Способ перекатки рельсов

Авторы патента:

B21B1/08 - для прокатки заготовок специального профиля, например рельсов, тавров, швеллеров, углового профиля (прокатка металла неограниченной длины с повторяющимся профилем, который используется в качестве полуфабриката для производства особых изделий B21H 8/00)

Владельцы патента RU 2509615:

Трайно Александр Иванович (RU)

Изобретение предназначено для расширения сортамента профилей в сторону увеличения площади поперечного сечения стальных сортовых и фасонных профилей, получаемых путем переработки прокаткой железнодорожных рельсов, выведенных из эксплуатации. Способ включает нагрев рельсов и последующее многопроходное обжатие в валках с калибрами. Местное уменьшение сопротивления деформации рельсовой стали обеспечивается за счет того, что рельсы вначале нагревают до температуры 950-1150°С, затем подвергают локальному подогреву до температуры 1250-1290°С в местах сопряжения головки и подошвы рельса с шейкой в проходной тоннельной печи с газовыми горелками, после чего производят осадку рельса по высоте на 10-30% путем прокатки в валках диаметром 700-900 мм. Кроме того, локальному подогреву до температуры 1200-1250°С дополнительно подвергают среднюю часть шейки, а нагрев рельсов производят в безокислительной атмосфере. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения стальных сортовых и фасонных профилей путем переработки прокаткой железнодорожных рельсов, выведенных из эксплуатации.

Известны способы переработки стальных железнодорожных рельсов, включающие их нагрев и последующую многопроходную прокатку в валках с калибрами в сортовые профили [1, 2].

Недостатки указанных способов состоят в том, что в процессе прокатки на профилях образуются дефекты типа «закат», «складка», «лампас» и др. По этой причине упомянутые способы не нашли промышленного применения.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ перекатки рельсов в профиль в виде полосы, включающий их нагрев до температуры 2100°F (то есть до 1149°С), и многопроходное обжатие в валках с калибрами за два этапа, вначале путем преимущественного обжатия головки и подошвы рельса, а затем и с обжатием шейки рельса [3].

Недостаток известного способа состоит в том, что многопроходное обжатие производят с последовательным уменьшением площади поперечного сечения полосы в каждом из проходов. Это сужает сортамент прокатываемых профилей, так как не позволяет получать профили с увеличенной площадью поперечного сечения.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в расширении сортамента профилей в сторону увеличения площади поперечного сечения.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе перекатки рельсов, включающем их нагрев и последующее многопроходное обжатие в валках с калибрами, согласно изобретению рельс вначале нагревают до температуры 950-1150°С, затем подвергают локальному подогреву до температуры 1250-1290°С в местах сопряжения головки и подошвы рельса с шейкой в проходной тоннельной печи с газовыми горелками, после чего производят осадку рельса по высоте на 10-30% путем прокатки в валках диаметром 700-900 мм.

На фигуре 1 представлена схема расположения рельса и горелок в проходной печи подогрева; здесь 1 - рельс; 2 - приводные транспортирующие ролики; 3 - газовые горелки подогрева мест сопряжений шейки с головкой и подошвой рельса; 4 - дополнительные газовые горелки подогрева шейки рельса.

На фигуре 2 изображена последовательность изменения поперечного сечения рельса по проходам, обозначенным римскими цифрами, при его прокатке.

Сущность изобретения состоит в следующем. Дополнительный локальный подогрев в местах сопряжения головки и подошвы (фиг.1) с шейкой рельса 1 рядами горелок 3 до температуры 1250-1290°С приводит к местному уменьшению сопротивления деформации рельсовой стали. Благодаря этому при осадке рельса по высоте на 10-30% путем прокатки в валках диаметром 700-900 мм имеет место локальное деформирование, сосредоточенное преимущественно на наиболее нагретых участках его сечения, что сопровождается образованием выпуклостей по местам сопряжения шейки с головкой и подошвой, а также утолщением шейки, особенно в случае ее дополнительного подогрева дополнительными горелками 4. Осадка рельса, производимая в валках при предложенном градиентном нагреве его поперечного сечения, исключает потерю устойчивости и изгиб шейки, которые имели бы место при равномерном нагреве рельса по известному способу [3].

Дополнительный локальный подогрев средней части шейки до температуры 1200-1250°С в варианте реализации способа способствует стабилизации процесса прокатки, благодаря чему можно дополнительно расширить сортамент прокатываемых профилей в сторону увеличения площади их поперечного сечения на 5-10%.

Экспериментально установлено, что при первоначальном равномерном нагреве рельса до температуры ниже 950°С возрастает сопротивление металла деформации, а также из-за самопроизвольного охлаждения рельсовой заготовки в процессе прокатки не обеспечивается требуемая для получения заданных механических свойств среднемассовая температура конца прокатки сортовых профилей. Увеличение температуры нагрева рельса более 1150°С приводит к потере устойчивости шейки при осадке рельса, образованию складок окисленных на воздухе поверхностей (дефект «закат»), что недопустимо.

Локальный подогрев до температуры ниже 1250°С не исключает изгиба шейки рельса из-за потери устойчивости и образования дефекта в виде складок. Увеличение температуры подогрева сверх 1290°С ведет к окислению границ зерен рельсовой стали, их ослаблению, разрывам и нарушениям сплошности в процессе прокатки.

Осадка рельса по высоте менее чем на 10% неэффективна, так как не обеспечивает увеличения площади поперечного сечения сортовых и фасонных профилей. Осадка по высоте более 30% приводит к потере устойчивости шейки рельса, ее изгибу с образованием складок и закатов, что недопустимо.

При использовании валков диаметром менее 700 мм ухудшаются условия захвата железнодорожного рельса при его осадке на 10-30%. Увеличение диаметра валков более 900 мм приводит к увеличению длины очага деформации и подстуживанию контактных поверхностей рельса, что приводит к образованию дефектов при прокатке.

Примеры реализации способа

Выведенный из эксплуатации по износу железнодорожный рельс типа Р65 с высотой Н₀=180 мм, толщиной шейки В₀=18 мм (Фиг.2) загружают в методическую печь с шагающим подом и производят нагрев до температуры Т_a=1000°С в безокислительной атмосфере газа СО. После обрезки концевых участков с отверстиями под болты, нагретый рельс 1 подают в проходную печь туннельного типа (Фиг.1). При транспортировании рельса 1 по приводным роликам 2 осуществляют его локальный подогрев с помощью двух рядов газовых горелок 3 до температуры Т_п=1270°С в местах сопряжения головки и подошвы рельса 1 с шейкой. Одновременно с этим с помощью дополнительных газовых горелок 4 (обозначенных пунктирными линиями на Фиг.1), также установленных в ряд, подогревают среднюю часть шейки рельса 1 до температуры Т_ш=1225°С.

После выхода из проходной печи рельс 1 (профиль I на фиг.2) задают в черновую вертикальную клеть дуо с диаметром бочек валков D₁=800 мм, где производят осадку на 36 мм по высоте, что составляет ε=20% от его исходной высоты Н₀=180 мм, с формированием профиля II высотой H₁. Благодаря тому что рельс предварительно был нагрет с градиентом температур по сечению, его деформация локализуется на участках, имеющих более высокую температуру и низкую прочность. Поэтому после осадки (профиль II на фиг.2) на вогнутых участках сопряжения шейки с подошвой и шейки с головкой формируются утолщения в виде наплывов металла.

При этом нагретая дополнительными горелками 4 шейка рельса 1 в результате осадки становится толще и приобретает выпуклость боковых стенок. Обжатие рельса 1 при его осадке происходит без изменения площади поперечного сечения.

После осадки полосу обжимают в горизонтальных валках сортопрокатного стана (профиль III на фиг.2), затем вновь в горизонтальных валках (профиль IV), где осуществляют обжатие концевых выпуклостей, сформированных в предыдущих проходах.

Чистовую прокатку профилей осуществляют с использованием стандартной системы калибров «овал-круг», показанной частично на фиг.2 (профили V-VII) в круглый сортовой профиль максимального диаметра D_max=90 мм.

Благодаря предварительной осадке рельса по высоте, нагретого с заданным распределением температуры, достигается увеличение площади поперечного сечения полученного сортового проката. Использование нагрева в печи с безокислительной атмосферой предотвращает образование окалины, и, как следствие, уменьшение площади поперечного сечения рельса.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности представлены в таблице.

Таблица.

Режимы перекатки рельсов типа Р65 и максимальный диаметр круглых профилей

№ п/п	Т_а,°С	Т_п,°С	Т_ш,°С	D1, мм	ε, %	D_max, мм
1.	940	1240	1190	650	9	76
2.	950	1250	1200	700	10	90
3.	1000	1270	1225	800	20	90
4.	1150	1290	1250	900	30	90
5.	1160	1300	1300	950	35	78
6 [3].	1149	-	-	600	не регл.	68

Из данных, приведенных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается получение круглого профильного проката с наибольшей площадью поперечного сечения при максимальном диаметре D_max=90 мм. Полученный перекаткой рельсов качественный стальной сортовой прокат не имеет дефектов в виде складок, закатов, лампасов.

При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5), а также реализации ближайшего аналога (вариант №6) площадь поперечного сечения и максимальный диаметр качественных круглых профилей уменьшается.

Технико-экономические преимущества предложенного изобретения состоят в том, что первоначальный общий нагрев рельса вначале до температуры 950-1150°С и последующий подогрев до 1250-1290°С мест сопряжений головки и подошвы рельса с шейкой по всей его длине позволяет осуществить осадку рельса по высоте на 10-30% путем прокатки в валках диаметром 700-900 мм. При этом достигается утолщение поперечного профиля в местах подогрева. Дополнительный подогрев средней части шейки до температуры 1200-1250°С позволяет полностью исключить потерю устойчивости (изгибы) шейки рельса при осадке и придать ей утолщенную форму, наиболее благоприятную для последующей прокатки профилей заданной формы при обеспечении максимально возможной площади поперечного сечения. Нагрев рельсов в безокислительной атмосфере исключает окалинообразование и связанные с ним уменьшение поперечного сечения исходного рельса и потерю массы стали.

В качестве базового объекта принят известный способ [3]. Использование предложенного способа обеспечит увеличение рентабельности перекатки рельсов в сортовой прокат на 10-15%.

Литературные источники

1. Патент США №1086789, МПК В21В 1/08, 1914 г.

2. Патент США №4123927, МПК В21В 1/08, 1978 г.

3. Патент США №4982591, МПК В21В 1/08, 1991 г.

1. Способ производства сортовых и фасонных профилей перекаткой рельсов, включающий нагрев рельсов и последующее многопроходное обжатие в валках с калибрами, отличающийся тем, что нагрев рельса осуществляют до температуры 950-1150°С, затем подвергают локальному подогреву в проходной тоннельной печи с газовыми горелками до температуры 1250-1290°С в местах сопряжения головки и подошвы рельса с шейкой, после чего производят осадку рельса по высоте на 10-30% путем прокатки в валках диаметром 700-900 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что локальному подогреву до температуры 1200-1250°С подвергают среднюю часть шейки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев рельса производят в безокислительной атмосфере.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении стальных фасонных профилей. .

Способ проката двутаврового профиля сечения из низколегированной стали // 2486972

Способ прокатки полосовых асимметричных профилей с клиновидными утолщениями // 2440201

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при прокате полосовых асимметричных профилей с клиновидными утолщениями в виде периодических выступов типа периодической лемешной полосы 142Д, преимущественно для изготовления долотообразных лемехов сельскохозяйственного назначения.

Способ прокатки рельсов // 2429090

Изобретение относится к области сортовой прокатки и может быть реализовано при производстве железнодорожных рельсов на непрерывно-реверсивных рельсобалочных станах.

Способ прокатки шестигранных прутков // 2418642

Изобретение относится к металлургии, а именно к сортопрокатному производству, и может быть использовано при горячей, теплой и холодной прокатке шестигранных коротких прутков из черных и цветных металлов, а также различных сплавов преимущественно малотоннажных партий на одноклетьевых станах дуо.

Двутавровый горячекатаный колонный профиль // 2411091

Способ калибровки дублирующих косорасположенных калибров // 2410171

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при калибровке и последующей прокатке железнодорожных рельсов или других аналогичных профилей с применением опорных конусов.

Способ прокатки рельсов типа р65 // 2409431

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к прокатному производству, и может быть использовано при прокатке железнодорожных рельсов. .

Способ производства рельсового профиля из нержавеющей марки стали // 2409430

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при прокате рельсового профиля из нержавеющей марки стали аустенитного класса, коррозионностойкой к внешним воздействиям, для соединения концов рельсов с крестовиной стрелочного перевода по обоим окончаниям [1].

Способ прокатки рельсов типа р50 // 2405638

Способ перекатки железнодорожных рельсов // 2511201

Изобретение предназначено для повышения выхода годных сортовых профилей и фасонных профилей, получаемых путем переработки прокаткой железнодорожных рельсов, выведенных из эксплуатации. Способ включает нагрев рельса до температуры аустенитизации и последующее многопроходное обжатие в валках с калибрами. Исключение образования дефектов типа «закат» в процессе переработки заготовок обеспечивается за счет того, что нагрев рельсов ведут до температуры 980-1250°C, в первых 2-3 проходах рельс обжимают по высоте на 10-40% в универсальных четырехвалковых калибрах, при этом между валками, обращенными к шейке рельса, устанавливают зазор, величина которого на 2-5 мм превышает толщину шейки рельса на входе в соответствующий калибр. Кроме того, обжатие шейки рельса производят в валках, на бочках которых выполнены кольцевые проточки глубиной 5-8 мм со скругленной формой профиля, с чередованием положения кольцевых проточек по проходам, расположенных на краях бочек валков и в их центрах. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Способ прокатки рельсов, устройство для прокатки рельсов и рельс, изготовленный указанным способом // 2530609

Изобретение предназначено для прокатки стальных рельсов. Способ включает изготовление рельсовой заготовки (5), содержащей участок (2) подошвы, участок (3) головки и участок (4) шейки, соединяющий участок подошвы с участком головки, чистовую прокатку рельсовой заготовки для формования стального рельса (6). Оптимизация режима обжатий разных участков заготовки, уменьшение фактора падения температуры концов рельсовой заготовки обеспечивается за счет того, что прокатку производят в многоклетьевом непрерывном тандемном чистовом стане, содержащем по меньшей мере три четырехвалковые универсальные клети (U1, U2 и U3) и по меньшей мере две двухвалковые эджерные клети (E1, E2), при этом универсальные клети содержат вертикальный валок для формования нижнего участка (2a) подошвы и вертикальный валок для формования участка (3a) головки рельса, и два профилированных горизонтальных валка для формования сторон (6a, 6b) рельса и, в частности, участка (4a, 4b) шейки рельса, причем рельсовую заготовку пропускают только один раз через чистовой стан, при этом по меньшей мере вертикальные валки во всех универсальных клетях для формования нижнего участка (2a) подошвы являются гладкими валками, и по меньшей мере одна из универсальных клетей содержит гладкий вертикальный валок для формования участка (3a) головки. Изобретение также относится к устройству для осуществления указанного способа и к изделию, изготовленному таким способом, 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Прокатка угловых профилей // 2530682

Группа изобретений предназначена для прокатки угловых профилей. Клеть для прокатки угловых профилей содержит расположенные на общем основании установленные горизонтально верхний (2) и нижний (3) калиброванные валки, совместно определяющие плоскость прокатки, перпендикулярную направлению продвижения прокатываемого материала (6), и межвалковый зазор с открытыми или закрытыми калибрами, располагающийся в этой плоскости, и по меньшей мере пару установленных не горизонтально обжимных роликов (4, 5), обжимающих прокатываемый материал (6) с боков и определяющих плоскость прокатки, расположенную перпендикулярно направлению продвижения прокатываемого материала (6), причем плоскость прокатки, определяемая парой калиброванных валков (2, 3), и плоскость прокатки, определяемая по меньшей мере парой обжимных роликов (4, 5), не совпадают, а плоскость прокатки, определяемая парой обжимных роликов (4, 5), расположена в направлении движения прокатываемого материала (6) за и/или перед плоскостью прокатки калиброванных валков (2, 3). Компактный тандемный прокатный стан содержит по меньшей мере одну такую прокатную клеть, а изготовление профилей также предусматривает использование таких прокатных клетей для возможности производства изделий с расширением размерного ряда. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ горячей многопроходной прокатки рессорных полос // 2532186

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению прокаткой рессорных полос. Осуществляют многопроходную прокатку заготовки путем обжатия и профилирования каждой половины заготовки в клетях с разными окружными скоростями рабочих валков и увеличения в ходе прокатки переднего натяжения полосы. В каждом проходе на входе в очаг деформации и выходе из очага деформации измеряют соответствующие скорости движения поверхности рессорной полосы, контактирующей с валком, вращающимся с большей скоростью. При достижении равенства указанных скоростей на входе в очаг деформации и выходе из очага деформации завершают проход на достигнутой к этому моменту величине обжатия. Следующий проход начинают с того сечения, в котором были достигнуты размеры готовой рессорной полосы в предыдущем проходе. В результате повышается качество готовой продукции и производительность. 2 ил., 1 табл.

Способ изготовления сортового металлопроката из фрагментов рельс // 2541211

Способ относится к обработке металлов давлением, а именно к области производства сортового металлопроката. Повышение прочности и эксплуатационной надежности сортового проката обеспечивается за счет того, что его изготавливают из старогодных или некондиционных рельс, при этом рельс перед разделкой предварительно делят поперек на мерные отрезки, которые нагревают и в нагретом состоянии делят на головку, шейку и подошву рельса, затем сразу или с дополнительным подогревом производят прокатку головки, шейки и подошвы рельса при температуре горячей пластической деформации, равной 1150-1200°С. 5 ил.

Способ производства стальных сортовых профилей // 2544711

Изобретение относится к прокатному производству стальных сортовых профилей. Способ включает получение заготовок, их нагрев и последующую многопроходную продольную прокатку в вертикальных и горизонтальных валках с калибрами. Снижение затрат на производство при одновременном повышении экологической безопасности производства обеспечивается за счет того, что заготовки получают путем продольной резки выведенных из эксплуатации нефтегазопроводных труб, нагрев заготовок ведут до температуры 1100-1280°C, а прокатку осуществляют с суммарной вытяжкой не менее 1,5. В вариантах реализации способа после продольной резки поверхность заготовок подвергают дробеметной очистке и/или очистке вращающимися металлическими щетками. Кроме того, нагрев заготовок ведут в газовой печи с окислительной атмосферой. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

Способ изготовления профиля. // 2569625

Изобретение относится к металлическим строительным и железнодорожным конструкциям. Способ включает непрерывную отливку ленты из малоуглеродистой или низколегированной стали при непрерывном перемещении жидкой стали относительно зоны ее заливки и кристаллизации. Увеличение момента инерции профиля при изгибе и радиуса инерции, без изменения материалоемкости и толщины полок профиля, увеличение технологичности изготовления профиля обеспечивается за счет того, что отлитую ленту после кристаллизации стали остужают до температуры 950…1100°C, подают в клеть стана продольной прокатки и обжимают с формированием профиля в виде пары взаимно ортогональных прямоугольных элементов, соединенных друг с другом по радиусу криволинейным участком, больший диаметр которого, а также высота сечения сформированного профиля регламентированы математическими зависимостями. 5 ил., 1 табл.

Способ производства крупногабаритного шпунтового профиля // 2571026

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам производства крупногабаритных шпунтовых профилей типа Ларсен. Способ включает нагрев заготовки, прокатку профиля и его охлаждение. Повышение точности размеров профиля и снижение его удельного веса обеспечивается за счет того, что используют заготовку, полученную посредством продольного роспуска демонтированной магистральной трубы большого диаметра на 2÷4 части с поперечной выпуклостью, заготовку нагревают в проходной роликовой нагревательной печи в положении выпуклостью вверх до температуры 950÷1050°C со скоростью 60÷120°C/мин, в этом положении задают в прокатный стан и прокатывают в шпунтовой профиль за 4 прокатных прохода, с регламентированными скоростью прокатки и общей вытяжкой, далее прокатанный шпунтовой профиль при температуре 760÷820°C охлаждают со скоростью 150÷250°C/сек до температуры 350÷460°C в роликовой закалочной машине, при этом фиксируют в ее роликах взаимное положение горизонтальных и наклонных полок шпунтового профиля для предотвращения его продольного искривления, затем складывают в пакет по 4 штуки, обрезают по концам в пакете на ленточной пиле на требуемую длину и охлаждают на воздухе. 2 ил.

Способ изготовления шпунтового профиля повышенной жесткости // 2571029

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам производства крупногабаритных шпунтовых профилей типа Ларсен. Способ включает нагрев заготовки, прокатку профиля и его охлаждение. Повышение точности размеров профиля и его изгибной жесткости обеспечивается за счет того, что используют заготовку, полученную посредством продольного роспуска демонтированной магистральной трубы большого диаметра на 2÷4 части с поперечной выпуклостью, производят нагрев заготовки в проходной нагревательной печи до температуры 570÷650°C и многопроходную прокатку в шпунтовой профиль, при этом непосредственно перед каждым прокатным проходом производят локальный подогрев до температуры 950÷1050°C, со скоростью 450÷600°C/сек, продольных зон заготовки, подвергающихся в последующем прокатном проходе интенсивной деформации 15÷45% с формированием в углах прокатываемого шпунтового профиля радиусов, а после каждого прокатного прохода производят фиксацию геометрических размеров и взаимного расположения горизонтальных и вертикальных полок прокатываемого шпунтового профиля посредством ускоренного локального охлаждения упомянутых зон. Во втором прокатном проходе на средней горизонтальной полке может быть сформирована периодическая выпукло-вогнутая поверхность с повышенной жесткостью на изгиб. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Способ производства сортового проката из демонтированного железнодорожного рельса // 2574531

Изобретение относится к области производства сортового и фасонного проката из выведенных из эксплуатации демонтированных железнодорожных рельсов. Способ включает порезку рельса на длину, взвешивание полученной рельсовой заготовки и сравнение с весом погонного метра, необходимым для получения заданного сечения сортового проката. Повышение качества и точности размеров производимых профилей обеспечивается за счет того, что при недостаточности веса погонного метра заготовки производят его увеличение односторонней или двухсторонней термической наплавкой по зоне шейки сечения рельсовой заготовки с равномерной толщиной наплавленного металла по всей длине рельсовой заготовки, при этом толщину шейки увеличивают на 1,5÷56 мм, прокатку нагретой до температуры 950÷1150°С рельсовой заготовки производят за 10÷17 прокатных проходов в черновой промежуточной и чистовой группах клетей. Параметры направки и прокатки регламентированы математическими зависимостями. Наплавку производят посредством самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.