Способ термической обработки рельсов

 

СОЮЗ СС8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 С 21 D 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3823326/22-02 (22) 07.12.84 (46) 07.09.86. Бюл. 9 33 (71) Украинский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт металлов (72) А. Н. Жученко, Л. Я. Бихунов, Н, Ф. Левченко, В. Л. Барбаров и Л. К. Ноженко (53) 621.785.9:621.771(088.8) ,(56) Авторское свидетельство СССР

У 502962, кл. С 21 D 9/04, 1974. (54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЛЬСОВ, включающий соединение их в непрерывную нить, упругий изгиб, нагрев и охлаждение головки, повторный упругий изгиб и разделение нити в местах соединения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества концевых участков рельсов и повышения произ,Л0„, 1255651 А 1 водительности, соединение рельсов осуществляют путем размещения между торцами головок рельсов прокладки, не выступающей за контур сечения головок, и сварки торцов с прокладкой, которую осуществляют электроконтактным методом до образования между торцами шейки и подошвы рельсов шели шириной от

Ь=0,028Ь/р до Ъ=0,3@i/р, где 1 — длина головки рельса в зоне нагрева;

? — высота рельса от подошвы до его нейтральной линии;

P — средний радиус кривизны рель са в зоне нагрева и охлаждения, а разделение нити термообработанных рельсов проводят резкой с использованием указанной щели в качестве концентратора напряжений.

12556

Изобретение относится к терм,лческой обработке материалов и может быть использовано при изготовлении рельсов с термообработанной головкой в металлургической промышленности.

Целью изобретения является улучшение качества термообработки концевых участков рельсов и повышение производительности.

На фиг. 1 изображена конструктив-ная схема установки, реализующая предлагаемый способ изготовления термообработанных рельсов, на фи1.. 2 схема установки прокладки в полuKе- Б ние перед сваркой с тор лами головок рельсов; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 2; на фиг.. 4 — схема. Образования щели между торцами ше.йки и подошвы рельсов после сварки,: на ;2 Д фиг. 5 — разрез Б-Б на фиг. 4,. На фиг. 6 — схема упругого и=,ãèáà стыка рельсов перед нагревом; на фиг. 7 схема изгиба стыка рельса с эакрыгги25 ем щели между торцами подошвы и шейки при нагреве и охлаждении головки рельса; на фиг. 8 — схема резки термообработанных рельсов с использованием в качестве концентратора напря-. жений щели в стыке рельсов, образованной при сварке.

Предлагаемый способ может бьгть реализован с помощью установки (фиг. 1), содержащей и редвижной сва-рочный агрегат 1 с передним H задним 35 зажимами 2 и 3, которые захватывают соответственно сваренную нить рельсов 4 у заднего торца 5 и подсоединяемый к ней рельс 6 у переднего торца 7. K зажимам подается напряжение 110 для контактной сварки и они могут перемещаться навстречу друг другу с преодолением сопротивления сжатию оплавляемого металла. На позици1л начала сварки установлен захвaT 8, ко- 45 торый удерживает прокладку 9., имеющую сечение, меньшее пспере 1ного ОQчения головки рельса, и пристантяет . прокладку 9 одним из плоских торцов к заднему торцу 5 перемещаемой ..и- 3Q ти 4 (фиГ. 2 и 3) В исходное п011оже— ние для начала сварки та";, что коцтур 10 ее поперечного сечения I..3 вы.ходит за контур 11 головки .>ельса.

Сварка торцов головки pС:..-1ьсов 4 55 и 6 прокладкой 9 (фиг, 4 и 5) ведется до момента образования межд . торцами 5 и 7 шейки и 11о 1ошвы 3. ели ш. :ри51 2 ной ь . 11еремещение сваренной нити рельсов 4 и ее упругий изгиб выпук-.oñòüI0 на подошву (фиг. 6) осуществляется приводными роликами 12, расположенными двумя рядами в шахматном порядке. Б верхней ча-ти установки расположены индуктор 13 для нагрева головки рельса, эона 15,самоотпуска и устройство 16 вторичного охлаждения рельса. В перечислеиных устрой"твах рельс проходит термообработку и перемещается в изогнутом состоянии выпуклостью HP Головк " блаГодаря тепловому расширению: 11.,ель между торцами 5 и 7 шейки и подошвы изо.-нутого рельса закрывается (фиг. /),, r-apl îîI5pH0àòà lI,"HH нить рель ов захва-Гывается приводными роликами 17, которые упруго изгибают рельс выпуклостью на подошву и выводят его на исходный уровень транспортировки IIo рольгангу 18. Б конце группы изгибающих роликом 17 находится подвижное в горизонтальном направлении устройство 19 для резки рельсов, содержащее перемещаемую вверх при резке

Опору 20. Рельс 14, отрезанный от ни-! * т .". в стыке с ис11оль зОванием 2 каче стВЕ КОНцЕ1лтратора Нанряжаиия ЦЕЛИ,, I збразованной при сварке 1фиг. 8), перемещается rlo рольгангу 18 для зачистки торца Головки.

11 p H M à р При изготовлении

-,ермообработанных рельсов Р65 для соединения в непрерывную нить свар"rué рельс поступает по рольгангу на исходную позицию, где установлена

l=-ремещаемая электросварочная машина. Иежду r:ередним торцом головки этого рельсB H задним тОрцом ГОлОвки нити регьсов с помощью захвата устанавливают металлическую прокладку. Захватом удерживают прокладку за боковую поверхность л приставляют ее к заднему торцу по центру головки нити рельсов в положение, при котором контур поперечного сеченля прокладки не выходит за контур поперечного сечения головки,, Размеры . :.:-.ходного поперечного сечения прокладки определяют исходя из IIIHpHHbl мели, которая образуется после злектррко13такт1лой варки торцов рельсов с торцами прокладки, H исходя из условия исстоя1 стга сбъема прокладки осаживаемой при сварке. При определении ширлны Llårlè Ь между сваренными торцами рельсов необход:лмо учиты1 25565) 4 вать, что длина эоны нагрева головки рельса 3=5400 мм, высота рельса от подошвы до его нейтральной линии h=81,3 мм и средний радиус кривизны рельса в зоне нагрева и охлаждения р =20000 мм. Тогда ширина щели при оптимальном среднем значении коэффициента пропорциональности 0,08 составляет С-1,8 мм.

Площадь поперечного сечения прок- 10 ладки не должна превышать площади поперечного сечения головки рельса, чтобы прокладка после осадки и сварки не выходила за контуры поперечного сечения головки рельса и чтобы 15 не требовалась зачистка наплывов после сварки. Площадь головки рельса Р65 2820 мм, а объем металла э прокладки после сварки 5076 мм .

Площадь исходного поперечного сече- 20 г ния прокладки толщиной 4 мм 1269 мм, а поперечные размеры прокладки, выполненной подобной формы головки рельса 52 и 25 мм. При установке прокладки перед сваркой размер 52мм ориентируется по ширине, а размер 25 мм — по высоте головки.

Термообрабатываемая нить рельсов перемещается роликами закалочной установки со скоростью 40 мм/с. Сварка торцов рельсов с прокладкой длится 260 с. Сварочная машина во время. сварки передвигается со скоростью нити и проходит 10400 мм. Рельсы, З5 поступающие на термообработку, имеют длину 25 м, т.е. сварочная машина после сварки стыка успевает возвратиться на исходную позицию для сварки стыка следующего рельса. Наиболь- 40 шее усилие осадки прокладки захватами машины 113 кН. Радиус изгиба нити на участке подъема больше предельно упругого и составляет 90 м, а шаг роликов одного ряда 2,3 м. Щель шириной 1,8 мм закрывается со стороны подошвы рельса при его изгибе выпуклостью на головку в процессе нагрева о головки рельса до 980 С токами высокой частоты и в процессе последующего50 охлаждения водовоздушной смесью. Жесткость сечения рельса и напряженное состояние возле стйка рельса благодаря закрытию щели остается такое же, как и в остальной части рельса. Концы рельсов изгибаются также как и весь рельс и после термообработки их кривизна не превышает 0,5 мм на дли не 1 м в соответствии с требованием стандарта. Условия нагрева и охлаждения головки рельса в месте стыка, а также качество термообработки концевых участков рельсов такие же как и в средней части рельса благодаря отсутствию зазоров в стыке по головке. Если ширина щели в стыке окажется меньше чем b=0,45 мм, то невозможно уловить момент прекращения сварки до начала касания торцов шейки и подошвы с точностью менее 0,45 мм.

Начнется оплавление торцов, что потребует после ломки стыка дополнительной механической их обработки. Кроме того, увеличится усилие ломки стыка. Если ширина щели окажется больше, чем Ь=6,75 мм, то не произойдет закрытия щели после нагрева головки и деформации изгиба рельса.

Напряженное состояние и условия теп лообмена на стыке рельса отличаются.

I от остальной части рельса по длине и концевая кривизна рельсов после термообработки превышает требования стандарта (0,5 мм на длине 1 м).

Разделение нити термообработанных рельсов проводится с помощью устройства для резки, установленного sa изгибающими роликами и передвигающегося в момент резки вместе с нитью рельсов. Устройство снабжено двумя опорами. Первая опора неподвижна и предназначена для удержания нити рельсов в процессе резки, Вторая опора выполнена с воэможностью вертикального перемещения и к ней прикладывают усилие резки 3000 кН. Щель на подошве и шейке рельса используется при.резке как концентратор напряжений, уменьшающий усилие резки и улучшающий качество среза. ь

Как показали данные экспериментов, в результате использования предлагаемого способа торцы термообработанных рельсов имеют по сечению твердость в пределах 341-388 НВ в соответствии со стандартным и структуру сорбита — троостита закалки, а концевые искривления не превышают 0,5 мм на длине 1 м.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известным позволяет улучшить качество термообработанных рельсов за счет получения твердости концов рельсов в пределах требований стандарта 341 388 НВ вместо 90-450НВ прн наличии зазора по головке в стыЩ Х

Составитель в. Китайский

Редактор Н. Гунько Техред И.Верес Корректор А. Обручар

Заказ 4788/30 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ке и перегреве торцов, а также за счет получения на торцах структуры сорбита — троостита закалки вместо мартенсита, что повьппает надежность рельсов в пути на 5Х увеличить на 2,77., т.е. на 20 тыс.т. выпуск рельсов первого класса с концевой

1255651 Ь кривизной менее 0„5 мм. на длине I M, что снизит динамические нагрузки на железнодорожной колее, повысить производительность труда за счет сокращения на каждой нити термообработанных рельсов по одному рабочему, занятому стыковкой и расстыковкой.