Способ термообработки рельсов

 

Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано при изготовлении железнодорожных рельсов. Изобретение является усовершенствованием способа термообработки рельсов по авт.св. ,; № 1239170. Цель изобретения - повьшение эксплуатационной стойкости рельсов путем повышения однородности структуры и свойств по сечению подошвы . В известном способе, предусматривающем объемньй нагрев рельсов, охлаждение головки и подошвы с последующим самоотпуском (отпуском), охлаждение подошвы производят с уменьшением подачи охладителя по мере удаления от центральной осевой зоны подошвы к периферийным участкам пропорционально уменьшению толщины пера подошвы, причем охлаждение осевой зоны шириной 0,3-0,4 ширины подошвы производят подачей 50-70% охладителя, поступающего д на охлаждение всей поверхности подошвы . 1 табл. S С/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 04 (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ,, Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTVM (61) 1239170 (21) 4159881/23-02 (22) 10.12.86 (46) 30,05.88. Бюл. М- 20 (71) Днепровский металлургический комбинат им. Дзержинского (72) Е.А.Мильман, С.Г.Гончаренко и В.А.Изюмский (53) 621.785.79(088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР Ф 1239170, кл. С 21 D 9/04, 1984. (54) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ РЕЛЬСОВ (57) Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано при изготовлении железнодорожных рельсов. Изобретение является усовершенствованием способа термообработки рельсов по авт.св.

Ф f 239170. Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости рельсов путем повышения однородности структуры и свойств по сечению подошвы. В известном способе, предусматривающем объемный нагрев рельсов, охлаждение головки и подошвы с последующим самоотпуском (отпуском), охлаждение подошвы производят с уменьшением подачи охладителя по мере удаления от центральной осевой зоны подошвы к периферийным участкам пропорционально уменьшению толщины пера подошвы, причем охлаждение осевой зоны шириной

0,3-0,4 ширины подошвы производят подачей 50-70Х охладителя, поступающего на охлаждение всей поверхности подошвы. 1 табл.

1399360

И.«<бретение относится к термиЧеской < бработке стали, может быть исп<1льэc вано при изготовлении железно дорожных рельсов и является усовер5

:шенств«ванием способа термообработки

;pe.III,c«I< по авт.св, Ф 1239170.

Пель изобретения — повышение экс плуатационной стойкости рельсов путем ,.повышения однородности структуры и ! ,свойств по сечению подошвы.

Б способе, предусматривающем объ емный нагрев до температуры аустени:тиэации, охлаждение головки и подош,вы рельса с удельным расходом охлади- 15 ! телл на подошву, равным О, 6 — 0,8 удель-! ного расхода на головку в соответст<вующий момент времени, охлаждение по дошвы производят с уменьшением подачи охладителя по мере удаления от цент- 20 ральной осевой зоны подошвы к периферийным участкам пропорционально уменьшению толщины пера подошвы, при этом охлаждение осевой зоны шириной ,3-0,4 ширины подошвы производят 25 подачей 50 †7 охладителя, поступающего на охлаждение всей поверхности ,подошвы !

Осуществление охлаждения подошвы с уменьшением подачи охладителя от 30 центральной осевой зоны к периферийным участкам обеспечивает выравнивание скоростей охлаждения различных участков подошвы рельса с учетом температурного градиента в них и объема охлаждаемого металла, одновременность прохождения структурных превращений и получение однородных структур и

,свойств по сечению подошвы. !

Охлаждение с подачей большего ко)

<ничества охладителя на. центральную осевую зону подошвы обеспечивает необходимую скорость охлаждения наибо<лее массивного и имеющего повышенную температуру участка подошвы рельса.

Выбор характера распределения расхода охладителя по ширине подошвы обусловлен следующими соображениями.

В общем случае скорость охлаждения определяется отношением площади охлаждаемой поверхности тела к его объему.

При равенстве удельных площадей охлаждения скорость охлаждения в значи тельной степени зависит от удельной толщины охлаждаемого слоя при прочих равных условиях (например, температурньгх, влияния соседних слоев и т.п.) .

Определял скорость охлаждения в различикlx Rh<,<елеHHIIx 1лементарных сечениях подошвы рельса с одинаковой площадью охлаждаемой поверхности, а так- же учитывая реальное изменение температурных условий в этих сечениях за счет различной степени теплоотдачи в воздух с внутренней (нижней) поверхности подошвы, установлено распределение скоростей охлаждения по ширине подошвы — увеличение скорости охлаждения происходит пропорционально уменьшению толщины подошвы. Поэтому для выравнивания скоростей охлаждения по ширине подошвы необходимо производить снижение подачи охладителя по направлению к краям подошвы, при этом упомянутое снижение следует производить пропорционально уменьшению толщины подошвы.

Ограничение центральной зоны подошвы, подвергаемой наибольшему охлаждению, интервалом 0,3-0,4 ширины подошвы обусловлено конструктивной формой профиля раэных типов рельсов (толщиной шейки, величиной радиуса сопряжения шейки с подошвой) и степенью влияния на процесс охлаждения сопряженных с подошвой участков шейки.

Величина расхода охладителя, подаваемого на центральную часть подошвы, и составляющая 50-707 расхода на охлаждение всей поверхности подошвы, обусловлена достижением необходимой скорости охлаждения наиболее массивной части подошвы, испытывающей к тому же значительное тепловое воздействие со стороны шейки рельса. Ширина заявленного диапазона обусловлена различным распределением металла по сечению подошвы различных типов рельсов. Например, для рельсов

Р43, имеющих более толстую подошву при незначительной ее ширине, равенство скоростей охлаждения по -ширине подошвы достигается подачей 507 охладителя на центральную зону, для рельсов Р50, Р65 обладающих более широкой и тонкой подошвой, — 60-707.

Выход за пределы заявленного диапазона расхода охладителя приводит к неравенству скоростей охлаждения по ширине подошвы и образованию неоднородности структур и свойств по сечению подошвы.

Дифференцированное по ширине подошвы охлаждение осуществляют различными способами в зависимости от типа применяемого охлаждающего устройства

Например, при спрейерном охлаждении

139936 подошвы уменьшают диаметр отверстий по направлению к периферийным участкам подошвы, при охлаждении распыленной водой (форсунками) используют

5 форсунки с факелом распь|пения, имеющим наибольшую плотность в центре и постепенно снижающуюся к краям.

Предложенный способ может быть реализован при термообработке рельсов по известному способу, например на агрегате роликового. типа. После объемного нагрева в печи до температуры аустенитизации рельсы поштучно подают в агрегат, где в процессе поступательного движения рельса производят охлаждение его головки и подошвы с подачей меньшего количества охладителя на подошву (0,6-0,8 от расхода на головку в данной секции), при этом охлаждение подошвы начинают через 2-10 с после начала охлаждения головки. Для получения однородной структуры и свойств по сечению подошвы охлаждение последней производят 25 дифференцированной подачей охладителя по ширине подошвы. В зависимости от типа обрабатываемого рельса устанавливают количество (в пределах заявленного диапазона) подаваемого на центральную часть подошвы охладителя и пропорционально уменьшению толщины подошвы определяют степень снижения расхода охладителя по направлению к периферийным участкам подошвы.

Пример. Предлагаемый способ бып опробован в промышленных условиях при термообработке рельсов Р50 из конверторной стали. Нагрев до температуры аустенизации (820 †8 С) про- 40 изводили в проходной нагревательной печи. Нагретые рельсы после кантовки в положение головкой вниз задавали в рельсозакалочный агрегат (РЗА) роликового типа, где головка и подошва движущегося с определенной скоростью рельса охлаждалась с помощью установленных между транспортирующими роликами охлаждающих устройств. Охлаждение головки производили струями воды

50 через спрейеры, охлаждение подошвы— распыленной водой с помощью форсунок.

Режим охлаждения головки и подошвы устанавливали в соответствии с известными режимами. Для обеспечения диф55 ференцированного по ширине подошвы охлаждения использовали форсунки щелевого типа. Путем изменения основных о

4 геометрических размеров форсунки (радиуса закругления дна подводящего канала, угла распыления факела, размеров выходного отверстия и других) регулировали плотность орошения различных участков по ширине подошвы.

Опробование предлагаемого способа дало результаты, приведенные в таблице.

При охлаждении с дифференцированной по ширине подошвы подачей охладителя на 70-100Х снижена неоднородность механических свойств по сечению подошвы по сравнению с охлаждением по известному способу, а при. охлаждении центральной осевой зоны подошвы с подачей охладителя в интервале заявленных величин (50-707 расхода на охлаждение всей поверхности подошвы) неоднородность свойств по ширине практически устранена (не превышает 57 при подаче 637 охладителя на центральную часть подошвы).

Использование предлагаемого способа термообработки рельсов с дифференцированным по ширине подошвы охлаждением обеспечивает по сравнению с известным способом снижение на 70-1007 . неоднородности структур и мехсвойств металла по сечению подошвы, снижение уровня остаточных напряжений в перьях подошвы и выравнивание их значений по ширине подошвы, что позволяет повысить эксплуатационную стойкость рельсов на 37. sa счет снижения изъятия рельсов из пути по причине выколов, трещин подошвы, приводящих к излому рельса.

Фор мула из обретения

Способ термообработки рельсов по авт. св. 11= 1239 170, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости репьсов путем повышения однородности структуры и свойств по сечению подошвы, охлаждение подошвы проводят с уменьшением подачи охладителя по мере удаления от центральной осевой зоны подошвы к периферийным участкам пропорционально уменьшению толщины пера подошвы, при этом охлаждение осевой зоны 1ш1риной 0,3 — 0,4 ширины подошвы ncуществляют подачей 50-707. охладитепя, поступающего íà охлаждение всей поверхности подошвы.

1399360

Механические свойства

Степень нетношение расхода охладителя на охлаждение участка подошвы к расходу охлаителя на охлаждение всей подошвы, 7

Временное сопротивление раэ рыву,, МПа

У 1 У

Централь Правое ная эона перо

Левое перо

Централь- Правое ная эона перо евое перо

i 198, 54 1018, 22 1192, 66 14, 8

34

40

По пред- 30 лагаемому способу 25

1180,9 1041, 74 1174,04

11,6

1136,8 1080,94 1139,74

5,0

20 1108, 38 1102, 5 11 t 3, 28

0,7

70

15 1079, 96 1116, 22 1087, 8 2,9

10 1036,84 1160,32 1027,04 11,0

10

Составитель Л. Кулемин

Редактор Н. Киштулинец Техред М.Дидык Корректор И.Эрдейи

Заказ 2648/30 Тираж 545 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

Режим термообра" ботки

По известному способу однородности. свойств, X