Способ термической обработки сварных рельсов Советский патент 1992 года по МПК C21D9/04 C21D9/50 

Изобретение относится к термической обработке сварных изделий, например, длинномерных рельсов и бесстыковых плетей, и может быть использовано на железнодорожном, городском и промышленном транспорте.

Известен способ термической обработки сварных изделий, например рельсов, по которому головку рельса в зоне сварного шва подвергают индукционному нагреву до температуры 850-900°С, а затем охлаждают воздушноводяной смесью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ термической обработки сварных изделий, например рельсов, по которому производят нагрев всего сечения в зоне сварного шва до температуры 850-900°С с последующим ускоренным охлаждением подошвы и шейки рельса естественным или принудительным путем,

Этот способ позволяет улучшить структуру сварного стыка по всему сечению рельсов, в том числе в подошве.

Однако недостатком известного способа является трудность восстановления повышенной однородной твердости металла в головке в связи со значительной протяженностью зоны нагрева при термической обработке сварных стыков по сравнению с зоной влияния от сварки. При узкой зоне нагрева для термической обработки сварных стыков, соизмеримой с зоной влияния от сварки, не обеспечиваются необходимые высокие показатели пластичности сварных стыков рельсов, что делает малоэффективным такую термическую обработку при сварке рельсов современного и перспективного производства, особенно с комплексными раскислителями стали, склонными к подкалке металла, в первую очередь объемно закаленных. В целом и при этом способе термической обработки из-за деформирования при нагреве и охлаждении также трудно

VJ

ICO

ел

CJ

о

ю

обеспечить прямолинейность плетей в зоне сварки в головке по поверхности катания при сварке рельсов, в первую очередь объемно закаленных, концы которых обычно имеют искривления с вогнутостью вниз.

Цель изобретения - повышение качества и надежности сварных изделий за счет повышения прочности и пластичности, улучшения прямолинейности рельсов.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе термической обработки сварных рельсов, включающем нагрев всего сечения рельса в зоне сварного шва до 850- 900 С и принудительное охлаждение головки с одновременным охлаждением шейки и подошвы на воздухе, нагрев головки осуществляют на ширине, равной зоне термического влияния сварки, а подошвы и шейки - на ширине, превышающей ширину нагрева головки по меньшей мере в 1,5-2 раза, при этом охлаждение головки ведут со скоростью 10-40°С/с до температуры не ниже 300-400°С.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Для апробации способа были сварены контактным стыковым способом непрерывным плавлением рельсы типа Р65 с комплексными раскислителями стали, объемно закаленные (массой порядка 65 кг) и площадью поперечного сечения 83 см2). Приме- няли рельсы марки М76 из сталей, раскисленных и модифицированных с использованием циркония, а также ванадиевого чугуна, сварку выполняли на контактной стыковой машине типа К-190. Мощность машин 200 кВт. Параметры сварки: время 225 с, удельное давление прессования 4 кгс/мм .

Термическую обработку сварных стыков объемно закаленных рельсов производили на индукционной установке типа ИТ-100/2,4. Мощность установки 100 кВт, ток средней частоты 2,4 кГц. Рельс типа Р65 в месте сварки нагревали до температуры 900°С с помощью двух щелевых индукторов с активными проводами в головке шириной до 90 мм, а в подошве и шейке длиной 160 мм и магнитопроводами. При частичном (400-500°С) использовании тепла от сварки время нагрева составляло 220 с, а охлажденных стыков после сварки до комнатной температуры 330 °С. Охлаждали головку сварных стыков рельсов воздушноводяной смесью в течение 70 с со скоростью 12- 18°/с до температуры 300°С (после самоотпуска 450°С). Подошву и шейки сварных стыков рельсов охлаждали на воздухе.

Испытания сварных стыков рельсов типа Р65 производили на статический попе- речный изгиб. Расстояние между опорами составляло 1 м. Нагрузку прикладывали посередине в месте сварного стыка.

Сварные рельсы после термической обработки стыков по предлагаемому методу и

указанным выше параметрам при изгибе с растяжением как в подошве, так и в головке имели высокие показатели пластичности (стрелы прогибов 50-60 мм), т.е. полностью удовлетворяют установленным требованиям к сварным рельсам. Такие сварные рельсы имели также высокую прочность при изгибе с растяжением как в подошве, так и головке (разрушающие нагрузки 220-240 тс и 185-195 тс при приемочных браковочных

нормах 165 и 140 тс). После испытаний такие сварные стыки рельсов имели вязкие поперечные изломы без выколов и трещин, например в шейке.

По сравнению с известным предлагаемый способ термической обработки позволяет повысить качество и надежность сварных изделий за счет повышения прочности и пластичности, улучшения прямолинейности рельсов. При этом в головке

рельсов в местах сварки обеспечивается прочность и твердость на уровне основного металла и высокая степень прямолинейности без вогнутостей (седловин) в сварных стыках, а в подошве и нижней части шейки

рельсов за счет повышения пластичности, вязкости и живучести металла удается значительно уменьшить склонность к хрупким изломам со сложной формой разрушения. В целом это обеспечивает безаварийную эксплуатацию сварных рельсов.

Формула изобретения Способ термической обработки сварных рельсов, преимущественно объемно-за- каленных, включающий нагрев всего

сечения рельса в зоне сварного шва до 850- 900°С и принудительное охлаждение головки с одновременным охлаждением шейки и подошвы на воздухе, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и

пластичности, улучшения прямолинейности, нагрев головки осуществляют на ширине, равной зоне термического влияния сварки, а подошвы и шейки - на ширине, превышающей ширину нагрева головки по меньшей

мере в 1,5-2,0 раза, при этом охлаждение головки ведут со скоростью 10-40°С/с до температуры не ниже 300°С.

Сущность изобретения: головку рельса нагревают на ширину зоны термического влияния сварки до 850-900°С. Одновременно нагревают до данной температуры подо- шву и шейку рельса на ширину, превышающую зону термического влияния сварки не менее чем на 1,5-2 раза. Головку охлаждают со скоростью 10-40°С/с до температуры не ниже 300°С. Шейку и подошву охлаждают на воздухе.