Способ термической обработки сварных рельсов

 

Сущность изобретения: головку рельса нагревают на ширину зоны термического влияния сварки до 850-900°С. Одновременно нагревают до данной температуры подошву 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 0 9/04;9/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ1

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4800376/02 (22) 13.12.89 (46) 23.05,92, Бюл. ¹ 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта и

Всесоюзный научно-исследовательский, проектно- конструкторский и технологический институт токов высокой частоты им.В.П. Вологдина (72) И,З,Генкин, С.И.Кучук-Яценко, M,Â.Áîгорский и B.Ã.Øåa÷åíêî (53) 62.1.78.012.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 373318, кл, С 21 D 9/04, 1973.

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, 5U,„, 1735392 А1 (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СВАРНЫХ РЕЛЬСОВ (57) Сущность изобретения: головку рельса нагревают на ширину зоны термического влияния сварки до 850 — 900 С. Одновременно нагревают до данной температуры подошву 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.

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 протяжен-: 4 ностью зоны нагрева при термической обра- (л) ботке сварных стыков по сравнению с зоной (Я влияния от сварки. При узкой зоне нагрева (1 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

1735392 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 см ). Примеа няли рельсы марки М76 из сталей, раскисленных и модифицированных с использованием циркония, а также ванадиев ого 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 1218 /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 попе5 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

10 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 требовани15 ям 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

20 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 предлагае25 мый способ термической обработки позволяет повысить качество и надежность сварных изделий за счет повышения прочности и пластичности, улучшения прямоли- . нейности рельсов. При этом в головке

30 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

35 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 экс40 плуатацию сварных рельсов.

Формула изобретения

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

45 сечения рельса в зоне сварного шва до 850900 С и принудительное охлаждение головки с одновременным охлаждением шейки и подошвы на воздухе, от л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения прочности и

50 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

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