашки на закаливаемой поверхности, снижающей твердость закаленного. слоя; гарантированное получение закаленного слоя с необходимой твердостью по всей длине закаленной зоны, а также стабильное получение закаленной зоны с длиной, соответствующей требованиям стандарта.

Формула изобретения Способ закалки концов рельсов с прокатного нагрева, включающий охлаждение локальных участков на поверхности катания головки рельса, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и качества закаленных участков, перед охлаждением концевые участки рельса длиной 0.1-0,3 м защищают сьемны- ми экранами, перекрывающими по ширине поток охладителя и оставляющими открытыми участки поверхности катания головки рельса, подвергаемые закалке, охлаждение осуществляют при непрерывном поперечном перемещении рельса через поток охладителя, подаваемого на концы рельса в виде распыленной воды, после охлаждения экраны снимают.

Изобретение относится к металлургии, конкретно к термической обработке железнодорожных рельсов. Цель изобретения - повышение производительности процесса и качества закаленных участков. Способ включает установку защитных экранов на концы рельсов длиной 0,1-0,3 м, охлаждение в потоке охладителя при непрерывном перемещении рельсов, снятие защитных экранов. Способ позволяет повысить производительность процесса на 10% и увеличить эксплуатационную стойкость рельсов. 1 табл.