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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hartkopfschienen.
Bei der Herstellung von Hartkopfschienen und ähnlichem Walzgut, bei dem bestimmte Zonen besonders vergütet sein sollen, ist folgendes zu beachten :
Bekanntlich zeigt Kohlenstoffstahl nach plötzlicher Abschreckung von einer über seinem kritischen Punkt gelegenen Temperatur Härtungsgefüge. Hand in Hand mit dieser Gefügeänderung geht die Änderung der Festigkeitseigenschaften vor sich, so dass bei schroffster Kühlung grösste Härte und Zerreissfestigkeit mit verminderter Dehnung auftreten. Zwischen den extremsten Werten dieses martensitisehen Gefüges und dem bei langsamer Erkaltung auftretenden perlitischen Gefüge mit verminderter Härte und Zerreissfestigkeit bei erhöhter Dehnung liegen charakterisierte Zwischenstufe Troostit, Osmondit und Sorbit, deren Dehnung in der angeführten Reihenfolge zunimmt, während ihre Härte und Zerreissfestigkeit fällt.
Die Erzielung dieser Gefügearten kann
1. entweder so erfolgen, dass der schroff abgeschreckte Stahl durch nochmaliges Erwärmen einer nachträglichen Anlassbehandlung bis zu dem gewünschten Vergütungsgrade ausgesetzt wird, oder
2. so, dass durch entsprechende Regelung der Abkühlungsgeschwindigkeit sofort der gewünschte Vergütungsgrad erreicht wird.
Der praktischen Durchführung dieser Vergütungsarten stellen sich jedoch an langgestrecktem Walzgut-wie sich aus nachstehendem ergibt-zunächst grosse technische Schwierigkeiten entgegen.
Am wirtschaftlichsten ist es natürlich, wenn die dem fertigen Walzgut unmittelbar nach der Walze noch innewohnende Wärme zur Härtung benutzt werden kann. Wenn nun die Vergütung nach dem ersten der beiden angeführten Fälle erfolgt, so müsste das Walzgut einer nachträglichen Wiedererhitzung nach der Abschreckung auf ganz bestimmte Temperaturgrade unterworfen werden. Es ist jedoch sehr schwer, hier eine einfache und sicherwirkende Erzielung und Innehaltung gerade dieser günstigsten Temperaturen zu erreichen.
Ähnlich stellen sich im zweiten Falle der Regelung der Abkühlungsgeschwindigkeit Schwierigkeiten entgegen, da hierzu eine fortlaufende genaue Temperaturkontrolle nötig ist, die sich im Betrieb kaum durchführen lassen wird. Ganz besonders schwierig gestalten sich jedoch die Verhältnisse dadurch, dass es aus betriebstechnischen Gründen nicht immer erwünscht ist, wenn sieh die Vergütung über den ganzen Querschnitt erstreckt. Die Sprödigkeit in etwa solcher Weise abgeschrecktem Stahl ist sehr gross, so dass z. B. bei Schienen mit Rücksicht auf die Betriebssicherheit von der Vergütung des ganzen Kopfquerschnittes abgesehen werden muss.
Die Erfindung bezieht sich nun in erster Linie auf ein Verfahren, um vorzugsweise Schienenbei welchen ja nur die Lauffläche dem Verschleiss unterworfen ist-so zu behandeln, dass diese Teile grössere Härte und somit grössere Verschleissfestigkeit aufweisen. Dadurch wird erreicht, dass das Werkstück-die Schiene-die Zähigkeit des nichtbehandelten Stahls mit der Härte des vergüteten Stahls vereint. Ein solches Verfahren bietet den Vorteil, dass die Schienen aus verhältnismässig kohlenstoffarmen Material gefertigt werden können, das nach dieser Behandlung dem gewöhnlichen kohlenstoffhaltigen Material an Bruch-und Verschleissfestigkeit überlegen ist. Dadurch wird die Betriebssicherheit wesentlich gehoben.
Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung bewegt sich die das Walzgerüst verlassende fertige
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vergütenden Stellen, z. B. an der Lauffläche, durch die aus den Brausen austretende Flüssigkeit schroff abgekühlt wird. Die zu verwendenden Flüssigkeitsmengen richten sich nach dem Querschnitt des Walzgutes, nach der Tiefe der gewünschten Härtungszone und nach der Temperatur, mit der die Schiene das Walzgerüst verlässt. Es bedarf nur einer kurzen Versuchsreihe, um diese Menge für die Regelfälle festzustellen.
Regelbar ist die Härtungstiefe durch die Geschwindigkeit, mit der die Schiene vor der
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Kühlung an den zu vergütenden Stellen wird dort vorzugsweise martensitisches Gefüge erzeugt, worauf die dem unbehandelten Teil des Querschnittes innewohnende Wärme nach dem geschreckten Teil abfliesst und dort eine Anlasswirkung erzeugen kann. Die so vergüteten Schienen zeigen in der Regel einen allmählichen Übergang vom Härtungsgefüge an der Lauffläche bis zum normalen unbehandelten Ferrit-Perlitgefüge in der Mitte des Kopfes.
Die Erfindung besteht nun weiters darin, dass bei einem solchen Verfahren das Walzgut der Kühlbehandlung flachliegend und mit der der Wirkung des Kühlmittels besonders auszusetzenden Fläche einem waagrecht liegenden, aus dem Kühlmittel gebildeten Schleier zugekehrt unterworfen wird.
Es wird hierdurch erreicht, dass der der Vergütung zu unterwerfende Schienenkopf selbst dann nicht aus dem Bereich der Kühlmittelstrahlen gelangt, wenn ein Krümmen der im Querschnitt in verschiedenster Hinsicht unsymmetrischen Schiene stattfindet. Denn infolge der flachen Lage der Schiene wird letztere durch ihr Eigengewicht stets in der waagrechten Auflagerebene verbleiben, so dass der Kopf überall von dem waagrechten Kühlmittelschleier getroffen wird und somit überall der gleichen Vergütungswirkung unterliegt.
Erfindungsgemäss wird nun die Möglichkeit des Verkrümmens der Schiene weiterhin noch dadurch vermindert, dass ausser dem Kopf auch noch der Schienenfuss einer Kühlbehandlung unterworfen wird, um ein Vorrichten"zu erzielen. Dieses Abkühlen geschieht in der gleichen Zeit, in der der Kopf der Schiene des Härtens wegen abgeschreckt wird. Etwa zwei oder drei Brausen werden zu dem genannten Zwecke den Härtebrausen für den Kopf gegenüber angeordnet. Diese Ausführungsform des Verfahrens empfiehlt sich stets dann, wenn der Kopf der Schiene erheblich mehr Stoff als der Fuss besitzt.
Die auf den Fuss gerichteten Kühlbrausen entziehen diesem eine gewisse Menge an Wärme, wodurch bewirkt wird, dass die erkaltende Schiene sich kaum-jedenfalls nicht unzulässig stark-krümmt, mithin später auch besser gehandhabt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Anwendungsform des beschriebenen Verfahrens dazu, Hartkopfrillenschienen herzustellen ; das Neue besteht dabei darin, dass die Behandlung der Schienen-
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durchgeführt wird. Es ist auf diese Weise möglich, die für die Fahrfläche einerseits und die Zwangssehiene anderseits verschiedenen Bedingungen für die Vergütungshandlungen gesondert zu erfüllen, ein Vorteil, der namentlich für Kurvenschienen wichtig sein kann.
Durch Aufrechterhaltung eines stetig hohen Druckes des Kühlmittels wird die waagrechte Lage des Kühlmittelschleiers gesichert, während die örtliche und zeitliche Kühlmittelbehandlung sowie die Wirkungstiefe der Gefügebeeinflussung durch Veränderung der Kühlmittelmenge sowie durch örtliche Verlegung der Kühlmittelwirkung in bezug auf den vom Walzgut zu durchlaufenden Weg geregelt wird.
Man hat es dann in der Hand, jede für den Einzelfall gerade günstigste Vergütungswirhung zu erzielen.
Eine besonders hohe Gleichmässigkeit der Vergütung lässt sich dadurch erreichen, dass überflüssiges, etwa auf dem Walzgut sich ansammelndes Kühlmittel mittels eines Druckmittelstromes-vorteilhaft mittels eines Luft-oder Dampfstromes-von dem Walzgut entfernt wird.
Die Erfindung erstreckt sich fernerhin auch auf Vorrichtungen, die zum Ausführen des Verfahrens besonders geeignet sind und sich namentlich auch den wechselnden Erfordernissen verschiedenster Querschnittsformen und Querschnittsabmessungen des Walzgutes sowie verschiedensten Vergütungsverfahren anpassen lassen.
Diese Möglichkeiten werden insbesondere dadurch geschaffen, dass Gruppen von Brausen zur Erzeugung eines waagrecht liegenden Kühlmittelschleiers neben dem Weg des aus der Walze austretenden Walzgutes heb-und senkbar oder verschwenkbar angeordnet sind, sowie dadurch, dass eine weitere Gruppe von Kühlmittelbrausen oder Düsen derart angeordnet ist, dass das Walzgut beim Vorbeilaufen an den vorgenannten Düsengruppen oder Brausengruppen einer zusätzlichen Kühlbehandlung seines Fusses ausgesetzt wird.
Durch Vereinigung der verschiedenen Brausen-oder Düsengruppen zu einheitlich heb-, senk-oder verschwenkbaren Körpern können Bauart und Bedienung der Vorrichtungen vereinfacht werden, während dadurch, dass die Brausen oder Düsen einzeln regelbar (z. B. ein-und aussehaltbar) sind, das Verfahren die erforderliche Regelungsmöglichkeit erhält. Diese Regelungsmöglichkeit wird noch erhöht, wenn die Einzelbrausen der Brausengruppen einzeln gegen das die Gruppe bildende Rohrgestell verstellt-beispielsweise verschwenkt-werden können.
Eine sehr einfache Bedienung der ganzen Anlage wird dadurch gesichert, dass die Steuerungen für den Kühlmittelzufluss einerseits der waagrechten Kühlmittelschleier, anderseits der die Oberseite des Walzgutes bestreichenden Druekmittelströme zu gemeinsamer Bedienung miteinander gekuppelt sind ;
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Die Zeichnung veranschaulicht das Verfahren gemäss der Erfindung und zeigt gleichzeitig eine Ausführungsform zur Ausführung desselben durch eine Vorrichtung, Fig, 1 stellt die Vergütung- anlage dar, die sieh an eine Walzanlage ansehliesst ; Fig. 2 die gleiche Anlage in einem grösseren Mass- stabe ; Fig. 3 die Queransicht dazu ; Fig. 4 die gleiche Anordnung wie Fig. 3, jedoch mit Schrägstellung der Brause, um so in erster Linie die Zwangsschiene einer Kuivenschiene vergüten zu können. Fig. 5 zeigt die Ansicht einer etwa 1 rn langen Brause.
In Fig. 1 sind vor und hinter der Walze Brausen J, 2 und. 3 angeordnet ; sie dienen dazu, die Sehienenfahrfläche abzuschrecken bzw. die Temperatur derselben schon beim Walzvorgange herunter- zudrücken ; ohne diese Vorkühlung würde die Schiene mit etwa 1100 C die Walze verlassen und somit eine für die nachfolgende Vergütung unzulässige Temperatur besitzen. Nach dem Austritt aus der Walze läuft die Schiene auf einem Rollgang an den Brausen 4, 5, 6, 7, 8 und 9 vorbei, u. zw. mit einer Gesehwindig- keit, die sich nach der Grösse des Querschnittes und der Temperatur des Fahrkopfes der Schiene zu richten hat.
Aus Fig. 2 ist die Kühlmittel-, z. B. Wasserzubringung ersichtlich. Durch die Rohre 10 und 10 a dringt Druckwasser in die Abzweigrohre und von diesen in die Brausen 4 bis einschliesslich 9. Um die eine oder andere Brause absperren zu können, sind die Abzweigrohr mit Ventilen b versehen. Von der
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eines hydraulischen Druekzylinders F. Mit den verlängerten Kolbenstangen desselben sind die Hebel der Absperrhähne G und G1 verbunden. Von demselben Zylinder F aus wird gleichzeitig der Hahn H bedient, der die Leitung J öffnet oder absperrt.
Von dieser Leitung J, durch welche Luft oder Dampf strömt, zweigen hinter dem Hahn H die Abblaserohre 1 KI bis K5 ab, die den Walzsinter vom Sehienensteg entfernen und gleichzeitig auch das Wasser fortblasen sollen, welches etwa durch die Besprengung auf den Schienensteg gelangt und sich hier ansammelt. Um nach der Besprengung die Schiene besser entfernen zu können, wird die Anlage durch den Steuerzylinder L, der ebenfalls von der Steuerbnhne aus bedient wird, mit Hilfe von Hebelübersetzungen in die punktierte Lage, wie sie aus Fig. 3 ersichtlich ist, gebracht. Die Hauptleitung für die Wasserzufuhr, ebenso auch die Nebenleitung für Dampf bzw.
Luft lässt sieh in den Stopfbüchsen M, M'bzw. N drehen. Die eigentliche Brause lässt sieh durch die Flansehenanordnung') etwas verstellen, so dass jeweils nach Bedarf entweder die Fahrfläche der Streckenschiene oder die Zwangsschiene der Kurvenschiene vergütet werden kann. Selbstverständlich können auch Zwangsschiene und Fahrfläche gleichzeitig vergütet werden, indem man die Besprengung bei ein und demselben Durchlaufen der Schiene bei den einzelnen Brausen entsprechend einstellt.
Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen lassen sich nun in der verschiedensten Weise verwenden. So kann man z. B. nur die Brausen 4, 5, 7 und 9 in Tätigkeit treten lassen, indem die Brausen 6 und 8 abgesperrt werden. Bei langsamen Durchlaufen des durch das Absperren entstandenen Zwischenraumes kann das Walzgut dann nachtempern. Die Wirkung ist die gleiche wie bei einem bekannten Tauchverfahren, bei dem die Schiene mehrmals mit zeitlichen Abständen in einen Wasserbehälter eingetaucht wird.
In Fig. 3 ist punktiert eine Brause oder Brausengruppe P angedeutet, die zur Kühlung des Schienenfusses dienen kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von Hartkopfschienen, insbesondere solchen unsymmetrischen Querschnitts, wie Rillensehienen u. dgl., wobei das Walzgut der Einwirkung eines Kühlmittels zwecks Härten und Anlassen unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das fertige Walzgut nach seinem Austritt aus der Fertigwalze flachliegend in horizontaler Bahn geführt mit seiner besonders zu behandelnden Fläche einem waagrecht liegenden Kühlmittelschleier unterworfen wird.