Способ изготовления железнодорожных бандажей из непрерывнолитых заготовок

 

Изобретение относится к термической обработке железнодорожных бандажей и может быть использовано при изготовлении изделий типа тел вращения из углеродистых сталей. Задачей изобретения является обеспечение более надежного удаления водорода из бандажей в процессе их изготовления. Способ включает нагрев заготовок под деформацию, прокатку бандажей, изотермическую их выдержку, термоупрочнение и отпуск. Новым является то, что в процессе нагрева заготовок под деформацию, после подогрева до температуры 950^oC поверхностные слои заготовок подстуживают на 150-250^oC, затем нагревают до температуры деформации, а после прокатки бандажей, их замедленного переохлаждения до температуры 300-450^oC, последующей изотермической выдержки при температуре 550-650^oC, осуществляют повторное переохлаждение бандажей до той же температуры перед их нагревом под термоупрочнением. 1 ил.

Изобретение относится к термической обработке проката.

Главной причиной образования флокенов в бандажах является повышенное содержание водорода и стали. Процесс удаления его из прокатанного металла состоит из двух стадий.

Выделение его из раствора, которое происходит тем интенсивнее, чем ниже температура металла (в пределах не ниже 300^oC).

В процессе диффузии, которая протекает тем быстрее, чем выше температура металла.

В связи с этим весьма полезным является процесс переохлаждения металла до после деформации, обеспечив тем самым ускоренное выделение водорода из раствора его в α- железе, а затем нагреть и выдержать при максимальной температуре, когда скорость диффузии его из металла будет наибольшей [1].

Известен способ изготовления изделий типа тел вращения, включающий подстуживание после прокатки, подогрев до температуры противофлокенной обработки, изотермическую выдержку и замедленное охлаждение, затем с продолжительным разрывом во времени (несколько суток) нагревают до температуры термоупрочнения с последующими закалкой и отпуском [2]. Этот тепловой разрыв между изотермической выдержкой и термическим упрочнением увеличивает вероятность образования флокенов в металле при повышенном содержании водорода в стали.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к данному объекту является способ изготовления бандажей из непрерывнолитых заготовок, включающий предварительный подогрев заготовок до 950^oC, нагрев до температуры деформации, прокатку бандажей, изотермическую выдержку, термоупрочнение и отпуск [3]. При этом после прокатки бандажи замедленно охлаждают в неотапливаемых колодцах, а затем на воздухе с последующим нагревом до температуры термоупрочнения 850^oC, ускоренным охлаждением стопами в баке с водой, отпуском при температуре 650^oC. В рассматриваемом способе температурный интервал наиболее интенсивного выделения водорода из металла 550 - 650^oC по времени весьма незначителен и приходится на охлаждение в неотапливаемых колодцах. С другой стороны, флокены в бандажах образуются в основном при охлаждении их на воздухе ниже 300^oC, что еще более ухудшает условия противофлокенной обработки проката.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение условий для более надежного удаления водорода из бандажей в процессе их изготовления.

Эта задача решается тем, что в способе изготовления железнодорожных бандажей из непрерывнолитых заготовок, включающем предварительный подогрев заготовок до 950^oC, нагрев до температуры деформации, прокатку, изотермическую выдержку, термоупрочнение и отпуск, согласно изобретению после предварительного подогрева осуществляют подстуживание поверхностных слоев заготовки на 150 - 250^oC ниже температуры подогрева и с этой температуры ведут нагрев до температуры деформации, после прокатки изделие замедленно переохлаждают до 300 - 450^oC и нагревают до 550 - 650^oC с изотермической выдержкой, затем изделие переохлаждают до 300 - 450^oC и с этой температуры нагревают до температуры термоупрочнения.

Изобретение поясняется чертежом, где представлены графики тепловых режимов заготовок и бандажей в процессе их изготовления по известному (сплошная линия) и новому (пунктирная линия) способам. На чертеже приняты обозначения: Для известного способа: 1 - подогрев заготовок в методической печи до 950^oC, 2 - нагрев заготовок в камерной печи до температуры деформации; 3 - снижение температуры бандажей в процессе деформации и набора стоп; 4 - снижение температуры при замедленном охлаждении в неотапливаемых колодцах и на воздухе до температуры 20^oC; 5 - нагрев бандажей под термоупрочнение; 6 - охлаждение бандажей при термоупрочнении; 7 - отпуск бандажей; для нового способа:
1 - подогрев заготовок в методической печи до 950^oC;
2 - подстуживание поверхностных зон заготовок на 150 - 250^oC;
3 - нагрев заготовок до температуры деформации 1250^oC;
4 - снижение температуры бандажей в процессе деформации и набора стоп;
5 - переохлаждение стоп до температуры 300 - 450^oC;
6 - подогрев бандажей до 550 - 650^oC и изотермическая выдержка;
7 - повторное переохлаждение бандажей до 300 - 450^oC;
8 - подогрев бандажей до температуры термоупрочнения 850^oC;
9 - охлаждение бандажей в баке при термоупрочнении;
10 - отпуск бандажей.

Сущность способа заключается в следующем. Исходную непрерывнолитую заготовку подогревают в методической печи до температуры 950^oC, после чего ее поверхностные слои подстуживают на 150 - 250^oC. Затем заготовку нагревают до температуры деформации в камерной печи, а после прокатки бандажи замедленно переохлаждают до 300 - 450^oC с последующим подогревом до температуры изотермической выдержки 550 - 650^oC в колодцах, где и осуществляется изотермическая выдержка. Затем бандажи повторно переохлаждают до 300 - 450^oC и с этой температуры нагревают их до температуры термоупрочнения, охлаждают в баке с водой и осуществляют отпуск.

Пример. При изготовлении железнодорожных бандажей диаметром 1060 мм непрерывнолитую заготовку диаметром 430 мм, массой 473 кг подогревали в методической печи до температуры 950^oC в течение 3 часов. Затем ее поверхностные слои подстуживали с помощью вентиляторов при пересаде в камерную печь на 150 - 250^oC с последующим нагревом до температуры деформации 1250^oC. Заготовку осаживали на прессе усилием 3200 тс, осуществляли разгонку металла пуансонами, прошивали перемычку и прокатывали в черновой и чистовой клетях стана. После клеймения бандажи собирали в стопы по 20 штук, переохлаждали до температуры 300^oC и с этой температуры подогревали до 620^oC, при которой выдерживали в течение 3 часов в колодцевых печах. Затем стопы бандажей повторно переохлаждали до температуры 300^oC, подогревали до температуры термоупрочнения 850^oC, и термоупрочняли в баке с водой, имеющей температуру 35^oC в течение 150 с. Последующий отпуск производили в колодцевых печах в течение 3 часов при температуре 580^oC. Ультразвуковой контроль 100% изготовленных бандажей показал отсутствие флокенов.

Формула изобретения

Способ изготовления железнодорожных бандажей из непрерывнолитых заготовок, включающий предварительный подогрев заготовок до 950^oC, нагрев до температуры деформации, прокатку, изотермическую выдержку, термоупрочнение и отпуск, отличающийся тем, что после предварительного подогрева осуществляют подстуживание поверхностных слоев заготовки на 150-250^oC ниже температуры подогрева и с этой температуры ведут нагрев до температуры деформации, после прокатки изделие замедленно переохлаждают до 300-450^oC и нагревают до 550-650^oC с изотермической выдержкой, затем изделие переохлаждают до 300-450^oC и с этой температуры нагревают до температуры термоупрочнения.

РИСУНКИ

Рисунок 1