Способ охлаждения рельсов после прокатки и резки
Владельцы патента RU 2365637:
Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU)
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к термической обработке рельсов. Для уменьшения кривизны рельсов в горизонтальной и вертикальной плоскостях и снижения остаточных напряжений рельсы типа Р65 длиной 25 м после резки на пилах подают в положении на «боку» в охлаждающее устройство при температуре 900-1000°С, позиционируют напротив охлаждающего устройства, при этом концы рельсов выступают за охлаждающее устройство на длину 1 м. На поверхность головки рельса подают сжатый воздух с расходом 10-35 м3/мин при давлении 3-5 атм и температуре 10-30°С или воду с расходом 1-5 л/мин и температуре 10-30°С в течение 1,5-2,5 мин. 2 табл.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам охлаждения горячекатаных железнодорожных рельсов.
Известен способ охлаждения рельсов после прокатки на холодильниках в положении «на боку» до появления в них магнитных свойств, после чего при помощи магнитных кранов рельсы переносят в колодцы замедленного охлаждения [1]. Существенным недостатком данного способа является значительная искривленность концов рельсов в горизонтальной и вертикальной плоскости, в результате чего возникает потребность в холодной правке рельсов, что неблагоприятно сказывается на величине остаточных напряжений.
Известен также способ охлаждения рельсов после прокатки, при котором в процессе охлаждения на верхние боковые поверхности концов рельсов на длине до 1 м в интервале температур 800-600°С подают сжатый воздух, воду, или паровоздушную смесь, или другой мягкий охладитель [2].
Существенными недостатками этого способа являются:
1. Недостаточная прямолинейность рельсов в вертикальной плоскости за счет неравномерного охлаждения всех элементов профиля рельса.
2. Необходимость в проведении холодной правки в вертикальной плоскости обеспечения прямолинейности рельсов.
3. Возрастает вероятность образования закалочных структур с поверхности рельса.
Желаемыми техническими результатами изобретения являются: уменьшение кривизны рельсов в горизонтальной и вертикальной плоскостях, сведение к минимуму усилий при холодной правке и обеспечение минимальных остаточных напряжений.
Для этого предложен способ охлаждения рельсов после прокатки и резки, включающий охлаждение на холодильниках в положении «на боку», отличающийся тем, что на поверхность катания головки рельсов, исключая их концы длиной 1 м, в интервале температур 900-1000°С подают сжатый воздух с расходом 10-35 м3/мин при давлении 3-5 атм и температуре 10-30°С или воду с расходом 1-5 л/мин и температуре 10-30°С в течение 1,5-2,5 мин.
Заявляемые пределы выбраны экспериментальным путем исходя из требований к прямолинейности, микроструктуре и остаточным напряжениям рельсов из углеродистой стали.
Способ был реализован в промышленных условиях в рельсобалочном цехе на рельсах типа Р65 длиной 25 м. Прокатанные рельсы после разрезки на пилах подают в положении «на боку» в охлаждающее устройство. Охлаждающее устройство включает 5 секций длиной 4 м. Каждая секция состоит из перфорированных коробов, которые соединены с регуляторами подачи воды. Регулируя объемы подачи воды или воздуха, создаются необходимые условия охлаждения, обеспечивающие минимальный температурный градиент между головкой и подошвой рельса.
Рельс задается в охлаждающее устройство при температуре 900-1000°С. Каждый рельс позиционируют напротив охлаждающего устройства, при этом концы рельса выступают за охлаждающим устройством на длину до 1 м. Затем на головку рельса подается охладитель в течение от 1,5 до 2,5 мин, при этом шейка и подошва рельса защищены от охладителя экраном. За счет кратковременного интенсивного охлаждения поверхности головки происходит выравнивание температуры головки с температурой подошвы. После прекращения подачи охладителя дальнейшее охлаждение производят в условиях естественной конвекции воздуха.
После охлаждения исследовали микроструктуру металла, а также определяли стрелу прогиба и остаточные напряжения.
Технологические параметры охлаждения рельсов приведены в таблице 1. Результаты замеров стрелы прогиба и остаточных напряжений, а также исследований микроструктуры представлены в таблице 2.
Предлагаемый способ охлаждения позволил улучшить прямолинейность рельсов, получить низкие остаточные напряжения при удовлетворительной перлитной структуре.
Источники информации
1. В.В.Поляков, А.В.Великанов. Основы технологии производства железнодорожных рельсов. - М.: Металлургия, 1990. 416 с.
2. АС СССР №227357, кл. C21D 9/04.
| Таблица 1 | |||
| Технологические параметры охлаждения головки рельса на охлаждающей установке | |||
| № рельса | Температура рельса, °С | Режим охлаждения головки рельса | |
| Время охлаждения, мин | Расход воды, л/мин | ||
| 1 | 1000 | 1,5 | 30 |
| 2 | 980 | 1,8 | 30 |
| 3 | 950 | 2 | 25 |
| 4 | 940 | 2,1 | 20 |
| 5 | 930 | 2,3 | 20 |
| 6 | 920 | 2,5 | 15 |
| 7 | 900 | 2,5 | 15 |
| Таблица 2 | |||
| Результаты испытаний | |||
| № рельса | Стрела прогиба рельса, мм | Расхождение паза, мм | Микроструктура рельса |
| 1 | 10 | 1,2 | Перлит |
| 2 | 10 | 1,5 | Перлит |
| 3 | 5 | 1,0 | Перлит |
| 4 | 6 | 1,0 | Перлит |
| 5 | 10 | 1,2 | Перлит |
| 6 | 5 | 1,0 | Перлит |
| 7 | 10 | 0,9 | Перлит |
Способ охлаждения рельсов после прокатки и резки, включающий охлаждение рельса в холодильниках в положении на боку, отличающийся тем, что осуществляют охлаждение поверхности катания головки рельса с температуры 900-1000°С на длине до 1 м от их концов подачей сжатого воздуха с расходом 10-35 м3/мин при давлении 3-5 атм и температуре 10-30°С или воды с расходом 1-5 л/мин и температуре 10-30°С в течение 1,5-2,5 мин.
