Способ термической обработки цельнокатаных железнодорожных колес

 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к прокатному производству, и может быть использовано при производстве железнодорожных колес. Целью изобретения является снижение энергоемкости процесса без снижения служебных характеристик. Колесо нагревают до 850°С. После аустенизации прерывистое охлаждение обода осуществляют в течение 200 с до его среднемассовой температуры 300°С. Затем партию колес помещают в отключенный колодец при 390°С, выдерживают в нем колеса в течение 40 мин, затем включают колодец на технологическую температуру отпуска 470°С и выдерживают их дополнительно в течение 60-80 мин. 3 табл. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.(я)5 С 21 0 9/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4817503/02 (22) 22.01.90 (46) 23.05.92. Бюл. N 19 (71) Институт черной металлургии, Нижнеднепровский трубопрокатный завод им, Карла Либкнехта (72) Н.Г.Мирошниченко, B.À.Ïèðoãîâ, А.Г.Лисняк, М.B.Êóçüìè÷åâ, Е.А.Шаповал, М.И.Староселецкий, B Â.Oçèìèíà, Г.Е.Пахомов, В,А;Толстопят, B.Ã,Äþá÷åíêo, В.П.Шкапров и А,Е.Завадский (53) 621.785.796:629,11.012.0 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 549485, кл, С 21 D 9/34, 1977, Авторское свидетельство СССР

М 1339148, кл. С 21 D 9/34, 1985. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке железнодорожных колес, Известны способы термической обработки железнодорожных колес, включающие нагрев колеса до температуры аустенизации, выдержку при этой температуре, термоупрочнение обода колеса в горизонтальном или вертикальном положении в охлаждающем устройстве, подстуживание на воздухе и отпуск при оптимальной температуре.

Недостатком известных способов является высокая энергоемкость процессов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термической обработки железнодорожных колес, включающий нагрев дотемпературы аустенизации, прерывистое охлаждение обода, подстуживание в течение 35 — 45 мин на воздухе и отпуск партии. Ы 1735395 А1 (57) Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к прокатному производству, и может быть использовано при производстве железнодорожных колес.

Целью изобретения является снижение энергоемкости процесса без снижения служебных характеристик. Колесо нагревают до 850 С. После аустенизации прерывистое охлаждение обода осуществляют в течение

200 с до его среднемассовой температуры

300 С, Затем партию колес помещают в отключенный колодец при 390 С, выдерживают в нем колеса в течение 40 мин, затем включают колодец на технологическую температуру отпуска 470 С и выдерживают их дополнительно в течение 60 — 80 мин. 3 табл.

ЪГ колес в отапливаемых колодцах при 4505000 С.

6д

iQl 4д о

Недостатком известного способа является его высокая энергоемкость. Это обусловлено тем, что после выдачи из закалочной машины элементы колеса имеют значительную разницу в температуре, так как охлаждению водой подвергается только обод, Дальнейшее подстуживание стоп колес сохраняет разницу в температуре между элементами колеса в связи с тем, что удельная поверхность обода и диска значительно больше, чем удельная поверхность ступицы. Выравнивание температуры в элементах колеса занимает значительное время, составляет 50-60% всей продолжительности отпуска и требует значительных энергозатрат, 1735395

Цель изобретения — снижение энерго- Отпуск партии колес на данной стадии емкости процесса без снижения служебных ведется при выключенных электронагревахарактеристик колес. телях, т.е. без каких-либо энергозатрат, за

Указанная цель достигается тем, что со- счет перераспределения остаточного тепла гласно способу термической обработки 5 ступиц. цельнокатаных железнодорожных колес, Затем включают колодец на технологивключающему нагрев до температуры аус- ческую температуру отпуска в течение 60— тенизации, прерывистое охлаждение обода 80 мин. В этот период происходит и отпуск партии колес в отапливаемых ко- выравнивание температуры в элементах колодцах охлаждение обода ведут до средне- 10 лес (в основном разогрев обода до техноломассовой температуры 300-320 С, затем гической температуры), и колес по высоте партию колес помещаютвотключенныйко- стопы. Продолжительность выдержки на лодец с температурой 320 — 390 С, выдержи- данной стадии менее 60 мин не достаточна вают 30 — 40 мин и осуществляют нагрев до для гарантированного завершения процестемпературы отпуска с выдержкой 60 — 80 15 сов отпуска и формирования наиболее бламин, гоприятной системы остаточных

Прерывистое охлаждение обода осуще- напряжений. Выдержка более 80 мин нецествляют до его среднемассовой температу- лесообраэна, так как элементы колеса и сары 300 — 320 С. Охлаждение обода до такой ми колеса по высоте стопы имеют температуры обеспечивает получение опти- 20 одинаковую температуру (главное условие, мальной структуры, представляющей со- преследуемое операцией отпуска для детабой ферритоцементитную смесь с лей сложной конфигурации). Следовательпластинчатыми карбидами, а также без вся- но отпадает необходимость в расходе ких энергозатрат позволяет выйти партии электроэнергии. колес на начальной стадии отпуска на тех- 25 Предлагаемый способ термической обнологическую температуру отпуска за счет работки позволяет значительно сократить остаточного тепла ступиц, расход электроэнергии при отпуске, так как

Охлаждение обода ниже 300 С приве- при включенных электронагревателях пардет в образованию мартенсита закалки. Та- тия колес находится в течение 30 — 50 мин, в кая структура после отпуска имеет низкую 30 отличие от известного способа, при котоизносостойкость и сопротивление усталост- ром нагреватели работают в течение 70 — 75 ному выкрашиванию по сравнению с пла- мин, Благодаря выборуоптимальныхтемпестинчатыми продуктами распада аустенита. ратурно-временных параметров ведения отОхлаждение обода выше 320 С приведет пуска гарантируются высокие служебные при последующем отпуске к нагреву выше 35 характеристики колес (не ниже служебных технологической температуры отпуска и, характеристик колес, обработанных по изкак следствие, к значительному разупрочне- вестному способу). нию, Использовали серийно изготовленные

После прерывистого охлаждения в зака- колеса ф 957 мм трех плавок, химический лочной машине партию колес помещают в 40 состав которых приведен в табл.1. отключенный колодец при 320-390 С и вы- Параметры термической обработки жедерживают в нем в течение 30-40 мин, что лезнодорожных колес приведены в табл.2. позволяет существенно сократить разницу Во всех группах колес определялись мев температуре элементов колеса за счет пе- ханические свойства и оценивался расход рераспределения тепла. Указанную выше 45 электроэнергии при отпуске партии колес(6 температуру имеет отпускной колодец в мо- шт.). Данные сведены в табл.3. мент загрузки очередной партии колес на Применение предлагаемого способа отпуск. Время выдержки наданной стадии обеспечивает экономию электроэнергии выбрано равным 30 — 40 мин, зависит от хи- (30 — 37 ) без снижения служебных характемического состава стали, т.е, от степени пе- 50 ристик колес. регрева ступицы колеса относительно Формула изобретения обода после упрочнения, В этот период про- Способ термической обработки цельноисходит охлаждение ступицы колеса и од- катаных железнодорожных колес, включаюновременно разогрев обода. Сокращение щий нагрев до температуры аустенизации, времени на данной стадии не позволит сту- 55 прерывистое охлаждение обода и отпуск пице приобреститехнологическуютемпера- партии колес в отапливаемых колодцах, о та увеличение личающийся тем,что,сцельюснижения продолжительности выдержки приведет к энергоемкости процесса без снижения слуостыванию ступицы ниже технологической жебных характеристик колес, охлаждение температуры. обода ведут до среднемассовой температу1735395 ры 300-320 С, затем партию колес помещают в отключенный колодец с температурой

320-390 С, выдерживают 30-40 мин и осуществляют нагрев до температуры отпуска с выдержкой 60-80 мин.

Таблица1

Таблица2

Температура отпуска. лС

Продолжительность эакалки, с

Содержание угперода, Способ

470

140. 140

10+25

10+ 20

160

860, 0.55

Иэеестный

Не контролировалась

Не контролировалась

Не контролироааллсь

130

130

0,60

140

830

520

120

120

0,64

8+ 15

120

620

300 320

160

Предлагаемый

480

120

860

0.55

Не проводилась

35

He проеодилась

320 360

830

0.60

140

520

Не проеонлась

320 390

120

820

Табл.ицаЗ

Составитель Е,Шаповал

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор Е.Папп

Заказ 1794 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ,-1 . л

Температура нагрева под злкал.у Ñ

Продолжительность подстужиаания. мин

Температура обода среднемассоаая, С

Температура колодца перед посадом ЯС

Продолжительность отпуска при owneчен н ык нагрееателяк мин

Продолжительность отпуска при аклю ченных нагреаателяк. мин

Общая продолжительность отпуска. мин