Способ термической противофлокенной обработки железнодорожных колёс

Изобретение относится к способу термической противофлокенной обработки железнодорожных колёс. Способ включает в себя охлаждение колёс из аустенитной области, изотермическую выдержку и замедленное охлаждение. Способ характеризуется тем, что охлаждение колёс из аустенитной области проводят на воздухе до температуры 350-500°С, затем нагревают колёса до температуры 650-700°С и осуществляют изотермическую выдержку в течение 6-10 ч с последующим замедленным охлаждением колёс. Предлагаемые режимы термической противофлокенной обработки за счёт удаления остаточного водорода из колёсной стали позволяют улучшить её пластические и ударные характеристики, повысить эксплуатационную прочность железнодорожных колёс. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при термической противофлокенной обработке крупногабаритных стальных изделий, в частности, литых и цельнокатаных железнодорожных колёс, колёсных центров, бандажей.

Известен способ изготовления железнодорожных колёс из стали, включающий в себя нагрев исходных заготовок до 1200-1280 °С, их формоизменение деформацией и термическую обработку путём изотермической выдержки для противофлокенной обработки, совмещённую с процессом нагрева под деформацию и отпуском (см. RU 2072275 С1, опубл. 27.01.1997).

Известен также принятый за наиболее близкий аналог способ противофлокенной обработки железнодорожных колёс, изготавливаемых из колёсной стали, при котором после деформации колёса охлаждают до температуры 600 °С, затем помещают колёса в трёхрядную тоннельную конвейерную печь длиной 100 м, где они проходят изотермическую выдержку при этой же температуре и замедленное регулируемое охлаждение до 100 °С при общей продолжительности пребывания в печи 12 ч (см. Бибик Г.А. Производство железнодорожных колес. Металлургия. 1982. 232 с.; Abramski M Walcownia kol bezobreczowych z obrezem w hucie Osaka Steel Works. Wiadomosci hutniczy. 1972. 28, №5. Р. 158-163).

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при использовании изобретения, заключается в том, что в обработанных известными способами противофлокенной обработки заготовках железнодорожных колёс или в готовых изделиях возможно наличие остаточного водорода, который в совокупности с внутренними напряжениями, способствует образованию флокенов (дефектов) в виде трещин в колёсной стали. Так, согласно первому аналогу, противофлокенную обработку совмещают с процессом нагрева исходных заготовок под деформацию и отпуском, что не позволяет наиболее полно удалить остаточный водород из стали из-за отсутствия переохлаждения после деформации для гарантированного завершения г – б превращения, кроме того, из-за низких температур и малого времени изотермической выдержки водород имеет не самую высокую подвижность и полностью не удаляется из стали. Режим противофлокенной обработки железнодорожных колёс, согласно способу по наиболее близкому аналогу, не обеспечивает удаление водорода настолько, чтобы исключить образование флокенов в готовых изделиях, поскольку процесс противофлокенной обработки протекает при температуре не выше 600 °С, а отсутствие предварительного этапа охлаждения не позволяет обеспечить завершение в колёсной стали г – б превращения.

Достигаемым при использовании изобретения техническим результатом является повышение эксплуатационной прочности железнодорожных колёс за счёт удаления остаточного растворённого водорода из колёсной стали в процессе термической противофлокенной обработки железнодорожных колёс.

Технический результат достигается тем, что способ термической противофлокенной обработки железнодорожных колёс, как и наиболее близкий аналог, включает в себя охлаждение колёс из аустенитной области, изотермическую выдержку и замедленное охлаждение, при этом, в отличие от известного способа, охлаждение колёс из аустенитной области проводят на воздухе до температуры 350-500 °С, затем нагревают колёса до температуры 650-700 °С и осуществляют изотермическую выдержку в течение 6-10 часов, после чего осуществляют замедленное охлаждение колёс.

В частных случаях реализации замедленное охлаждение железнодорожных колёс осуществляют вместе с печью, либо на воздухе, уложенными в стопы.

Изобретение проиллюстрировано схемой-графиком, иллюстрирующей этапы осуществления способа термической противофлокенной обработки железнодорожных колёс.

В связи с повышенной флокеночувствительностью колёсной стали, готовые изделия (железнодорожные колёса, колёсные центры или бандажи) подвергают термической противофлокенной обработке. Для решения технической проблемы и достижения технического результата предлагаемая последовательность этапов способа термической противофлокенной обработки может быть применена для цельнокатаных и литых железнодорожных колёс. Для цельнокатаных колёс данную обработку проводят после деформирования колёс. Для литых колёс данную обработку проводят после нагрева колёс до температуры аустенизации.

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом.

Партию готовых изделий охлаждают на воздухе из аустенитной области до температур 350-500 °С (этап I). В процессе охлаждения происходит интенсивное выделение водорода из раствора и обеспечивается завершение г – б превращения. Охлаждение изделия до более низких температур, менее 350 °С, нецелесообразно с точки зрения экономии энергии для дальнейшего подогрева изделий; охлаждение до температур выше 500 °С может не обеспечить полного завершения г – б превращения.

Затем изделия размещают в печи и осуществляют нагрев до температуры 650-700 °С для обеспечения наибольшей скорости диффузии водорода (этап II).

Далее проводят изотермическую выдержку (этап III) при температуре 650-700 °С в течение 6-10 часов. На этом этапе происходит свободный выход/удаление водорода из металла за счёт высокой скорости диффузии водорода. Подогрев изделий до температур ниже 650 °С не обеспечивает скорость диффузии водорода, требуемую для его выхода из металла; подогрев до температуры выше 700 °С нецелесообразен по причине возможного начала б – г превращения и попадания в двухфазную область. Выдержка менее 6-ти часов не обеспечивает полное удаление водорода из стали; выдержка более 10-ти часов не целесообразна с точки зрения экономии энергии.

На завершающем этапе IV для окончательного удаления водорода из стали проводят замедленное охлаждение готовых изделий, которое осуществляют с печью, либо на воздухе, уложенными в стопах.

Экспериментально установлено, что предлагаемый способ термической противофлокенной обработки позволяет улучшить пластические и ударные характеристики стали при сохранении требуемого уровня прочностных характеристик, а именно:

- повысить относительное удлинение готовых изделий на 40-45 % (относительные проценты);

- повысить относительное сужение готовых изделий в 1,5-2 раза;

- повысить ударную вязкость KCU при -60 °С на 20-50 %.

За счёт предлагаемых параметров способ термической противофлокенной обработки обеспечивает надёжное удаление водорода из металла готовых изделий, что снижает вероятность флокенообразования, тем самым улучшаются пластические и ударные характеристики стали, повышается эксплуатационная прочность железнодорожных колёс.

1. Cпособ термической противофлокенной обработки железнодорожных колёс, включающий в себя охлаждение колёс из аустенитной области, изотермическую выдержку и замедленное охлаждение, отличающийся тем, что охлаждение колёс из аустенитной области проводят на воздухе до температуры 350-500°С, затем нагревают колёса до температуры 650-700°С и осуществляют изотермическую выдержку в течение 6-10 ч с последующим замедленным охлаждением колёс.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что замедленное охлаждение колёс осуществляют вместе с печью.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что замедленное охлаждение колёс осуществляют на воздухе, уложенными в стопы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке железнодорожных колес. Для повышения износостойкости рабочего слоя обода и механических свойств, а также приободной части диска колеса осуществляют термическую обработку железнодорожного колеса из стали, содержащей, мас.%: С 0,75-0,77, Mn 0,82-0,9, Si 0,3-0,4, Cr 0,18-0,25, Ni 0,15 -0,25, V 0,02-0,04, Mo 0,04-0,06.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке цельнокатаных железнодорожных колес. Для улучшения механических и эксплуатационных свойств железнодорожное колесо нагревают до температуры аустенизации, погружают его в закалочный бак на глубину до точки начала перехода обода в диск и охлаждают при одновременном вращении железнодорожного колеса, затем проводят отпуск при температуре 450-550°C, причем температура закалочной среды в баке составляет 15-30°C, процесс закалки длится 100-250 с, а вращают колесо с частотой 90-150 об/мин.

Изобретение относится к области термической обработки. Для повышения конструктивной и усталостной прочности цельнокатаных железнодорожных колес за счет повышения одновременно прочностных, пластических и вязких характеристик металла их дисков, уровня сжимающих напряжений в колесе осуществляют нагрев колес до температуры аустенизации, последующее прерывистое трехстороннее охлаждение обода вращающегося в вертикальной плоскости колеса водой из спрейерных устройств, двухстороннее принудительное охлаждение диска и мест перехода диска в обод и ступицу сжатым воздухом из не менее двух форсунок с каждой стороны, присоединенных к общей воздушной магистрали, при этом соседствующие форсунки с каждой из сторон охлаждения располагаются друг относительно друга на расстоянии, при котором пятна обдува от форсунок перекрываются на величину их радиусов, а давление воздуха в воздушной магистрали поддерживается в пределах 4-5 атмосфер, время охлаждения диска и мест перехода диска в обод и ступицу составляет 0,8-1,5 от заданного времени охлаждения обода.

Изобретение относится к технологии обработки высоконагружаемых железнодорожных колес и может быть использовано для упрочняющей термической обработки цельнокатаных железнодорожных колес различной формы.

Изобретение относится к металлургии, а именно к оборудованию для термической обработки железнодорожных колес, и может быть использовано в черной металлургии и машиностроении в линиях термической обработки колес.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Способ включает расточку бандажа, нагрев бандажа и установку бандажа на колесный центр.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке железнодорожных бандажей. Для обеспечения высоких потребительских свойств осуществляют термическую обработку железнодорожного бандажа из стали, содержащей, мас.%: С 0,65-0,75, Mn 0,6- 0, 9, Si 0,22-0,45, Cr 0,2-0,6 и V 0,01-0,03.

Изобретение относится к области термомеханической обработки деталей и может быть использовано для упрочнения рабочих трущихся поверхностей рельс и колес подвижного состава, в частности изобретение относится к способу упрочнения изнашиваемых поверхностей деталей, преимущественно поверхности катания и гребня железнодорожных колесных пар.

Изобретение относится к области термической обработки, в частности к обработке стальных железнодорожных колес для формирования необходимого распределения сжимающих остаточных напряжений в ободе.

Изобретение относится к способам плазменной обработки и может быть использовано для упрочнения локомотивных и вагонных колес из углеродистой марганцовистой стали, содержащей углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси.

Изобретение относится к способу термической противофлокенной обработки железнодорожных колёс. Способ включает в себя охлаждение колёс из аустенитной области, изотермическую выдержку и замедленное охлаждение. Способ характеризуется тем, что охлаждение колёс из аустенитной области проводят на воздухе до температуры 350-500°С, затем нагревают колёса до температуры 650-700°С и осуществляют изотермическую выдержку в течение 6-10 ч с последующим замедленным охлаждением колёс. Предлагаемые режимы термической противофлокенной обработки за счёт удаления остаточного водорода из колёсной стали позволяют улучшить её пластические и ударные характеристики, повысить эксплуатационную прочность железнодорожных колёс. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх