Способ производства рельсов

 

Изобретение относится к термической обработке железнодорожных рельсов из высокоуглеродистой и низколегированной сталей и может быть использовано на металлургических заводах , производящих железнодорожные рельсы Целью изобретения является улучшение качества за счет повышения механических свойств, параметров конструкционной прочности и прямолинейности рельсов. Заготовку подвергают ступенчатому диффузионному отжигу, затем прокатывают в предчистовой и чистовой клетях с суммарным обжатием головки 21-30%, после чего головку, шейку, и подошву рельсовой полосы подвергают дифференцированному охлаждению и самоотпуску, а индукционный нагрев под закалку головки рельсовой полосы осуществляют с температуры конца самоотпуска 500-650 с с последующим дифференцированием охлаждением элементов рельсовой полосы. 7 з.п. ф-лы, 3 табл i (Л :D 4 35

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((Е (33) А1 (51/5 С 23 D 9/04, 1/02

ОГ ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К AS ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТЮУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ, (4б ) 30. 05. 91. Бюл. Р 20 (21) 3851801/02 (22) 21.02,85 (71) Украинский научно-исследоовательский институт металлов (72) Д.К. Нестеров, Н.Ф. Левченко, В,Е. Сапожков и Б.С. Кисиль (53) 621,785 ° 545(088;8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 493709, кл. С 23 9 9/04, С 23 В.3/02, !973.

4 (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РЕЛЬСОВ (57) Изобретение относится к термической обработке железнодорожных рельсов .из высокоуглеродистой и низколегированной сталей и может быть использовано на металлургических заводах, производящих железнодорожные рельсы, Целью изобретения является . улучшение качества sa счет повышения механических свойств, параметров конструкционной прочности н прямолинейности рельсов. Заготовку подвергают ступенчатому диффузионному отжигу, затем прокатывают в предчистовой и чистовой клетях с суммарным обжатием головки 23-30Х после чего головку, шейку.и подошву рельсовой полосы подвергают дифференцированному охлажде.нию H самоотпуску» а индукционный на» грев под закалку головки рельсовой полосы осуществляют с температуры о конца самоотпуска 500-650 С с последующим дифференцированием охлаждени- с ем элементов рельсовой полосы. 7 s.n.

Я

° ф-лы, 3 табл

I 13009

Изобретение относится к термической обработке железнодорожных рельсов из высокоуглеродистай и низколегированной сталей и может быть использовано на металлургических заводах, производящих железнодорожные рельсы.

Целью изобретения является улучшение качества за счет повышения механических свойств, параметров конструкционной прочности и прямолинейности рельсов.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Были выплавлены две марки стали . высокоуглеродистая типа И 76 и низколегированная Cr-Si-Ип сталь типа

75ХГС, При этом.в углеродистой стали массовая доля элементов составила,%:

0,78 С1 1,05 Ип; 0,35 Si; 0,028 S;

0,032 Р и 0,115 Аз (Ac, =725 и Ас 755 .C a A "-695 С н Аг, =635 С, о 3

ДФ 205 С), а в ниэколегированной—

0,79 С; 1,0 Ип; 0,48 Бе; 0,84 Сг;

0>04 (Ас 735 и Ac =780 С, а А> =705 и

А,-640 С, Ин 245 С).

Сталь разливали и изложницы на блюмы сечением 120х120 мм, которые З7 впоследствии прокатывали на заготовки. Затем заготовки загружали в печь и при нагреве под прокатку на рельсовые полосы (рельс типа P18) подвергали ступенчатому диффузионному отжигу по режиму: первая ступень нагрева

1150 С, выдержка 3,5 ч, последующий нагрев са скоростью 80-100 град/ч до 1250 С, выдержка при данной гемпературе 2,0 ч. После выполнения второй ступени диффузионного отжига температуру печи снижали до 1130 С, выдерживали 2,0 ч и чодвергапи прокатке иа рельсовые полосы.

При прокатке заготовок на рельсовые полосы Осуществляли обжатие головки в универсальной предчистовой .клети иа 22Ж и в чистОНОй на 4Е с суммариьем обжат7еем 26Х, Продолжительность паузы между проходами саставляля 6 с а между ОкОнчаннем де-"

Формации и дифференцированным охпаждеииеи — 9 с. Головку охлаждали до

580 С со скоростью 15 град/с (закалка головки), а вейку и подошву охлаждали примерно до этой же температуры со скоростью 8 град/с на структуру сорбит по Окончании ф ифференциальнаг4.

Охлаждения производили самООтпуск э течение 20 с. После самоотпуска го лавку рельсовой полосы подвергали нагреву ТВЧ до 930 С с выдержкой в индукторе в конце нагрева В течение

30 с. По Выходу из зоны нагрева эакалочной машины полоса поступала в зону дифференцированного охлаждения, при этом головку охла,.дали до 470 С со скоростью 14 град/с, а шейку и подошВу до 325 С со скоростью 7 град/с, а после чего осуществляли самоотпуск и Окончательное охлаждение всех элементов рельсовой полосы до температуры окружающего Воздуха. При выполиенин отмеченных технологических операций рельсовую полосу во Время перемещенчя фиксирое!яли В прямолинейнОм положении.

11звестный способ Осуществляли следующим образом„

После прокатки рельсовую полосу длиной 25-50 и охлаждали до 6000

50 С. Охлаждение производили непринудительное, т.е. при температуре окружающего Воздуха на специальных холодильниках со скоростью 2 град/с, После этого рельсовая полоса поступала в рельсозакалочную машину, где в процессе непрерывного движения со скоростью 25 мм/с поступала в систем;" индукторав для нагрева головки до заданной температуры, которая согласно технологической инструкции составляет 990-1020 С. Непосредственно после нагрева головка рельса подвергалась охлаждению водовоздушной смесью со скоростью 8 град/с до температурь. о

560-580 С, а затем окончательному охлаждению водой до комнатной температуры. В процессе перемещения через рельсоэакалочную машину рельсовая полоса упруго изгибалась на подошву (оловка выпуклая) с радиусом изгиба в зоне нагрева и охлаждения, равньгм

20 и, Технологическая схема последовательного движения полосы через рельсозакалочный агрегат следующая: секция задающих роликов (начинается изгиб рельсов) — секция нагрева и удержания кривизны (активная эона), здесь происходит изгиб рельса на подошву по заданному радиусу - секция выдаюдех роликов, где рельсовая полоса выпрямляетсяg

По известному способу рельсовая полоса движется в рельсозакалочном агрегате через систему секций, ко1300946

Т а б л и ц а

Качество металла рельсов из углеродистой стали стандартного состава и низколегированной

Cr-Si-Мп композиции типа 75ХГС .

Элементы субструктуры

Наличие

Расположение неметаллических

Балл зерна

Элемент рельса соб

Сталь строчечной изст« »

D 10 р, ась

lO см о

lO ликварель в . ° включений

400

8 2,85

Голов- СлабоВысоПредлагаемый

По межкоуглеродистая выражен- дендритная ным струк- участкам .турная полосчатость

Голов- Резко6-7 0,95 0,85

310

Известный

Сосредоточенное рас.положевыраженная пока лосчатость ние

Слабо- По межвыражен- дендритная ным струк« .участтурная кам полосчатость

Низколеги9-10 3,9 1 35 325

ГоловПредлагаемый ка рованная

Известный

6-7 1, 25 0,92 495

Голов- РезкоСосредоточенное расположе" выраженная пока лосчатость ние

Таблица 2

Свойства рельсов, нэготовленник нв углеродистой стали стандартного состава

Элемент рельса аранетрн конструкпнонной прочности

Способ прон э-. водства рельсов

Неханн9ескне свойства неталла

Твердость

ПВ

3„У, КСО, 7, 2 Nor/

0е1 т

Ипа оаs

Nile

Предел Остаточные внноспн- поправения востн 5. G Nile

НПа нтактк проч стьО„ а

3980 655 -155

1350 ll35 12,Ь 28,5 0 346

Головка 380

Предлагаемый

1130 940 9,8 23,2 0,248

325

Медка

1050 950 9,5 24,6 0,252

Подовва 315!

Известный Головко 375 1260 а

-2Ь5

1030 7,6 21>5 0,246 3100

785 5,4 14,5 0,110

560

81ейко 270 960

Подонвя 265 935

15,0 0,108

775 ° 5,8

Ф

Эмак минус - с*нмаюане напрккенил.

45 изобретения формула

Способ производства рельсов, включающий получение заготовки горячей деформацией, нагрев заготовки 50 и прокатку на рельсовую полосу н предчистовой и чистовой клетях, прер-. ванное охлаждение после прокатки, закалку с индукционного нагрева и самоотпуск, отличающийся 55 тем, что, с целью улучшения качества эа счет повышения механических свойств, конструкцнонной прочности

3 13009

/ торые постепенно ее изгибают до максимума н активной зоне, а затем уже после закалки полоса заходит в секцию выдающих роликов, где происходит ныгибание рельса н .сторону, обратную первоначальному изгибу.

Однако такой технологический прием полностью не обеспечивает удаление первоначальной кривизны, в результате чего она составляет !50-200 мм на fg длине всей полосы.

При термообработке по предлагаемому .способу рельсовая полоса проходит все технологические операции при непрерывном движении через систему !5 роликов, расположенных н горизонтальной плоскости относительно основания.

Поэтому кривизна н вертикальной плоскости практически отсутствует и составляет - IO мм на длине 50 м, что от- 20 вечает допускам по кринизне на закаленные рельсы.

Как показали данные опытной проверки, в результате использонания предлагаемого способа производства 25 рельсов улучшается качество металла . в части устранения структурной полосчатости и расположения неметаллических включений (табл. 1),, при этом на 1-2 балла уменьшается нели- 30 чина зерна аустеиита для углеродистой стали и на 2-3 балла — для низколегированной Сг-Si-Nn стали типа

75ХГС. Для обеих марок стали (углеродистой и низколегированной) размер блоков 0 уменьшается н пределах от

510-495 до 400-325 10 м, увеличиваются микронапряжения 4а/а от 0,850,92 до 1,2-1,35 10, а также плотность дислокаций р от 0,95-1,35 до 40

2,85-3,9 см . Увеличивается коипн -г лекс физико-механических свойств и параметров конструкционной прочности (табл. 2 и 3).

46 4 и прямолинейности рельсов, заготовку при нагреве под прокатку подвергают ступЕнчатому диффузионному отжнгу, прокатку осуществляют с суммарным обжатием головки 21-307., охлаждение после прокатки проводят дифференцированно по элементам- профиля с последующим самоотпуском, а закалку проводят также дифференцированным охлаждением элементов профиля рельсовой полосы.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что ступенчатый диффузионный отжиг осуществляют интервале температур 1080-1280 С> при этом при 1080-1200 С н течение 2-5 ч: при 1220-1280 С н течение 1-3 ч; при 1180-1080 С н течение 1-.3 ч.

3. Способ по п. Е, о т л и ч а— ю шийся тем, что прокатку и предчистовой клети проводят с обжатием головки 18-25Х в чистовой клети

3-57 при продолжительности междеформациокной и последеформационной пауз

2-10 с и 2-16 с соответственно.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что дифференцированное охлаждение после прокатки осуществляют до 660-500 С со скоростью

I0-20 град/с для головки и 2-II4 град/с для шейки и подошвы рельсовой полосы.

5. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что самоотпуск рельсовой полосы осуществляют н течение 15-25 с непосредственно после охлаждения с прокатного нагрева.

6. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю щ .и и с я тем, что после индукционного нагрева головку рельсовой поо лосы выдерживают при 880-980 С н течение 20-40 с.

7. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что дифференциро" ванное охлаждение рельсовой полосы при закалке осуществляют го режиму: для головки до 520-420 С со скоростью

I0-18 град/с, для шейки и подошвы до

350-300 С со скоростью 5-8 град/с с последующим н".сричным охлаждением всех элементов профиля до температуры окружающего воздуха.

8. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что нсе технологи-. ческие операции осуществляют при фиксировании прямолинейного положения рельсовой полосы в процессе непрерывного движения.

l30O946

Таблица 3

Свойства рельсов, изготовленных нз низколегироеанной Ст-81-Нп стали

Твердость

НВ

Параметры коиструкционной прочности

Элемент рельсов ска>но>ескне свойства металла бра

Н/мн

Предел вынослнности, G.>, Н/>о>

ttpalvM

rae»Mtt Головка 4 l 5

"165

685

t470 l2t0 12 ° B 28,0 36,6 4 150

ll50 1035 10,7 27,0 29,2

tl40 l0t0 10>2 26,0 30,5 гаейка 335

Подо>авв 340

Известный Головка 388

1320 1160 S,5 21,5 24,0 3250

980 810 6,5 14,5 1З,S

985 825 7,0 14,0 12,6

Ф

-285

590 а Знак мннус свнмакяане мапрявениа.

Составитель В. Китайский

Редактор 3. Ходакова Техред Л.Сердюкова Корректор А. Зимокосов

Заказ 2560 Тираж 403 Подписное

И1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ производства рельсов

Иейка 280

tIopoesa 285

4 KCU

2 Дв/см с

Нонтактная прочность 6„, Н/.. -"

Остаточные напрякения, Н/мм о