Способ изготовления цельнокатанных железнодорожных колес

 

Использование: изобретение относится к термической обработке прокатных изделий , в частности к термической обработке цельнокатаных железнодорожных колес. Сущность: техническая задача по стабилизации технологического процесса изготовления цельнокатаных железнодорожных колес для вагоуов повышенной грузоподъемности с обеспечением нагрузки на ось до 25 т.е. решается за счет того, что в процессе прокатки охлаждение рабочих валков начинают по завершении разгона колеса и оканчивают перед его торможением, а термоупрочнение осуществляют через 15-35 ч после прокатки, при этом нагретое до температуры аустенитизации колесо предварительно по всем элементам подстуживают на воздухе в течение 30-70 с. а охлаждение обода водой производят со средней интенсивностью 3,0-5,0°С/с в сечение 100-200 с, после, чего испытание на свойства металла обода и диска колеса ведут через 24-36 ч после завершения отпуска. fe

сок>з сои тских сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (11)5 С 21 D 9/34

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5037513/02 (22) 15,04.92 (46) 23,08.93. Бюл, № 31 (71) Выксунский металлургический завод (72) С.А.Королев, А.А,Конышев, Б.Ф.Антипов, М.С.Валетов, Н.Г.Мирошниченко, Г,М,Кузьмичев, Ю.M.Ïàðûøåâ и B,È.Öþренко (73) Выксунский металлургический завод (56) Бибин Г.А. и др. Производство железнодорожных колес, M.: Металлургия, 82. стр. 157-171.

Авторское свидетельство СССР

¹ 549485, кл. С 21 D 9/34, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 615140, кл, С 21 D 9/34, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 829697, кл. С 21 D 9/34, 1981.

К.Ф.Стародубов и др. Вертикальная прерывистая закалка цельнокатаных колес, Сталь, ¹ 8, 1970. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к термической обработке цельнокатаных железнодорожных колес.

Задача изобретения заключается в разработке способа изготовления железнодорожных цельнокатаных колес, обеспечивающего воэможность их эксплуатации при нагрузке на ось до 25 т.с.

Согласно изобретению поставленная задача решается тем, что в способе, включактщем прокатку колес с охлаждением рабочих валков, термоупрочнение обода водой, о1пуск а также испь 1вни нв прочностные

„„5U „„1836451 А3 (57) Использование: изобретение относится к термической обработке прокатных иэделий, в частности к термичес ой обработке цел ьнокатан ых железнодорожн ых колес.

Сущность: техническая задача по стабилизации технологического процесса изготовления цельнокатаных железнодорожных колес для вагонов повышенной груэоподьемности с обеспечением нагрузки на ось до

25 т.с. решается за счет того, что в процессе прокатки охлаждение 0абочих валков начинают по завершении разгона колеса и оканчивают перед его торможением, а термоупрочнение осуществляют через 15-35 ч после прокатки, при этом нагретое до температуры аустенитизации колесо предварительно по всем элементам подстуживают на воздухе в течение 30-70 с. а охлаждение обода водой производят со средней интенсивностью 3,0-5,0 С/с в сечение 100-200 с, после чего испытание на свойства металла обода и диска колеса ведут через 24-36 ч после завершения отпуска. и пластические свойства металла их обода и диска, в процессе прокатки охлаждение рабочих валков начинают по завершении разгона и заканчивают перед его торможением, а термоупрочнение обода осуществляют через 15-35 ч после прокатки, при этом нагретое до температуры аустенитизации колесо предварительно по всем элементам подстуживают на воздухе в течение 30-70 с. а охлаждение обода водой производят со средней интенсивностью 3,0-5.0" Г/с в течение 100-200 с.

При реализации этого способе еныга ние на свойства металла обода и,1 кл ко1836451 леса следует вести через 24-36 часов после завершения их отпуска.

Способ заключается в следующем, Колесную заготовку с температурой металла более 1000 С подают на колесопрокатный стан и устанавливают в межвалковое пространство, После сведения валков в рабочее положение и включения приводов заготовка начинает вращаться с ускорением. По достижении скорости вращения заготовки постоянной величины включают охлаждение валков. Сокончанием прокатки колеса,,перед началом его торможения, охлаждаюl щую валки воду отключают. Таким образом, вода на валки, и соответственно на обод и диск прокатываемого колеса, поступает только при установившейся (постоянной) скорости вращения этого колеса.

Таким образом исключается неравномерное поступление воды на обод и диск, неравномерное снижение температуры по периметру обода и диска, неравномерные обжатия и искажения размеров и профилей элементов колеса, что при мехобрэботке колес исключает неравномерный сьем металла и нарушение сплошности ere текстуры. Пракатэнное и охлажденное колесо после его механической обработки через

15-35 час после окончания прокатки подвергают нагреву до температуры аустенитизации, которая зависит от содержания в металле углерода и легирующих элементов, подстуживают его в течение 30-70 секунд и подают на термоупрочнение обода. Термоупрочнение обода ведут водой со средней интенсивностью охлаждения 3,0-5,0 С/c е течение 100-200 с, а испытание металла обода и диска — по прошествии 24-36 ч после отпуска, Срок 15-35 ч между окончанием прокатки и нагревом под термоупрочнение обусловлен следующим, Установлено, что при критическом содержании водорода флокены в колесной стали образуются в холодном состоянии по истечении определенного периода времени, называемого инкубационным, Продолжительность этого периода зависит (при обычном для колесной стали химсоставе и содержании водорода) от сечения массовых элементов колеса. Для колес, изготавливаемых по способу-прототипу, этот период составляет обычно 3-5 сут, и выдержка колес после пресс-прокатки в охлажденном состоянии до нагрева под упрочняющую термическую обработку в течение этого периода не приводит к образованию флоке нов — недопустимых требованиями стандарта дефектов.

При производстве колес для работы в условиях повышенных нагрузок, имеющих увеличенное сечение элементов, в особенности ступицы, максимально возможная продолжительность выдержки ограничивается временем 35 часов, по истечении которого возможно образование флокенов.

Нижний предел выдержки 15 часов определяется необходимостью охлаждения до температуры цека и механической обработки партии колес.

Время подстуживания после нагрева до температуры аустенитизации в течение 3070 с определено экспериментально и в этом

15 промежутке оказалось достаточным, чтобы постепенно понизить температуру поверхности элементов колеса настолько, чтобы избежать их коробление при последующем резком, с большой скоростью, охлаждении колеса. При этом интервал в 70 с ограничивает время дальнейшего подстуживания необходимостью гарантировать аустенитное . состояние металла.

Время охлаждения обода водой 1002-" 200 с и его интенсивность 3,0-5,0 С/с установлены также экспериментально. Они взаимосвязаны с содержанием углерода в колесной стали для обеспечения свойств металла обода и диска, соответствующих

30 требованиям к колесам повышенной грузоподъемности, а именно: твердость 280ЗОО НВ, временное сопротивление 100115 кгс/мм, относительное удлинение 1015(, относительное сужение 15-257, удар35 ная вязкость — 3 кгс м/см . г

При этом верхний предел времени охлаждения (200 с) интенсивности 5 С/с) соответствует стали с минимальным содержанием углерода — 0,55ф,, а нижние их пре"О делы(100 с и 3 С/с) — стали с максимальным содержанием углерода — 0,657;.

Последующие после отпуска испытания на свойства металла обода и диска колеса ведут через 24-36 часов. Здесь 24 часа—

45 минимальное время для гарантированного обеспечения среднего уровня свойств металла колеса; 36 часов — максимальная величина времени выдержки колеса, обусловленная необходимостью обеспечения

50 требуемой производительности и уровня свойств для колес повышенной грузоподьем ности, . Пример реализации способа, При изготовлении цельнокатаных вагонных колес

55 диаметром 957 мм из стали с содержанием углерода 0,63 в процессе прокатки на стане охлаждения валков включали через

1,9 сек после начала вращения заготовки.

Это то время, за которое заготовка выходит на равномерную скорость вращения, 1836451

Искажение профиля элементов колес после охлаждения практически отсутствовало, при механической обработке осущестСоставитель В. Мазурин

Техред M. Mîðãåíòàë Корректор Л. Пилипенко

Редактор

Заказ 3009 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 равную 1 об/с, Скорость вращения прокатываемой заготовки на колесопрокатных станах в мире принята одна и та же, Отключение подачи воды на валки производили одновременно с началом торможения валков в конце прокатки.

Как обычно по существующей технологии колеса калибровали на прессе усилием

3500 т.с„ подвергали изотермической выдержке при 600 С s к оOнHвBеeйAеeрpнHоoй п еeч и, охлаждали на складе, производили осмотр, ремонт и механическую обработку обода и ступицы. Через 30 час после прокатки осуществляли нагрев колес до 860 С, после этого подстуживали каждое из них в течение

45 с на воздухе, а затем охлаждали обод водой на спрейерной установке в течение

120 с со средней интенсивностью 3,4 С/с, После отпуска при 520 С и охлаждения, спустя 31 час, производили испытание металла на свойства. При этом достигнута равномерность свойств по периметру o, =

=105 кгс/мм, д = 12, ф = 21;4. твердость

293 ед НВ.

Влялся ря вномерн ы и съем металла, не на)v шалась сплошность е о тек(:тур .

Все эти показатели обс:eve«.ивают эксплуатационную надежность цельно cATBIHhlх

5 колес с нагрузкой на ось в 25 т.с.

Формула изобретения

1, Способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес для вагонов повышенной грузоподьемности, включающий

10 прокатку с охлаждением рабочих валков. термоупрочнение обода водой, отпуск и испытание на прочностные и пластические свойства металла обода и диска. о т л и ч аю шийся тем, что в процессе прокатки

15 охлаждение рабочих валков начинают по завершении разгона колеса и оканчивают перед его торможением, а термоупрочнение осуществляют через 15-35 ч после прокатки, при этом нагретое до температуры аустени20 зации колесо предварительно по всем элементам подстуживают на воздухе в течение

30-70 с, и охлажд" " ""."д". водой производят со средней интенсивностью 3,0-5,0 С/с в течение 100-2000 с, 25 2.Способооп.1.отличающийся тем, что испытание на свойства металла обода и диска колеса ведут через 24-36 ч после завершения отпуска.