UA41983C2 - - Google Patents

Description

нагрева, работающих на частоте, равной ипи пре- параппепьно распопоженньх обрабатьваемому вишающей 1000 Гц рельсу направляющих со множеством независимо 13 Способ по пюбому из пп 9-12, огличающийся управляемьх друг от друга сопел или групп сопел, тем, что охлпаждение рельса ведут с помощью по через которне подают воздух под давлением или меньшей мере двух, предпочтительно нескольких, водяную пьіль

МИзобретение касаєтся технологического нье для рафинирования или измельчения зерна, процесса изготовпения жепезнодорожного репьса причем остальную часть весового состава данной из стали с внсоким содержанием углерода или стали составляет железо и посторонние примеси, низколегированной стали являющиеся следствиєм несовершенства техно-

Жжелезнодорожньй рельс представляєт со- лплогического процесса изготовления данной стали бой протяженное изделие из стали, изготавливав- Рельс как готовог изделие получается в результа- мое методом прокатки и профилированное таким те прокатки заготовки соответствующей формні, образом, чтобь иметь головку рельса, по ксторой вслед за которой вніполняется частичная или пол- катятся колеса железнодорожного подвижного ная термическая обработка данного рельса и, в состава подошву, предназначенную дпя закреп- случає необходимости, его правка Упомянутая лпения данного рельса на грунте при помощи термическая обработка прокатного рельса пред- шпап, и шейку рельса, которая соединяет его го- назначена дпя придания по меньшей мере гопов- повку с его подошвой Упомянутая головка репьса ке зтого рельса мепкозернистой и весьма твердой должна иметь внсокую твердость для того, чтобь перлитной структурь успешно противостоять износу, порождаемому ди- В ссответствий с одной из возможньх техно- намическим контактом зтой головки с катящимися погий изготовления железнодорожньх рельсов, колесами железнодорожньх транспортньх после прокатки и охлаждения головка данного средств Шейка и подошва рельса допжнь иметь репьса подвергается частичной аустенитизации механическую прочность, достаточную для того, путем нагрева зтой головки до температурь! по- чтобьн обеспечить надлежащеє удержание голов- рядка 9007С и поспедующего ге охлаждения при ки данного рельса Кроме того, совокупность упо- помощи обдува воздухом или орошения водой мянутьх злементов железнодорожного рельса Такая технология обладагт двойньм недостатком, допжна бьть строго прямопинейной, по меньшей что означает создание в повторно нагреваемьх мере перед установкой данного рельса в железно- зонах между точками превращения Асі и АсЗ ме- дорожньй путь, для того, чтобь обеспечить удов- нее прочньх зон и, особенно, образование весьма лплетворительноег качество качения колес железно- существенной деформации рельса, что требуєт дорожньх транспортних средств поспедующего применения правки, которая при-

Обьчно готовий жепезнодорожньй рельс водит к возникновению остаточньх механических испьтьвает остаточнне внутренние напряжения, напряжений, весьма неблагоприятньм образом распределение которьх имеет весьма большое сказивающихся на поведений такого рельса в пос- значение для безопасности движения по данному ледующей зксплуатации железнодорожному пути с точки зрения возмож- Остаточнье механические напряжения, по- ности хрупкого разрушения того или иного рельса рождаємне слишком существенной правкой изго-

На практике существует достаточно большое раз- товпенного репьса, приводят к снижению прочнос- нообразие марок рельсов для строительства же- ти его шейки, способствуя тем самьм распростра- пезнодорожного пути, которне стличаются друг от нению продольньїх трещин, поскольку зти напря- друга, в частности, поверхностной твердостью го- жения стремятся расширить упомянутье тре- ловки рельса и механическими характеристиками щинь Для того, чтобні приблизительно оценить шейки й подошвь, а также характером распре- способность шейки данного жепезнодорожного деления внутренних остаточньїх напряженньх в рельса к распространению трещин, проводится теле данного рельса Зти различнье марки желез- специальное испьтание, которое состойит в вьіпол- нодорожньх рельсов предназначеньі для ссоруже- нений на конце рельса надреза в виде сделанного ния путей различного класса, рассчитанньх на пилой углубленного штриха и в последующем из- пропуск бопее или менее тяжеповесньх ипи же мерений расхождения краев зтого надреза В том бопее ипи менее скоростньхх составов спучае, когда расхождение краев разреза, вьіпоп-

Для того чтобь изготовить рельсьі, предназ- ненного упомянутьм више способом, превьишает наченнье для зксплуатации в условиях движения толщину сделанного пилой штриха, остаточне тяжеловесньх или ввісокоскоростних железно- механические напряжения стремятся облегчить дорожньх составов, обьічно используєтся звтек- распространение трещин, а в противном случає тоидная стапь с високим содержанием углерода зти остаточнне механические напряжения про- или, в некоторьх случаях, низколегированная тиводействуєт распространению упомянутьх тре- сталь, в химический состав которой, как зто опре- щин и даже их возникновению делено в стандарте 860-0 Международного Союза В качестве прототипа заявленного изобре-

Железньйх Дорог, входит, в весовьіх процентах, до тения принят способ термической обработки рель- 08295 углерода, до 71,7096 марганца, до 0,995 са, включающий предварительньй нагрев каждого кремния, до 1,390 хрома, а также, в случає необхо- сечения рельса, виполненного из стали ий имею- димости, специальнье злементь, предназначен- щего головку, шейку и подошву, последователь-

ній ипи дополнительньй или одновременньй до- Допопнительньй нагрев головки репьса про- полнительньй нагрев или перегрев головки, рель- водят таким образом, чтобь средняя температура са и охлаждение рельса (ас ЗИ 914645, Мп каждой части поперечного сечения головки рельса

С210 9/04, 23 ОЗ 1982) превишала по меньшей мере на 80'Є среднюю

ОдДнако используемне в известном способе температуру той же части поперечного сечения термической обработки репьса температурньй ре- подошві жим предварительного и допопнитепьного нагрева Предваритепльньй нагрев каждого попереч- рельса и скоростной режим его охлаждения, не ного сечения рельса проводят продолжительност- обеспечивают полной закалки на перпит, а обра- ью по меньшей мере 4 мин зующиеся в результате термической обработки и Предварительньй нагрев представляет со- поспедующей правки в теле рельса остаточнье бой чередующуюся последовательность зтапов механические напряжения, незффективно про- частичного нагрева и гомогенизации или вніравни- тиводействуют распространению продольньх тре- вания температурь таким образом, чтобь обеспе- щин в шейке рельса Кроме того, средства, ис- чить в конце предварительного нагрева болеє пользуемне в известной технологии для осущест- равномерное распределение температурь в каж- вления процессов нагрева и охлаждения рельса дом поперечном сечений рельса явпяются недостаточньми дпя обеспечения гиб- При охпаждений репьса скорость охлажде- кости процесса для случаев, когда требуется по- ния поверхностного слоя рельса при переходе че- пучить различную степень твердости металла для рез температуру порядка 700"С имеет величину различньх частей сечения рельса, изготавливае- менее 107С в секунду мого из сталей, различного химического состава При охлаждений рельса скорость охлажде-

В основу изобретения поставлена задача соз- ния поверхностного споя шейки и подошвь репьса дания способа изгостовпения железнодорожного при переходе через температуру 7/00"С имеет ве- рельса из звтектоидной стали с внісским содержа- личину менее 57С в секунду нием углерода или из низколегированной стали, ко- При охлаждении рельса температура по- торая имеет мелкозернистую перлитную структуру верхностного слоя головки рельса не превишаєт по всему поперечному сечению данного рельса и ха- 400 рактеризуется таким распредепением внутренних Предваритепльньй нагрев, дополнительньй остаточньїх механических напряжений, которое стре- нагрев или перегрев и охлаждение рельса ссуще- мится противостоять распространению продольньх ствляют в движений в процессе прохождения трещин в шейке данного рельса рельса через средства предварительного нагрева,

Поставленная задача решается за счет того, средства дополнительного нагрева или перегрева что в способе термической обработки рельса, вк- и средства охпаждения лючающем предварительньй нагрев каждого по- Предварительньй нагрев осуществляют с перечного сечения рельса, вниполненного из стали помощью средств индукциснного нагрева, ра- и имеющего головку, шейку и подошву, после- ботающих на частоте, равной или превншающей довательньй или одновременньй дополнитель- 2000 Гу ній нагрев или перегрев головки репьса и охпаж- Предварительньй нагрев осуществпяют с дение каждого поперечного сечения рельса, сог- помощью средств, имеющих нескопько зон нагре- ласно изобретению, предварительньй нагрев каж- ва, разделенньх между собой несколькими зо- дого поперечного сечения рельса осуществляют нами внравнивания температурь поспедовательно или одновременно до темпе- Дополнительний нагрев или перегрев осу- ратурі, превншающей температуру конца аусте- ществляют с помощью средств индукционного наг- нитного превращения стапи с попучением после- рева, работающих на частоте, равной или пре- довательно или одновременно в каждом попереч- вишающей 1000 Гц ном сечениий рельса одинаковой и однородной Охлаждениє рельса ведут с помощью по аустенитной структурн, дополнительньй нагрев меньшей мере двух, предпочтительно нескольких или перегрев головки рельса осуществляют до параплельно расположенньх обрабатьваемому температурьн, не превнішающей 105072, предпоч- репьсу направпяющих с множеством независимо тительно до температурн, не превьишающей управляемьх друг от друга сопел или групп сопел, 10007С, и проводят таким образом, чтобь средняя через которне подают воздух под давлением или температура каждого поперечного сечения голов- водяную пьіль ки рельса превншала по меньшей мере на 40'С Изобретение поясняется чертежами, где среднюю температуру того же поперечного се- - фиг 1 представляет собой схематический чения подошви, охлаждение каждого поперечного перспективньій вид обрабатьвваемого репьса, про- сечения рельса осуществляют последовательно ходящего через установку термической обработки или одновременно сначала до температури, обес- в ссответствий с предпагаємьм изобретением, печивающей получение мелкозернистой перлит- - фиг 2 представляєет собой пример графика ной структурні по каждому поперечному сечению изменения температурн в различньх точках по- репьса, а затем, в спучае необходимости, про- перечного сечения обрабатьваемого репьса в водят последовательног или одновременное ох- функции времени на протяжении всего процесса паждениє в естественньїх усповиях каждого по- термической обработки данного рельса перечного сечения обрабатнваємого рельса до Железнодорожньй рельс 1, изготовленньй температури окружающей средь путем горячей прокатки соответствующей заготов-

Предварительньй нагрев в каждой точке ки, випопненной из звтектоидной углеродистой каждого поперечного сечения рельса осуществ- стали или из низколегированной стали, химичес- ляют до температурні, превишающей Асз х 1007С кий состав которой содержит, как зто определено нормой йли стандартом 860-0 Международного переменньм злпектрическим током, частота ко-

Союза Железньїх Дорог, в весовніх процентах до торого в предпочтительном варианте реализации 0,82965 углерода, до 1,7096 марганца, до 0,995 предлагагемого изобретения равна или превьішаєт кремния, до 1,396 хрома и, в случаг необходимос- 1000 Гц Перед упомянутьим индуктором 12 и пос- ти, некоторнше злементь, обеспечивающие ра- ле него в данной установке непрернвной терми- финирование или измельчение зерна, причем ос- ческой обработки располагаются направпяющие тапьную часть по весу в данной стали составпяет ропики 13 железо и примеси, появляющиеся в результате Средства ускоренного принудительного ох- его вииработки, содержит головку 2, шейку З и по- лаждения 9 представляют собой по меньшей мере дошву 4 одну верхнюю направляющую 14, проходящую в

После упомянутой горячей прокатки рельс 1 продольном направлений над траекторией про- охлаждается до температурні окружающей средні, хождения через данную установку непрерьвной а затем подвергаєтся термической обработке, ко- термической обработки данного рельса, точнее торая предназначена для придания ему оконча- его головки, и по меньшей мере одну нижнюю нап- тельньх зксплуатационньх свойств та терми- равляющую 15, проходящую в продольном нап- ческая обработка осуществляется, например, пу- равлений под траектгорией движения подошви об- тем пропускания данного рельса через установку рабатьваемого репьса В предпочтительном ва- непрерьвной термической обработки типа уста- рианте реализации предлагаємого изобретения новки непрерьшвной термической обработки 5, схе- упомянутне средства ускоренного принудительно- матически представленной на фиг 1 Цель упомя- го охлаждения 9 содержат множество таких нап- нугтой термической обработки состоит в том, что- равляющих 16, проходящих в продольном направ- бі придать данному репьсу, а точнее метаплу, из пений по обе сторонні от траекторий прохождения которого он изготовлен, весьма твердой мепкозер- шейки обрабатьваемого репьса Каждая направ- нистой перлитной структурні главньм образом в ляющая 14, 15, 16 снабжена множеством сопел головке зтого рельса, но и во всей его массе Цель 17, ксторне обеспечивают возможность обдувать зтой термической обработки состоит также в том, обрабатьваємьй рельс охлаждающим воздухом чтоби создать в теле данного рельса остаточнье под давлением или орошать его водяной пвілью механические напряжения, противодействующие Упомянутне сопла могут управпяться независимо распространению продольньїх трещин в его шей- друг от друга или определенньіми группами таким ке образом, чтобь в случає необходимости иметь

Упомянутая установка непрерьівнай терми- возможность независимьм образом изменять ин- ческой обработки 9 содержит, в частности, во тенсивность и продолжительность ускоренного входной и в вьіходной ее частях направляющие принудительного схлаждения отдепьно на гопов- ролики б и располагающиеся последовательно ке, на шейке и на подошве обрабатьваємого рель- друг за другом и в указанном здесь порядке сред- са ства предварительного нагрева 7 всего попереч- Для того чтобн осуществить термическую ного сечения рельса 1, средства дополнительного обработку данного рельса 7 на установке в соот- нагрева 8 гоповки 2 данного репьса и средства ус- ветствий с предпагаемьм изобретением, зтот коренного или принудительного охпаждения 9, репьс приводится в движение через зту установку воздействующие на все поперечное сечение обра- непрернвной термической обработки 5 в направ- батьваемого рельса 1 лений, показанном стрелкой на фигуре 1, таким

Упомянутьне средства предварительного на- образом, чтобь каждое поперечное сечение обра- грева 7 представляют собой по меньшей мере од- батьваемого рельса, которое содержит некоторую ну катушку 10 индукцисонного нагрева, запитьівав- часть, относящуюся к гоповке зтого репьса, не- мую переменньм злектрическим током, частота которую часть, относящуюся к его шейке, и не- которого в предпочтительном варианте реализа- которую часть, относящуюся к подошве зтого ции равна или превншаєт 2000 Гу За зтой катуш- рельса, последовательно проходило через упомя- кой индукциснного нагрева 10 в данной установке нутне средства предварительного нагрева 7, че- спедует некоторсое свободное пространство 11 рез упомянутне средства допопнительного нагре-

Таким образом, средства предварительного нагре- ва 8 и через упомянутьне средства ускоренного ва содержат чередующуюся последовательность принудительного охлаждения 9 зон нагрева, соответствующих индукционньм ка- В процессе прохождения обрабатьваємого тушкам 10, и зон вшравнивания температурні рельса через установку непрернвной термической репьса, состветствующих упомянутьм свободньм обработки 5 в соответствий с предпагаемнім изоб- пространствам 11 Катушки индукционного нагре- ретением каждое поперечное сечение зтого репь- ва подключень Кк соответствующим средствам са подвергается воздействию цикла термической зпектропитания, конструкция которьїх сама по се- обработки, ксторьій схематически представлен на бе известна и которне не показань на приведен- фиг 2 в виде графика изменения температурні по- ньїх в приложений фигурах Зти катушки индук- верхностного слоя обрабатьваємого рельса (ось ционного нагрева могут иметь систему водяного ординат) в зависимости от времени (ось абсцисс) охлаждения, как зто обнічно депаєтся в подобньх На зтой фиг 2 кривая, обозначенная позицией слпучаях 100, характеризует термический цикл, свойствен-

Средства дополнительного нагрева 8 предс- ньй для поверхностного слоя подошвн и шейки тавляют собой индуктор 12, имеющий О-образную обрабатьваєемого рельса, тогда как кривая, обоз- форму и располагающийся в продольном направ- наченная позицией 101, характеризует термичес- лений над головкой обрабатьваєемого рельса Кий Цикл, испьтьваєемьй точками, располагаю- тот индуктор запитьіваєтся известньім способом щимися в толще подошвь или шейки обрабать-

А ваемого репльса Кривне, обозначеннье позиция- по меньшей мере на 100"С превнишает температу- ми 102 и 103, характеризуют, ссответственно, тер- ру Асх конца аустенитного превращения в усло- мический цикл, свойственньій для поверхностного виях медленного нагревания По тем же при- слоя и для внутренних зон головки обрабатьвае- чинам, что и уже бшло сказано вьше, в момент мого рельса времени їз средняя температура шейки и подошвьі

Еспи предпопожить, что в нексоторьй мо- обрабатнваемого репьса превнишаєт среднюю мент времени ї-0 произвопьно вьбранное по- температуру гоповки зтого репьса, перечное сечение обрабатьваемого рельса в сво- - между моментами времени їз и ї данное ем движеним в данной установке непрерьвной поперечноє сечениє обрабатьваємого рельса термической обработки в состветствии с предла- проходит через вторую зону внравнивания темпе- гаемьм изобретением входит в первую катушку 10 ратурь! 11 и температури различньх частей упо- индукциснного нагрева, принадлежащую упомя- мянутого поперечного сечения данного рельса вниі- нутьм средствам предварительного нагрева 7, равниваются, с одной стороньі, в той части зтого термический цикл, которому подвергаєтся данное поперечного сечения, которая состветствуєт го- поперечное сечение обрабатьваємого рельса на ловке рельса, а с другой сторонні, в той части зто- протяжений всего цикла осуществляеємой в дан- го поперечного сечения, которая соответствует ном случае термической обработки, может бьть его шейке и его подошве Дпя того, чтобь по- описан следующим сбразом лпучить достаточно однеородную аустенитную ст- - между моментом времени 1-0 и нексторьм руктуру без необходимости нагревать обрабать- моментом времени її, когда упомянутое попереч- ваемнй рельс до слишком внсокой температурні, ное сечение обрабатьваємого рельса вшходит из что могло бі привести к ненужному и чрезмерно первой катушки 10 индукциснного нагрева, вся со- бопьшому возрастанию размеров зерна, общая вокупность данного поперечного сечения репьса продопжитепьность предварительного нагрева, то подвергаєтся интенсивному нагреву и доводится есть время, протекающее между моментом 1-0 и до температурь в несколько сстен градусов Цель- моментом времени її, должно в предпочтительном сия, например, до температурь ст 900"С до варианте реализации предлагаеємого изобретения

Б007С При зтом поверхностньій слой данного по- превьішать 4 минуть, перечного сечения репьса прогревается бьстрее, - в промежутке между моментами времени їх чем его внутренняя часть, и вследствие внібран- и ї5 данное поперечное сечение обрабатьвваемого ной частотні злпектрического тока, запитивающего рельса проходит непосредственно под упомянуть- упомянутне катушки индукционного нагрева 10, та ми ранее средствами З дополнительного нагрева часть данного поперечного сечения обрабатьвавев- или перегрева головки рельса и та часть упомя- мого рельса, которая соответствуєт его шейке и нутого поперечного сечения рельса, которая сост- подошве, прогревзется бистрееє и, следовательно, ветствуєт его головке, подвергаєтся нагреванию достигает более вьсокой температури, чем та таким образом, чтобьі средняя достигнутая темпе- часть зтого поперечного сечения, которая сост- ратура Т» превишала по меньшей мере на 407С ветствует головке обрабатьваемого рельса, среднюю температуру Ті той части поперечного - между моментами времени її и їх данное сечения данного репьса, которая соответствует поперечносе сечение репьса проходит первую зону шейке и подошве зтого рельса, не превншая, од- внравнивания температурь 11, где зто попереч- нако, абсолютной величинь в 105072, а предпоч- ное сечение уже не подвергаєтся нагреву, так что тительном варианте реализации, абсолютное зна- температура поверхностного слоя обрабатьвае- чение в 10007 таким образом, чтобь! не вшзьвать мого рельса немного снижагтся, тогда как темпе- чрезмерного роста аустенитньх зерен, ратура внутренних зон зтого репьса несколько - в промежутке между моментами времени ї5 увеличиваєется за счет диффузии теплотьі внутрь и їх рассматриваемосе поперечное сечение рельса рельса, и в головке данного рельса, как и в его проходит еще одну зону внравнивания температу- шейке и в его подошве, температурні внутренних рні, после чего попадаєт в средства 9 ускоренного зон приближаются к температурам состветствую- принудительного охлаждения, из которой вьходит щих поверхностньх споев, в момент времени її В процессе прохождения - между моментами времени їз и їз данное упомянутьх средств У усксренного принудитель- поперечносе сечение рельса проходит через вто- ного охлаждения часть поперечного сечения обра- рую индукционную катушку 10 средств предва- батьнваємого рельса, состветствующая его голов- рительного нагрева, которая обеспечиваєт нагре- ке, охлаждаєтся в условиях, определяемьїх темпе- вание зтого поперечного сечения и доведение ратурой Т3 в поверхностном спое в момент вре- всех точек зтого сечения до температурн, пре- мени її и скоростью У. охпаждения при переходе вишающей температуру конца аустенитного прев- границь температурь зтого поверхностного слоя в ращения при нагреваний той стали, из которой из- 7007 Та часть рассматриваємого поперечного готовлен обрабатьвваемьй в данном случає рельс, сечения рельса, которая соответствует его подош- для того, чтобщш обеспечить во всем данном по- ве и шейке, охлаждаєтся менее знергичньім обра- перечном сечений зтого репьса аустенитную ст- зом, чем та часть зтого поперечного сечения, ко- руктуру стали В целом предварительньй нагрев торая соответствует головке данного рельса, так обрабатьваємого поперечного сечения рельса в что на вьїходе из упомянутьїх средств 9 ускорен- данной установке непрерьівной термической обра- ного принудительного охлаждения средняя темпе- ботки в соответствии с предлагаємьм изобре- ратура зтой части поперечного сечения рельса тением длится несколько минут, обично меньше 5 превиішаєет среднюю температуру той части зтого минут, и в зтих условиях упомянутая температура поперечного сечения обрабатьваемого рельса, конца аустенитного превращения при нагреваний которая соответствует его головке,

- в период поспе упоманутого више момента торая соответствует его подошве и шейке, можно времени ї; обрабатьваємьй в данном спучає уменьшить продолжительность охлаждения зтой рельс продолжаєт остьівать уже естественньм об- части сбрабатьваєемого рельса, отключая ст пи- разом на открнитом воздухе вплоть до достижения тания воздухом под давлениєм или прернвая им температури окружающей средь На внходе функционированиге соответствующих сопел, рас- из упомянутьх средств 9 ускоренного принуди- попагающихся против шейки или против подошвь! тепьного охлаждения температура в поверхност- обрабатьваемого репьса в вніходной части упомя- ном слое той части рассматриваемого поперечно- нутого устройства ускоренного принудительного го сечения данного рельса, которая соответствуєт охпаждения его головке, оказнваєтся существенно ниже тем- Специфические для данного случая обра- ператури в толпще материала данного рельса На ботки условия ускоренного принудительного ох- начальной стадиийи естественного охлаждения соб- паждения должнь бьть опредепенні, в частности, рабатьваємого рельса на откритом воздухе наб- в функции специфических характеристик диаграм- людаєтся некоторий подьем температурь в по- мь металлургического превращения при непре- верхностном слог, являющийся спедствиєм про- рьивном охлаждений для той марки стали, из ко- цесса гомогенизации или вьравнивания темпе- торой изготовлен обрабатьваємьнийи в данном слу- ратури в рассматриваемом поперечном сечений чае репьс На практике для рассматриваемьх ма- рельса, проходящего в результате внутренней рок стали, о которих било сказано виіше, скорость тепловой диффузий охлаждения М, поверхностного слоя той части по-

Упомянутая виіше скорость охлаждения М, а перечного сечения обрабатьнваємого рельса, ко- также температура Тз вибираются таким образом, торая состветствуєт его головке, должна иметь чтобьні получаемая структура метапла представля- вепичину менее 1077 в секунду и, в предпочти- па собой возможно бопее твердьй мепкозернис- тельном варианте, вепичину, превнишающую 57 в тій перлит при полном отсутствий следов бейни- секунду Средняя скорость охлаждения остальной та или мартенсита Для достижения зтой цели части упомянутого поперечного сечения зтого упомянутая скорость охлаждения У должна бьть рельса, которая соответствует его шейке и подош- возможно более вьсокой, но не превишающей ве, в предпочтительном варианте реализации при зтом той скорости охлаждения, которая позво- предпагаемого изобретения допжна иметь ве- ляет получить бейнитную или мартенситную ст- личину менее 5" в секунду Также в предпочти- руктуру стали тельном варианте реализации предлагаємого изо-

Упомянутая температура ТТ: должна бьть бретения упомянутая температура Тз и которой достаточно низкой, но не слишком низкой, таким поверхностнвй спой той части поперечного се- образом, чтобь перпитное превращение оказа- чения обрабатьваемого рельса, которая сост- лось полньм Зта температура Тз дслжна бьть ни- ветствуєт его головке, виходит из устройства ус- же температурь конца металлургического превра- коренного принудительного охлаждения, должна щения при охлаждений той марки стали, из ко- бить ниже 400 торой изготовлен данньй рельс Заявитель установил, что в процессе терми-

Рассматриваемая термическая обработка ческой обработки в соответствий с предлагаемьм может представлять собой попную закапку на пер- изобретением обрабатьваемьй репьс подвергаєт- лит и в зтом случає упомянутая температура Т»5 ся определенной деформации Однако в том слу- представляєт собой температуру окружающей сре- чає, когда оказнвастся желательннм получить дь Зта термическая обработка может представ- одинаковую твердость металла по всему рельсу, лять собой также квазиизотермическую обработку и то есть в том случає, когда охлаждение всей про- в зтом спучае температура ТЗ будет составпять по- тяженности поперечного сечения данного рельса рядка нескольких сотен градусов Цельсия осуществляєтся со скоростью, примерно одина-

Желаємая структура металла и требуемая ковой по всему зтому сечению, если та часть по- его твердость могут бить одинаковьми для по- перечного сечения обрабатьнваємого рельса, ко- дошвь, шейки и головки обрабатьваємого рельса торая сосответствует его головке, била перегрета и в зтом спучае средняя скорость охпаждения той на величину от 40 до 80"С по отношению к осталь- части данного поперечного сечения зтого рельса, ной части зтого поперечного сечения данного которая состветствует его подошве и шейке, близ- рельса, соответствующей его шейке и подошве, ка к скорости охлаждения остальной части зтого после возвращения к температуре окружающей поперечного сечения, соответствующей головке средь данньй рельс оказцшвается относительно репьса мапо деформированньм и поспе возможной не-

И насборот, в некоторнх случаях может ока- бопьшой правки шейка зтого рельса испьтьвает заться желательньм получить для шейки й подош- такие остаточнье механические напряжения, ко- вн обрабатьваемого рельса твердость, несколько торне содействуют закритию возможньїх трещин меньшую, чем твердость головки зтого рельса в ней

При зтом на той части данного, поперечного се- Заявитель установил также, что для попуче- чения обрабатьваемого репьса, которая сост- ния того же резупьтата в том случае, когда необ- ветствует его подошве и шейке, задается скорость ходимо сделать более твердой головку данного охлаждения, несколько меньшая скорости схлаж- рельса по сравнению с его подошвой и шейкой, дения остальной части зтого поперечного се- упомянутьй више относительньй перегрев зтой чения, которая соответствувт головке данного головки допжен иметь величину, превнишающую репьса И наконец, дпя регулирования температу- 807С, а в предпочтительном варианте реапизации ри конца ускоренного принудительного схлажде- данного изобретения он должен иметь величину, ния той части поперечного сечения рельса, ко- заключенную в диапазоне ст 100 до 200 С б

В описанном вьше варианте реапизации Поверхностньй спой гоповки репьса бл подверг- предлагаемого изобретения упомянутьй вьше нут затем схлаждению со скоростью 97С в секунду предварительньій нагрев обрабатьнваемого рель- вплоть до температурн ЗВО Подошва и шейка са осуществляєтся в два зтапа или в две ступени, данного рельса подвергалась охлаждению со ско- однако, не вьходя за рамки предлагаемого изоб- ростью 27"С в секунду Поспе охлаждения до тем- ретения, сн может осуществпяться сразу, без раз- пературні окружающей средьі данньій рельс под- депения на какие-пибо зтапні, ипи может осуще- вергапся весьма незначительной правке Во всех ствляться с использованием более чем двух зта- его поперечних сечениях обработанньй таким об- пов разом рельс имел мелкозернистую перлитную ст-

Подошва обрабатьвваємого рельса содер- руктуру, причем твердость его головки составляла жит весьма тонкие кромки, которше естественньїм З77 НЕМУ, а твердость шейки и подошвь зтого образом весьма бьістро охпаждаются в процессе репьса составпяпа 340 НВУУ Раскрьтие шейки упомянутьх више промежуточньх фаз вьравни- обработаннсого таким образом рельса, измеренное вания температурні Вследствие зтого может ока- путем испнтаний с ее надрезом пилой, составля- заться полезнним осуществление дополнительного ло примерно минус 1,2 мм, тогда как для аналпо- нагрева той части поперечного сечения обрабать- гичного рельса, термически обрабстанного в сост- ваемого репьса, которая соответствует его подош- ветствий с существующим уровнем техники, зто ве, например, в процессе дополнительного нагре- раскрьтие шейки рельса составило примерно 22 ва той части поперечного сечения "зтого рельса, мм которая соответствуєт его головке В качестве второго примера практической

Описанньй внше способ осуществления реализации предлагагмого изобретения изготав- термической обработки рельса представпяет со- пивапся репьс из стапи, химический состав ко- бой термическую обработку в движений, в ходе торой в весовнх процентах вниглядеп спедующим вполнения которой различньне поперечнье се- образом углерод С-0,7796, марганец Мп-0,9196, чения обрабатьваемого рельса последовательно кремний 51-0,6695, хром Ст-0,4996, причем осталь- подвергаются упомянутой термической обработке ную часть по весу составляєт железо и нексторне

Однако такая термическая обработка может бьть примеси, являющиеся следствием ее внрабстки осуществпена и при помощи общего предва- В конце предваритепьного нагрева, которьй рительного нагрева данного рельса, например, в имел продолжительность 4 минуть ЗО секунд, нагревательной печи, с послпедующим дополни- средняя температура шейки и подошвн обрабать- тельньм перегревом его головки, и вниполнением ваемого рельса достигла величиньі 89072; В конце после зтого охлаждения всего рельса В зтом слу- зтапа дополнительного нагрева или перегрева го- чае разпичнье поперечнье сечения данного рель- повки обрабатьваемого рельса средняя темпе- са подвергаются термической обработке одновре- ратура зтой головки достигала 9407 Поверхност- менно Ньій слой головки рельса подвергался охлажде-

В качестве первого примера практической нию со скоростью 770 в секунду вплоть до темпе- реализации предлагаеємого изобретения можно ратурьі 350727 Подошва и шейка обрабатьваєемого упомянуть спучай изгатовления железнодорожно- репьса подвергапись охпаждению со скоростью го рельса из стапи, химический состав которей в 6"С в секунду После охлаждения до температурні весовьх процентах вьиглядит следующим особра- окружающей средь данньй рельс подвергался зом углерод С-О,7896, марганец Ми-1,0495, крем- весьма незначительной правке Бо всех своих по- ний 51-0,4495, хром Ст-0,22956, причем остальная перечньїх сечениях обработанньй таким образом часть по весу в данной стали принадлежит железу рельс имел мелкозернистую перлитную структуру, и примесям, являющимся следствием ее произ- причем твердость гоповки зтого рельса, его шейки водства НЕУУ Раскрьтие щели в шейке данного рельса,

В конце процесса предварительного нагрева измеренноє при помощи испьтаний с вьіполне- обрабатьвваємого рельса, которий продолжался 4 нием надреза пилой, составляло примерно минус минуть 0 секунд, средняя температура шейки и 0,9 мм, тогда как аналогичная величина для такого подошвь данного рельса достигпа 8807С В конце же рельса, термически обработанного в соот- процесса дополнительного нагрева средняя тем- ветствий с существующим уровнем техники, сос- пература головки зтого рельса составляла 9857 тавила примерно 2,4 мм

Claims (1)

1. УКРАЇНА (18) ОА (11) д1 983 (13) С2 (З | (51) 7 С2101/18, С2101/42, Звас! с2109/04 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ о П И С А ДНТЕЛЕКТУАЛЬНО ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД вЛАСНОСТІ

   (54) СПОСІБ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ СТАЛЕВОЇ РЕЙКИ (21) 96093610 температура каждой части псперечного сечения (22)18 095 .1996 головки рельса превншала по меньшей мере на (31) 9510986 807С среднюю температуру той же части попереч- (32)20 05 1995 ного сечения подошвьі (33) ЕК 4 Способ по любому из пп 1-3, ог'личающийся (24) 1510 2001 тем, что предварительньй нагрев каждого попе- (46) 15102001, Бюл Мо 9, 2001 р речного сечения рельса проводят продопжитель- (72) Перрен Жан-Люк, ЕК ностью по меньшей мере 4 мин (73) СОЖЕРЕЛЬ, ЕК 5 Способ по п 4, стличающийся тем, что предва- (56) Ас ЗИ, Ме 914645 МПК? С210 Ам, рительньй нагрев представпяет собой чередую- 23 051982 щуюся поспедоватепьность зтапов частичного (57)1 Способ термической обрабстки репьса, нагрева и гомогенизации или виравнивания тем- включающий предварительньй нагрев каждого пературь таким образом, чтобьі обеспечить в кон- поперечного сечения рельса, вьполненного из це предварительного нагрева более равномерног стали и имеющего головку, шейку и подошву, по- распределение температури в каждом попереч- спедовательньй ипи одновременньй допопни- ном сечений рельса тельньій нагрев или перегрев головки рельса и б Способ по любому из пп 1-5, огличающийся охлаждение каждого поперечного сечения рельса, тем, что при охлаждений рельса скорость охлаж- отличающийся тем, что предварительньй нагрев дения поверхностного слоя рельса при переходе каждого поперечного сечения рельса осуществ- через температуру порядка 700"7С имеет величину пяют поспедоватепьно или одновременно до тем- менее 107С в секунду пературн, превишающей температуру конца ау- 7 Способ по п б, отличающийся тем, что при Га! стенитного превращения стали с получением по- охлаждений рельса скорость охлаждения поверх- о следовательно или одновременно в каждом попе- ностного слоя шейки и подошвьн рельса при пере- речном сечениий рельса одинаковой и однородной ходе через температуру 700" имеет величину т аустенитной структури, допопнительньй нагрев менеге 57 в секунду - или перегрев гоповки рельса осуществпяают до 8 Способ по любому из пп 8 и 7, остличающийся температурні, не превнишающей 10507, предпоч- тем, что при охлаждениий рельса температура по- «с тительно до температури, не превишающей верхностного слоя головки рельса не превьшаєт со 10007С и проводят таким образом, чтобь! средняя 400 б температура каждого поперечного сечения голов- 9 Способ по любому из пп 1-8, отличающийся -- ки репьса превнішапа по меньшей мере на 40"С тем, что предваритепьньй нагрев, допопнителпь- «Її среднюю температуру того же поперечного сече- ньій нагрев или перегрев и осхлаждение рельса ния подошвь, охлаждение каждого поперечного осуществляют в движений в процессе прохожде- 8 сечения рельса осуществляют последовательно ния рельса через средства предварительного на- - или одновременно сначала до температурні, грева, средства допопнительного нагрева или пе- обеспечивающей получение мепкозернистой пер- регрева и средства охлаждения питной структурні по каждому поперечному сече- 10 Способ по п 9, отличающийся тем, что пред- «Її нию рельса, а затем,, в случає необходимости, варительньй нагрев осуществляют с помощью - проводят последовательног или одновременноеє средств индукциснного нагрева, работающих на -- охлаждение в естественньх условиях каждого частоте, равной или превншающей 2000 Гц м поперечного сечения обрабатьваєемого рельса до 11 Способ по п 10, отличающийся тем, что т температурь окружающей средь предварительньий нагрев осуществпяют с помо- 2 Способ по п 1, огличающийся тем, что пред- щью средств, имеющих несколько зон нагрева, варительньй нагрев в каждой точке каждого попе- разделенньїх между собой несколькими зонами речного сечения рельса осуществляют до темпе- виравнивания температурь ратурн, превншающей Аса-1007С З Способ по любому из пп 1 или 2, отличаю- 12 Способ по любому из пп. 9-11, отличающийся щийся тем, что допопнительньій нагрев гоповки тем, что дополнительньй нагрев или перегрев рельса проводят таким образом, чтобь средняя осуществляют с помощью средств индукционного Зоя