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EP1160341A2 - Process and apparatus for hardening rails - Google Patents

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Publication number
EP1160341A2
EP1160341A2 EP01890152A EP01890152A EP1160341A2 EP 1160341 A2 EP1160341 A2 EP 1160341A2 EP 01890152 A EP01890152 A EP 01890152A EP 01890152 A EP01890152 A EP 01890152A EP 1160341 A2 EP1160341 A2 EP 1160341A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rail
cooling
rails
positioning elements
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP01890152A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1160341B1 (en
EP1160341A3 (en
Inventor
Norbert Köck
Peter Pointner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voestalpine Rail Technology GmbH
Original Assignee
Voestalpine Schienen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=3683291&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1160341(A2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Voestalpine Schienen GmbH filed Critical Voestalpine Schienen GmbH
Priority to AT01890152T priority Critical patent/ATE306566T1/en
Publication of EP1160341A2 publication Critical patent/EP1160341A2/en
Publication of EP1160341A3 publication Critical patent/EP1160341A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1160341B1 publication Critical patent/EP1160341B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Revoked legal-status Critical Current

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    • C21D9/04—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D9/04—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
    • C21D9/06—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails with diminished tendency to become wavy
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
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    • C21D1/02—Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
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    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001—Austenite
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    • C21D2221/01—End parts (e.g. leading, trailing end)
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    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article
    • C21D2221/02—Edge parts

Definitions

  • the invention relates to a method for hardening rails or at least the rail head of the same by increased cooling with a Converting the structure from the austenitic to a desired one Microstructure stable at room temperature.
  • the invention further comprises a device for hardening rails or at least the rail head of the same by increased cooling with a Converting the structure from austenitic to a desired one Microstructure stable at room temperature, consisting essentially of a Rail support means and a cooling device.
  • Cooling can be achieved by applying at least parts of the Rail surface with cooling medium, a so-called spray or spray cooling, or by at least partially immersing the rail in a cooling bath take place, with an advantageous use of the rolling heat to the prior art count is.
  • flow devices (AT 323224 B, EP 186373 B1), cooling bed transport systems (DE 4237991 A1) and Diving devices (DE 4003363 C1, AT 402941 B) for increased cooling of the Rail or of rail parts known.
  • the invention seeks to remedy the problem and aims to develop a method Specify the type mentioned, with which a constant over the length Microstructure distribution in the rail cross section is achieved and a high rail quality can be ensured.
  • the further object of the invention is to create a device by means of which the local cooling intensity of the surface areas of the Cross-section is kept the same over the length of the rail.
  • the aim is achieved in a method according to the invention in that the Rail aligned, horizontally positioned and in the austenitic structure axially aligned secured against bending, whereupon Maintenance of the clamping or bending protection of the rail and / or at least part of the rail cross-section of a temperature, which lies above the Ac3 point of the alloy, in a manner known per se cooled down at least temporarily and allowed the structure to transform become.
  • a particularly economical implementation of the process can be achieved if straightening, positioning and axially aligned clamping of the rail immediately after the last deformation stitch using the rolling heat respectively.
  • the rail is standing, the Rail head is directed vertically upwards, is clamped. It is from Advantage if heat is removed from the rail by spray cooling, whereby in Seen in the longitudinal direction in the surface areas of the cross section The same cooling intensities are used symmetrically to the height axis of the rail become.
  • the further object of the invention is in a generic device solved in that the rail support means as a supporting structure with one of the Corresponding longitudinal extension and with a high section modulus against bending and with positioning elements and / or releasable clamping devices for a definition of the rail is formed.
  • the advantage of a support structure that is resistant to bending and torsion is one Axial straight clamping of the rail, even if due to the different Mass distribution and / or different cooling intensity across the cross section an intensified cooling bending forces are formed.
  • An axially straight clamping in relation to the Coolant exposure or coolant wetting of the surface because of it precise alignment to desired areas of the rail with high Uniformity over the rail length is made possible.
  • desired cooling rates and so that desired microstructures can be achieved with high accuracy.
  • the supporting structure is a welded structure on which at least three Positioning elements, preferably over the longitudinal extent at intervals of 0.5 m each a positioning element are arranged horizontally alignable.
  • the releasable clamping means with alignment surfaces for Positioning of the rail in the horizontal longitudinal axis direction are formed.
  • the positioning elements and the Clamping means a reduced contact surface on the rail, for example one Wedge shape. This allows the so-called “soft spots” or a Soft spots on the splint can be avoided.
  • the cooling device for the Rail as a spray section with air and / or water along the longitudinal extent the same cooling intensity is formed.
  • the cooling device as a plunge pool with a cooling liquid is formed in a simple manner by adding synthetic agents Cooling intensity that is effective on the submerged rail zones is set become.
  • the setting is further formed such that the rail support structure and the cooling device in the direction of the rail vertical in cross section relative are movable relative to each other, cooling cycles and / or cooling of Rail parts can be carried out particularly efficiently.
  • a particularly simple device can be formed or created by retrofitting be when the supporting structure is aligned with a horizontally Positioning elements having plunge pool is connected and that the rail through clamping devices, e.g. hold-downs, to the positioning lanes is employable.
  • the clamping means can be in a particularly simple manner Hold-down weights are formed and at least in the distal regions of the Rail be arranged.
  • Fig. 1 is a device for axially aligned clamping a Rail 1 shown in a hanging position.
  • a supporting structure 2, which from two box profiles 22,21 is torsionally rigid, movable tong-like positioning elements 3, 3 ', which are essentially horizontal Have contact surfaces 31, 31 'for a rail 1.
  • each Clamping element 41 for example by a hydraulically actuated piston
  • a cooling device 5 for example in a plunge pool 51 with a cooling liquid 52.
  • at least partial cooling of at least part of the rail 1 can this by lifting in the direction H of the support structure 2 from a cooling medium deployed and when loosening the clamping means 4 'and the positioning elements 3rd be filed.
  • Fig. 2 shows a rail 1, which is standing in a support structure 2 against Bend is securely clamped.
  • the given support structure 2 exists for example from a lower and an upper frame box 21, 22, which Box are connected to each other torsionally rigid.
  • To an axially aligned Clamping is carried out by applying the rail 1 to positioning parts 23 and Closing positioning elements 3, 3 'which have inclined contact surfaces 31, 31' have, by swiveling in, for example, by hydraulic means 6.
  • FIG. 3 an inventive device is disclosed, which laterally arranged frame elements 21, 22 of the supporting structure 2.
  • a relative movement H allows immersion the rail into a cooling medium 52.
  • a rail 1 is directed with the rail head 11 downwards a plunge pool 51 of a cooling device 5 with a cooling liquid 52 introduced and supported by positioning elements 3 arranged therein.
  • a cooling liquid 52 introduced and supported by positioning elements 3 arranged therein.
  • Hold-down weights 40 which are movable by holding means 42, on the Rail 1
  • the positioning elements 3, 3 ' forming a small gap the contact surfaces 31, 31 'can be lowered, for example, by 0.5 mm.
  • the rail 1 is discharged from the cooling device 5, for example Lifting down the hold-down weights 40 and raising the positioning elements 3.3 '.
  • the cooling device 5 can also be lowered.

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Abstract

Process for hardening rails or a rail head comprises: leveling the rails in the austenitic state; and horizontally positioning and clamping to prevent bending. While maintaining the clamping position, the rails and/or a part of the rail cross-section are partially cooled from a temperature which lies above the Ac3 point of the alloy converting the structure from an austenitic structure to a room temperature stable microstructure. An Independent claim is also included for a device for hardening rails or a rail head comprising a rail supporting device formed as a support (2) with a longitudinal extension corresponding to the rail with positioning elements (3) and detachable clamps (4) for holding the rail.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Härten von Schienen oder zumindest des Schienenkopfes derselben durch verstärkte Kühlung mit einem Umwandeln des Gefüges von der austenitiscdhen in eine gewünschte, bei Raumtemperatur stabile Mikrostruktur.The invention relates to a method for hardening rails or at least the rail head of the same by increased cooling with a Converting the structure from the austenitic to a desired one Microstructure stable at room temperature.

Weiter umfaßt die Erfindung eine Einrichtung zum Härten von Schienen oder zumindest des Schienenkopfes derselben durch verstärkte Kühlung mit einem Umwandeln des Gefüges von austenitischen in eine gewünschte, bei Raumtemperatur stabile Mikrostruktur, bestehend im wesentlichen aus einem Schienenstützmittel und einer Kühlvorrichtung.The invention further comprises a device for hardening rails or at least the rail head of the same by increased cooling with a Converting the structure from austenitic to a desired one Microstructure stable at room temperature, consisting essentially of a Rail support means and a cooling device.

Für den schienengebundenen Verkehr mit den steigenden Achslasten und einem dergleichen Verkehrsaufkommen sollten Schienen einerseits einen hohen Verschleißwiderstand im Bereich der Fahrbahnfläche und andererseits, der Biegebeanspruchung im Gleis wegen, eine hohe Bruchsicherheit aufweisen.For rail-bound traffic with increasing axle loads and one Rails of this kind should have a high traffic volume Wear resistance in the area of the road surface and on the other hand, the Bending stress in the track, have a high break resistance.

Es ist bekannt, durch thermisches Vergüten des Werkstoffes bzw. mittels Umwandelns des Gefüges von der austenitischen in eine bei Raumtemperatur stabile Mikrostruktur bei zumindest zeitweiser verstärkter Kühlung, die Schiene und/oder den Schienenkopf zu härten ( EP- 358362 A1, AT 402941 B, EP 186372 B, WO 94/02652).It is known by means of thermal tempering of the material or by means of Convert the structure from austenitic to one at room temperature stable microstructure with at least temporarily increased cooling, the rail and / or to harden the rail head (EP-358362 A1, AT 402941 B, EP 186372 B, WO 94/02652).

Eine Kühlung kann durch Beaufschlagung von zumindest Teilen der Schienenoberfläche mit Kühlmedium, einer sogenannten Spritz- oder Sprühkühlung, oder durch zumindest teilweises Eintauchen der Schiene in ein Kühlungsbad erfolgen, wobei eine vorteilhafte Nutzung der Walzhitze zum Stand der Technik zu zählen ist.Cooling can be achieved by applying at least parts of the Rail surface with cooling medium, a so-called spray or spray cooling, or by at least partially immersing the rail in a cooling bath take place, with an advantageous use of the rolling heat to the prior art count is.

Je nach verwendetem Kühlverfahren sind Durchlaufeinrichtungen (AT 323224 B, EP 186373 B1), Kühlbett-Transportanlagen ( DE 4237991 A1) und Tauchvorrichtungen ( DE 4003363 C1, AT 402941 B) zur verstärkten Kühlung der Schiene oder von Schienenteilen bekannt.Depending on the cooling process used, flow devices (AT 323224 B, EP 186373 B1), cooling bed transport systems (DE 4237991 A1) and Diving devices (DE 4003363 C1, AT 402941 B) for increased cooling of the Rail or of rail parts known.

Bei einer Verwendung von Legierungen mit einer entsprechenden chemischen Zusammensetzung lassen sich bei Anwendung von Härteverfahren in den jeweiligen Einrichtungen durchaus Schienen mit einer erhöhten Härte und Abriebfestigkeit im Bereich der Fahrbahnfläche des Schienenkopfes und ausreichender Bruchsicherheit herstellen.When using alloys with an appropriate chemical Composition can be applied when using hardening processes in the respective Facilities quite rails with increased hardness and abrasion resistance in the Area of the track surface of the rail head and sufficient break resistance produce.

Als großer Nachteil der bekannten Härteverfahren und der Kühleinrichtungen für Schienen ist eine mögliche Inhomogenität der Gefügeverteilung über den Querschnitt in Abhängigkeit von der Schienenlänge zu sehen. Mit anderen Worten ist der Flächenanteil des jeweiligen Vergütungsgefüges und/oder die Position der Gefügeanteile im Schienenquerschnitt über die Schienenlänge ungleich, so wirkt sich dies in zunehmendem Maße äußerst ungünstig auf die Schienengüte aus. Trotz genauer Einhaltung der Verfahrensparameter und präziser Regelung der Kühleinrichtungen können unerwartet Unterschiede in der Schienengüte auftreten, wobei bei einer äußerst aufwendigen Qualitätskontrolle auch einzelne Schienen, die den Qualitätsanforderungen nicht mehr entsprechen, anfallen.As a major disadvantage of the known hardening processes and the cooling devices for Rails is a possible inhomogeneity of the structure distribution over the Cross section can be seen depending on the rail length. In other words is the area share of the respective remuneration structure and / or the position of the Structural components in the rail cross-section uneven across the rail length, this is how it works this is increasingly extremely unfavorable for the rail quality. Despite exact adherence to the process parameters and precise regulation of the Cooling devices may experience unexpected differences in rail quality with an extremely complex quality control even individual rails that no longer meet the quality requirements.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und setzt sich zum Ziel, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem eine über die Länge konstante Gefügeverteilung im Schienenquerschnitt erreicht wird und eine hohe Schienengüte sichergestellt werden kann.Here, the invention seeks to remedy the problem and aims to develop a method Specify the type mentioned, with which a constant over the length Microstructure distribution in the rail cross section is achieved and a high rail quality can be ensured.

Die weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung, mittels welcher die örtliche Kühlintensität der Oberflächenbereiche des Querschnittes über die Schienenlänge gleichgehalten wird.The further object of the invention is to create a device by means of which the local cooling intensity of the surface areas of the Cross-section is kept the same over the length of the rail.

Das Ziel wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß die Schiene im austenitischen Gefügezustand gerichtet, horizontal positioniert und achsfluchtend gegen Biegung gesichert eingespannt wird, worauf unter Aufrechterhaltung der Einspannung bzw. Verbiegungssicherung der Schiene und/oder zumindest ein Teil des Schienenquerschnittes von einer Temperatur, welche oberhalb des Ac3- Punktes der Legierung liegt, in an sich bekannter Weise zumindest zeitweise verstärkt abgekühlt und das Gefüge umwandeln gelassen werden.The aim is achieved in a method according to the invention in that the Rail aligned, horizontally positioned and in the austenitic structure axially aligned secured against bending, whereupon Maintenance of the clamping or bending protection of the rail and / or at least part of the rail cross-section of a temperature, which lies above the Ac3 point of the alloy, in a manner known per se cooled down at least temporarily and allowed the structure to transform become.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß im austenitischen Gefügezustand ein Richten erfolgt und der Schiene sodann im achsfluchtend eingespannten Zustand oberflächlich verstärkt Wärme entzogen wird. Während einer intensivierten Kühlung von gegebenenfalls Teilen des Schienenquerschnittes bleibt die Schiene achsgerade eingespannt, was der Konstanz der spezifischen Kühlintensität in Achsrichtung förderlich ist. Umfangreiche Untersuchungen haben gezeigt, daß, wenn auch nur geringe Krümmung der Schiene während der intensivierten Abkühlung von zumindest Teilen derselben entstehen, sich die örtliche Akühlkurve im Oberflächenbereich ändern kann, wodurch die Gefügeausbildung bei der Umwandlung aus dem austenitischen Zustand der Legierung in hohem Maße beeinflußt wird. Erfindungsgemäß sichert eine achsfluchtende horizontale Einspannung bei einem thermischen Vergüten der Schiene ein gleichbleibendes Eigenschaftsprofil des Werkstoffes über den Querschnitt und über die Schienenlänge.The advantages achieved by the invention can be seen essentially in the fact that Austenitic structural state is a straightening and then the rail in axially aligned clamped state, superficial heat is extracted. During an intensive cooling of any parts of the Rail cross-section, the rail remains clamped axially straight, what the Consistency of the specific cooling intensity in the axial direction is beneficial. Extensive studies have shown that, albeit only minor Curvature of the rail during the intensive cooling of at least parts these arise, the local cooling curve in the surface area changes can, which causes the microstructure in the transformation from the austenitic Condition of the alloy is greatly influenced. Secures according to the invention an axially aligned horizontal clamping with a thermal hardening of the Rail a constant property profile of the material across the Cross section and over the rail length.

Eine besonders wirtschaftliche Durchführung des Verfahrens ist erreichbar, wenn ein Richten, ein Positionieren und ein achsfluchtendes Einspannen der Schiene unmittelbar nach dem letzten Verformungsstich unter Nutzung der Walzhitze erfolgen.A particularly economical implementation of the process can be achieved if straightening, positioning and axially aligned clamping of the rail immediately after the last deformation stitch using the rolling heat respectively.

Anlagentechnisch, aber auch für eine gewünschte Gefügeverteilung über den Querschnitt, kann es günstig sein, wenn die Schiene stehend, wobei der Schienenkopf senkrecht nach oben gerichtet ist, eingespannt wird. Dabei ist von Vorteil, wenn der Schiene durch Spritzkühlung Wärme entzogen wird, wobei in Längsrichtung gesehen in den Oberflächenbereichen des Querschnittes symmetrisch zur Höhenachse der Schiene gleich hohe Kühlintensitäten verwendet werden.Technically, but also for a desired structure distribution over the Cross section, it may be beneficial if the rail is standing, the Rail head is directed vertically upwards, is clamped. It is from Advantage if heat is removed from the rail by spray cooling, whereby in Seen in the longitudinal direction in the surface areas of the cross section The same cooling intensities are used symmetrically to the height axis of the rail become.

Um die Herstellsicherheit von Schienen mit gewünschten Eigenschaftsprofil zu erhöhen und besondere Abriebfestigkeit der Fahrfläche zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, wenn die Schiene hängend, wobei der Schienenkopf senkrecht nach unten gerichtet ist, eingespannt wird. Eine derartige Positionierung hat sich auch deshalb als günstig erwiesen, weil dadurch der Schiene oder nur dem Schienenkopf durch Tauchen in eine Kühlflüssigkeit Wärme entzogen wird.To ensure the manufacturing safety of rails with the desired property profile it can increase and achieve special abrasion resistance of the driving surface be advantageous if the rail is hanging, with the rail head pointing vertically below is clamped. Such a positioning has also happened proven to be cheap, because of the rail or only the rail head heat is removed by immersion in a coolant.

Für eine geregelte Abkühlung auf eine gewünschte Temperatur mit hoher Kühlintensität des Kühlmediums und ein Unterbrechen der verstärkten Kühlung kann es umwandlungskinetisch von Vorteil sein, wenn die Kühlung der Schiene zeitlich und/oder örtlich, einen Oberflächenbereich des Querschnittes betreffend, intermittierend durchgeführt wird. Dabei kann es auch wichtig sein, wenn die Schiene nach der verstärkten Abkühlung ausgespannt, bei erhöhter Temperatur gehalten und/oder an ruhender Luft auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird.For controlled cooling to a desired temperature with high Cooling intensity of the cooling medium and an interruption of the increased cooling it can be kinetically advantageous if the cooling of the rail temporally and / or locally, regarding a surface area of the cross section, is carried out intermittently. It can also be important if the The rail is stretched out after the increased cooling, at elevated temperature held and / or allowed to cool to room temperature in still air.

Eine Verwendung des Verfahrens, bei welchem ein Abkühlen oder Härten bzw. ein thermisches Vergüten der Schiene in voller Länge erfolgt, har sich im Hinblick auf besondere Gleichmäßigkeit und hohe Güte sowie einer Einstellung optimaler Gebrauchseigenschaften derselben als besonders günstig erwiesen.Use of the method in which cooling or hardening or thermal tempering of the rail takes place in full length, with regard to special uniformity and high quality as well as an optimal setting Use properties of the same have proven to be particularly favorable.

Die weitere Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung dadurch gelöst, daß das Schienenstützmitel als Tragkonstruktion mit einer der Schiene entsprechenden Längserstreckung und mit hohem Widerstandsmoment gegen Biegung sowie mit Positionierelementen und/oder lösbaren Spannmitteln für eine Festlegung der Schiene gebildet ist.The further object of the invention is in a generic device solved in that the rail support means as a supporting structure with one of the Corresponding longitudinal extension and with a high section modulus against bending and with positioning elements and / or releasable clamping devices for a definition of the rail is formed.

Der Vorteil einer verbiegungs-und verwindungssteifen Tragkonstruktion ist eine achsgerade Einspannung der Schiene, auch wenn auf Grund der unterschiedlichen Masseverteilung und/oder unterschiedlichen Kühlintensität über den Querschnitt bei einer intensivierten Abkühlung Biegekräfte gebildet werden. Ebenso erheblich sind die Vorteile einer achsgeraden Einspannung im Bezug auf die Kühlmittelbeaufschlagung oder Kühlflüssigkeitsbenetzung der Oberfläche, weil damit eine genaue Ausrichtung auf gewünschte Bereiche der Schiene mit hoher Gleichmäßigkeit über die Schienenlänge ermöglicht ist. Somit können für vorgesehene Querschnittszonen gewünschte Abkühlungsgeschwindigkeiten und damit gewünschte Gefügeausbildungen mit hoher Genauigkeit erreicht werden.The advantage of a support structure that is resistant to bending and torsion is one Axial straight clamping of the rail, even if due to the different Mass distribution and / or different cooling intensity across the cross section an intensified cooling bending forces are formed. Are equally significant the advantages of an axially straight clamping in relation to the Coolant exposure or coolant wetting of the surface because of it precise alignment to desired areas of the rail with high Uniformity over the rail length is made possible. Thus for intended cross-sectional zones desired cooling rates and so that desired microstructures can be achieved with high accuracy.

Anlagentechnisch, aber auch im Hinblick auf die Verwendung kann es günstig sein, wenn die Tragkonstruktion als Schweißkonstruktion, an welcher mindestens drei Positionierelemente, vorzugsweise über die Längserstreckung in Abständen von 0,5 m jeweils ein Positionierelement, horizontal ausrichtbar angeordnet sind.Technically, but also in terms of use, it can be beneficial if the supporting structure is a welded structure on which at least three Positioning elements, preferably over the longitudinal extent at intervals of 0.5 m each a positioning element are arranged horizontally alignable.

Eine einfache und sichere Einrichtung ist gegeben, wenn lösbare Spannmittel als Niederhaltungen für die an den Positionierelementen anliegenden Schienen gebildet sind.A simple and safe set-up is given when releasable clamping devices Hold-downs are formed for the rails abutting the positioning elements are.

Es ist auch vorteilhaft möglich, daß die lösbaren Spannmittel mit Ausrichtflächen zur Positionierung der Schiene in horizontaler Längsachsrichtung gebildet sind.It is also advantageously possible that the releasable clamping means with alignment surfaces for Positioning of the rail in the horizontal longitudinal axis direction are formed.

Um eine über die Länge der Schiene möglichst gleichmäßige Gefügestruktur zu erreichen bzw. um keine wesentliche Beeinflussung der örtlichen Kühlintensität zu bewirken, kann es von Vorteil sein, wenn die Positionierelemente und die Spannmittel eine verringerte Anlagefläche an die Schiene, zum Beispiel eine Keilform, aufweisen. Dadurch können die sogenannten " soft spots" bzw. eine Weichfleckigkeit der Schiene vermieden werden.In order to achieve a structure that is as uniform as possible over the length of the rail reach or to have no significant influence on the local cooling intensity cause it can be advantageous if the positioning elements and the Clamping means a reduced contact surface on the rail, for example one Wedge shape. This allows the so-called "soft spots" or a Soft spots on the splint can be avoided.

Bei sorgfältiger Düsenanordnung und/oder der Verwendung von im wesentlichen schwebstofffreiem Wasser kann es günstig sein, wenn die Kühlvorrichtung für die Schiene als Sprühstrecke mit Luft und/oder Wasser mit über die Längserstreckung gleicher Kühlintensität gebildet ist.With careful nozzle placement and / or using essentially suspended water it can be beneficial if the cooling device for the Rail as a spray section with air and / or water along the longitudinal extent the same cooling intensity is formed.

Wenn hingegen die Kühleinrichtung als Tauchbecken mit einer Kühlflüssigkeit gebildet ist, kann auf einfache Weise durch Zusatz von synthetischen Mitteln die Kühlintensität, die auf die eingetauchten Schienenzonen wirksam sind, eingestellt werden.If, however, the cooling device as a plunge pool with a cooling liquid is formed in a simple manner by adding synthetic agents Cooling intensity that is effective on the submerged rail zones is set become.

Wenn weiter die Einstellung derart gebildet ist, daß die Schienentragkonstruktion und die Kühleinrichtung in Richtung der Schienenvertikalen im Querschnitt relativ zueinander bewegbar sind, können Kühlzyklen und/oder eine Kühlung von Schienenteilen besonders effizient durchgeführt werden.If the setting is further formed such that the rail support structure and the cooling device in the direction of the rail vertical in cross section relative are movable relative to each other, cooling cycles and / or cooling of Rail parts can be carried out particularly efficiently.

Eine besonders einfache Einrichtung kann gebildet oder durch Nachrüstung erstellt sein, wenn die Tragkonstruktion mit einem horizontal ausgerichtete Positionierelemente aufweisenden Tauchbecken verbunden ist und daß die Schiene durch Spannmittel, zum Beispiel Niederhaltungen, an die Positionierlemene anstellbar ist. Dabei können in besonders einfacher Weise die Spannmittel als Niederhaltegewichte ausgebildet und zumindest in den distalen Bereichen der Schiene angeordnet sein.A particularly simple device can be formed or created by retrofitting be when the supporting structure is aligned with a horizontally Positioning elements having plunge pool is connected and that the rail through clamping devices, e.g. hold-downs, to the positioning lanes is employable. The clamping means can be in a particularly simple manner Hold-down weights are formed and at least in the distal regions of the Rail be arranged.

Für eine quasi isotherme Wärmebehandlung ist von Vorteil, wenn die Einrichtung zur diskontinuierlichen Härtung von Schienen oder Querschnittsteilen derselben einsetzbar ist.For a quasi isothermal heat treatment it is advantageous if the device for the discontinuous hardening of rails or cross-sectional parts of the same can be used.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von jeweils einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert.In the following, the invention is based on one embodiment illustrative drawings explained in more detail.

Es zeigen

  • Fig. 1 eine Einrichtung zum Tauchvergüten von hängenden Schienen mit senkrechter Anstellung des Spannmittels
  • Fig. 2 eine Einrichtung zum Sprühvergüten von stehenden Schienen
  • Fig. 3 eine Einrichtung mit drehender Anstellung des Spannmittels
  • Fig. 4 eine Éinrichtung mit Niederhaltegewicht als Spannmittel
    • Show it
  • Fig. 1 shows a device for the dip coating of hanging rails with vertical adjustment of the clamping means
  • Fig. 2 shows a device for spray tempering of standing rails
  • Fig. 3 shows a device with rotating adjustment of the clamping means
  • Fig. 4 shows a device with hold-down weight as a clamping means

    • In Fig. 1 ist schematisch eine Einrichtung zum achsfluchtenden Einspannen einer Schiene 1 in einer hängenden Position gezeigt. Eine Tragkonstruktion 2, welche aus zwei Kastenprofilen 22,21 verwindungssteif gebildet ist, trägt bewegbare zangenartige Positionierelemente 3, 3', welche im wesentlichen horizontale Anlageflächen 31, 31' für eine Schiene 1 besitzen. Nach einem Einbringen der Schiene 1 und Schließen der Positionierelemente 3,3' kann jeweils ein Spannelement 41, beispielsweise durch einen hydraulisch betätigbaren Kolben eine achsfluchtende Einspannung der Schiene sicherstellen, welche Schiene weiters durch beispielsweise ein Absenken der Tragkonstruktion 2 in eine Kühleinrichtung 5, zum Beispiel in ein Tauchbecken 51 m it einer Kühlflüssigkeit 52 verbracht wird. Nach zumindest teilweiser Abkühlung zumindest eines Teiles der Schiene 1 kann diese durch Anheben in Richtung H der Tragkonstruktion 2 aus einem Kühlmedium ausgebracht und bei Lösen des Spannmittels 4' und der Positionierelemente 3 abgelegt werden.In Fig. 1 is a device for axially aligned clamping a Rail 1 shown in a hanging position. A supporting structure 2, which from two box profiles 22,21 is torsionally rigid, movable tong-like positioning elements 3, 3 ', which are essentially horizontal Have contact surfaces 31, 31 'for a rail 1. After introducing the Rail 1 and closing of the positioning elements 3, 3 'can each Clamping element 41, for example by a hydraulically actuated piston Ensure that the rail is clamped in line with the axis, which rail also by, for example, lowering the supporting structure 2 into a cooling device 5, for example in a plunge pool 51 with a cooling liquid 52. After at least partial cooling of at least part of the rail 1 can this by lifting in the direction H of the support structure 2 from a cooling medium deployed and when loosening the clamping means 4 'and the positioning elements 3rd be filed.

    Fig. 2 zeigt eine Schiene 1, welche stehend in einer Tragkonstruktion 2 gegen Biegung gesichert eingespannt ist. Die gegebene Tragkonstruktion 2 besteht beispielsweise aus einem unteren und einem oberen Rahmenkasten 21,22, welche Kasten miteinander verwindungssteif verbunden sind. Zu einer achsfluchtenden Einspannung erfolgt ein Aufbringen der Schiene 1 auf Positionierteile 23 und ein Schließen von Positionierelementen 3,3', welche schräge Anlageflächen 31, 31' besitzen, durch Einschwenken beispielsweise durch hydraulische Mittel 6.Fig. 2 shows a rail 1, which is standing in a support structure 2 against Bend is securely clamped. The given support structure 2 exists for example from a lower and an upper frame box 21, 22, which Box are connected to each other torsionally rigid. To an axially aligned Clamping is carried out by applying the rail 1 to positioning parts 23 and Closing positioning elements 3, 3 'which have inclined contact surfaces 31, 31' have, by swiveling in, for example, by hydraulic means 6.

    In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung offenbart, welche seitlich angeordnete Rahmenelemente 21, 22 der Tragkonstruktion 2 aufweist. Zur Einspannung einer Schiene 1, welche von Positionierelementen 3,3' mit Auflageflächen 31,31' getragen wird, werden Spannmittel 4,4' um Drehpunkte 42,42' geschwenkt und deren Anlageflächen 41, 41' auf den Schienenfuß angestellt und derart die Schiene 1 festgelegt. Durch eine Relativbewegung H kann ein Eintauchen der Schiene in ein Kühlmedium 52 erfolgen.In Fig. 3 an inventive device is disclosed, which laterally arranged frame elements 21, 22 of the supporting structure 2. For Clamping a rail 1, which with positioning elements 3, 3 ' Support surfaces 31,31 'is carried, clamping means 4,4' around pivot points 42,42 ' pivoted and their contact surfaces 41, 41 'placed on the rail foot and so the rail 1 set. A relative movement H allows immersion the rail into a cooling medium 52.

    In Fig. 4 ist wiederum schematisch eine horizontale Ausrichtung einer Schiene 1 dargestellt. Eine Schiene 1 wird mit dem Schienenkopf 11 nach unten gerichtet in ein Tauchbecken 51 einer Kühlvorrichtung 5 mit einer Kühlflüssigkeit 52 eingebracht und durch darin angeordnete Positionierlemente 3 abgestützt. Zur Einspannung in einer achsgeraden horizontalen Position erfolgt ein Auflegen von Niederhaltegewichten 40, welche durch Haltemittel 42 bewegbar sind, auf die Schiene 1, wobei die Positionierelemente 3,3' zur Bildung eines geringen Spaltes an den Anlageflächen 31,31' von beispielsweise 0,5 mm abgesenkt werden können. Zum Austrag der Schiene 1 aus der Kühlvorrichtung 5 erfolgt beispielsweise ein Abheben der Niederhaltegewichte 40 und ein Hochfahren der Positionierelemente 3,3'. Es kann jedoch auch ein Absenken der Kühlvorrichtung 5 erfolgen.4 again schematically shows a horizontal alignment of a rail 1 shown. A rail 1 is directed with the rail head 11 downwards a plunge pool 51 of a cooling device 5 with a cooling liquid 52 introduced and supported by positioning elements 3 arranged therein. For Clamping in a straight horizontal position is done by Hold-down weights 40, which are movable by holding means 42, on the Rail 1, the positioning elements 3, 3 'forming a small gap the contact surfaces 31, 31 'can be lowered, for example, by 0.5 mm. The rail 1 is discharged from the cooling device 5, for example Lifting down the hold-down weights 40 and raising the positioning elements 3.3 '. However, the cooling device 5 can also be lowered.

    Claims (20)

    Verfahren zum Härten von Schienen oder zumindest des Schienenkopfes derselben durch verstärkte Kühlung mit einem Umwandeln des Gefüges von der austenitischen in eine gewünschte bei Raumtemperatur stabile Mikrostruktur, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene im austenitischen Gefügezustand gerichtet, horizontal positioniert und achsfluchtend gegen Biegung gesichert eingespannt wird, worauf unter Aufrechterhaltung der Einspannung bzw. Verbiegungssicherung die Schiene und/oder zumindest ein Teil des Schienenquerschnittes von einer Temperatur, welche oberhalb des Ac3- Punktes der Legierung liegt, in an sich bekannter Weise zumindest zeitweise verstärkt abgekühlt und das Gefüge umwandeln gelassen werden.Process for hardening rails or at least the rail head thereof by means of increased cooling by converting the structure from the austenitic to a desired microstructure which is stable at room temperature, characterized in that the rail is oriented in the austenitic structure, horizontally positioned and clamped in line with the axis to prevent it from bending, whereupon the rail and / or at least a part of the rail cross-section of a temperature which is 3 above the Ac while maintaining the clamping or Verbiegungssicherung - located point of the alloy, at least temporarily amplifies cooled in a conventional manner and the structure are allowed to convert. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Richten, ein Positionieren und ein achsfluchtendes Einspannen der Schiene unmittelbar nach dem letzten Verformungsstich unter Nutzung der Walzhitze erfolgen.A method according to claim 1, characterized in that straightening, positioning and axially aligned clamping of the rail take place immediately after the last deformation stitch using the rolling heat. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene stehend, wobei der Schienenkopf senkrecht nach oben gerichtet ist, eingespannt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the rail is clamped upright, the rail head being directed vertically upwards. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene hängend, wobei der Schienenkopf senkrecht nach unten gerichtet ist, eingespannt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the rail is clamped in a hanging manner, the rail head being directed vertically downwards. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiene durch Spritzkühlung Wärme entzogen wird, wobei in Längsrichtung gesehen, in den Oberflächenbereichen des Querschnittes symmetrisch zur Höhenachse der Schiene gleich hohe Kühlintensitäten verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that heat is withdrawn from the rail by spray cooling, with cooling intensities of equal height being used in the surface areas of the cross section, symmetrically to the height axis of the rail, viewed in the longitudinal direction. Verfahren nach einem der Anssprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiene durch Tauchen in eine Kühlflüssigkeit Wärme entzogen wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that heat is removed from the rail by immersion in a cooling liquid. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Schiene zeitlich und/oder örtlich, einen Oberflächenbereich des Querschnittes betreffend, intermittierend durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cooling of the rail is carried out intermittently in terms of time and / or location, relating to a surface area of the cross section. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene nach der verstärkten Abkühlung ausgespannt wird und gegebenenfalls nach einem Halten bei erhöhter Temperatur an ruhender Luft auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rail is stretched out after the increased cooling and, if necessary, is allowed to cool to room temperature in still air after holding at elevated temperature. Verwendung des Verfahrens gemäß der Ansprüche 1 bis 8 für ein ein verstärktes Abkühlen oder Härten von Schienen mit einer Länge von größer 50 m, vorzugsweise größer 90 m.Use of the method according to claims 1 to 8 for a reinforced Cooling or hardening of rails with a length of more than 50 m, preferably greater than 90 m. Einrichtung zum Härten von Schienen oder zumindest des Schienenkopfes derselben durch verstärkte Kühlung mit einem Umwandeln des Gefüges von der austenitischen in eine gewünschte bei Raumtemperatur stabile Mikrostruktur, bestehend im wesentlichen aus einem Schienenstützmittel und einer Kühlvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Schienenstützmittel als Tragkonstruktion (2) mit einer der Schiene (1) entsprechenden Längserstreckung und mit hohem Widerstandsmoment gegen Biegung sowie mit Positionierelementen (3) und lösbaren Spannmitteln (4) für eine Festlegung der Schiene (1) gebildet ist.Device for hardening rails or at least the rail head thereof by means of increased cooling by converting the structure from the austenitic to a desired microstructure stable at room temperature, consisting essentially of a rail support means and a cooling device, characterized in that the rail support means as a supporting structure (2) is formed with a longitudinal extension corresponding to the rail (1) and with a high moment of resistance to bending as well as with positioning elements (3) and releasable clamping means (4) for fixing the rail (1). Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion (2) als Schweißkonstruktion, an welcher mindestens drei Positionierelemente (3) vorzugsweise über die Längserstreckung in Abständen von 0,5 m jeweils ein Positionierelement (3) horizontal ausrichtbar angeordnet sind.Device according to claim 10, characterized in that the supporting structure (2) is arranged as a welded structure, on which at least three positioning elements (3) are each horizontally orientable, preferably over the longitudinal extension at intervals of 0.5 m. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß lösbare Spannmittel (4) als Niederhaltungen (41) für die an den Positionierelementen (3) anliegenden Schiene (1) gebildet sind. Device according to claim 10 or 11, characterized in that releasable clamping means (4) are formed as hold-downs (41) for the rail (1) resting on the positioning elements (3). Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbaren Spannmittel (4) mit Ausrichtflächen (41,41') zur Positionierung der Schiene (1) in horizontaler Längsachsrichtung gebildet sind.Device according to claim 10, characterized in that the releasable clamping means (4) are formed with alignment surfaces (41, 41 ') for positioning the rail (1) in the horizontal longitudinal axis direction. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungselemente (3) und die Spannmittel (4) eine verringerte Anlagefläche an die Schiene (1), zum Beispiel eine Keilform, aufweisen.Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the positioning elements (3) and the clamping means (4) have a reduced contact surface on the rail (1), for example a wedge shape. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (5) für die Schiene (1) als Sprühstrecke (50) mit Luft und/oder Wasser ( 52,52',52") mit über die Längserstreckung gleicher Kühlintensität gebildet ist.Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that the cooling device (5) for the rail (1) as a spray section (50) with air and / or water (52, 52 ', 52 ") with the same cooling intensity over the longitudinal extent is formed. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (5) als Tauchbecken (51) mit einer Kühlflüssigkeit (52) gebildet ist.Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that the cooling device (5) is formed as a plunge pool (51) with a cooling liquid (52). Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienentragkonstruktion (2) und die Kühleinrichtung (5) in Richtung der Schienenvertikalen ((H) im Querschnitt relativ zueinander bewegbar sind.Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that the rail support structure (2) and the cooling device (5) can be moved in cross-section relative to one another in the direction of the vertical rails ((H). Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion (2) mit einem horizontal ausgerichtete Positionierelemente (3) aufweisenden Tauchbecken (51) verbunden ist und daß die Schiene (1) durch Spannmittel (4), zum Beispiel Niederhaltungen (40), an die Positionierelemente (3) anstellbar ist.Device according to one of claims 10 to 17, characterized in that the supporting structure (2) is connected to a plunge pool (51) having horizontally aligned positioning elements (3) and that the rail (1) is held in place by clamping means (4), for example hold-downs ( 40), can be adjusted to the positioning elements (3). Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel (4) als Niederhaltegewichte (40) ausgebildet und zumindest in den distalen Bereichen der Schiene (1) angeordnet sind.Device according to claim 18, characterized in that the tensioning means (4) are designed as hold-down weights (40) and are arranged at least in the distal regions of the rail (1). Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese für ein Härten von Schienen mit einer Länge von mehr als 50 m, vorzugsweise von mehr als 90 m, die entsprechende Länge aufweist.Device according to one of claims 10 to 19, characterized in that it has the corresponding length for hardening rails with a length of more than 50 m, preferably of more than 90 m.
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