Способ термической обработки рельсов

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Цель - повышение стойкости рельса износу, контактным повреждениям и поперечным трещинам усталости в процессе эксплуатации. Рельс из углеродистой стали подвергают объемной закалке с последующим отпуском на зернистую структуру перлитной составляющей при оптимальной твердости (350 - 370) НВ, затем поверхность головки рельса нагревают токами высокой частоты и охлаждают водовоздушной смесью с получением той же твердости и пластинчатой структуры перлитной составляющей.

Изобретение относится к металлургии, в частности железнодорожному транспорту.

Известен способ термической обработки рельсов на пластинчатую структуру перлитной составляющей, осуществляемый на Кузнецком (КМК) и Нижне-Тагильском (НТМК) металлургических комбинатах [1] согласно которому рельсы подвергаются закалке в масле с последующим отпуском для снятия остаточных напряжений.

В результате такой термической обработки возрастает по сравнению с термической обработкой на зернистую структуру стойкость рельсов из углеродистой стали износу и контактным повреждениям, однако уменьшается стойкость таких рельсов ударной нагрузке и поперечным трещинам усталости, являющимися наиболее распространенными и опасными дефектами рельсов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термической обработки рельсов на металлургическом комбинате "Азовсталь" в городе Мариуполе. Термическая обработка рельсов на этом комбинате осуществляется путем поверхностного нагрева головки рельсов токами высокой частоты (ТВЧ) на глубину порядка 15 мм с последующим охлаждением водовоздушной смесью. В результате образуется закаленный слой с пластинчатой структурой перлитной составляющей. При этом средняя часть головки рельса, а также шейка и подошва не подвергаются перекристаллизационному нагреву.

Вследствие этого термически обработанные рельсы комбината "Азовсталь" равно, как и рельсы КМК и НТМК, имеют при пластинчатой структуре перлитной составляющей пониженную стойкость ударным нагрузкам и возникновению поперечных трещин усталости.

Целью изобретения является одновременное повышение стойкости рельсов износу, контактным повреждениям и поперечным трещинам усталости в процессе эксплуатации путем создания по всему сечению рельсов двух структур: зернистой структуры перлитной составляющей в средней части сечения головки, а также в шейке и подошве, и пластинчатой структуры перлитной составляющей по боковым плоскостям и поверхности катания головки рельсов.

Цель достигается тем, что в способе термической обработки рельсов, включающем поверхностный нагрев токами высокой частоты с последующим охлаждением водовоздушной смесью для получения пластинчатой структуры перлитной составляющей, рельсы предварительно подвергают двойной термической обработке путем объемной закалки с последующим отпуском на зернистую структуру перлитной составляющей при оптимальной твердости (350-370) НВ. Заключительную обработку осуществляют поверхностным нагревом головки рельсов ТВЧ с последующим охлаждением водовоздушной смесью на ту же твердость (350-370) НВ с пластинчатой структурой перлитной составляющей.

Способ может быть реализован тройной термической обработкой рельсов. Вначале осуществляют двойную термическую обработку рельсов путем объемной закалки с последующим отпуском на зернистую структуру перлитной составляющей при оптимальной твердости (350-370) НВ, а затем проводят одинарную поверхностную термическую обработку головки рельса с нагревом ТВЧ на ту же твердость, с обеспечением на глубине до 15 мм пластинчатой структуры перлитной составляющей.

Режимы термической обработки рельсов на зернистую и пластинчатую структуры перлитных составляющих устанавливаются в обычном порядке в зависимости от содержания углерода в рельсовой стали.

В сравнении с прототипом у рельсов, прошедших тройную термическую обработку по заявляемому способу, одновременно повышается в условиях эксплуатации стойкость износу, контактным повреждениям и поперечным трещинам усталости.

Описанную технологию термической обработки рельсов, например, на комбинате "Азовсталь" можно осуществить после реконструкции цеха. В настоящее время установка для термической обработки рельсов с нагревом ТВЧ рассчитана на изгиб только "сырых" рельсов; отсутствует место для строительства нагревательных печей, а также для установки объемной закалки рельсов.

Формула изобретения

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЛЬСОВ, включающий поверхностный нагрев головки токами высокой частоты и последующее охлаждение с получением пластинчатой структуры перлитной составляющей, отличающийся тем, что рельсы из углеродистой стали предварительно подвергают двойной термической обработке путем объемной закалки с последующим отпуском на зернистую структуру перлитной составляющей при оптимальной твердости 350 370 НВ, заключительную термическую обработку осуществляют на ту же твердость поверхностным нагревом токами высокой частоты с последующим охлаждением водовоздушной смесью для получения пластинчатой структуры перлитной составляющей.