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Verfahren zur Kühlung von Eisenbahn-und Strassenbahnschienen.
Die Erfindung bezweckt u. a.. die Schäden zu beseitigen, die bei Eisenbahn- und Strassenbahn. schienen durch die BIauhitzeprödigkeit entstehen. Bei der Erwärmung von Stahl von der Temperatur der Aussenluft an bis zu ungefähr 300 C nimmt die Festigkeit des Stahles mit der Temperatur zu. Oberhalb dieses Punktes tritt jedoch e'n plötzlicher Festigkeitsabfall ein, dem zunächst keine entsprechende Zunahme der Zähigkeit und Dehnbarkeit folgt.
Innerhalb des Temperaturbereiches von 300-450 C werden die Kristalle im Stahl, ohne selbst Verdrehungen zu erleiden, auseinandergerissen, u. zw. besonders infolge lang aufrechterhaltener Spannungen und infolge von Strnkturlücken, die durch nichtmetallische Einschläge von scharfer oder winkeliger Form gebildet werden. Die Bildung der inneren Risse durch das Auseinanderreissen der Kristalle in dem angegebenen Temperaturbereich ist die Veranlassung der Blauhitzesprödigkeit.
Die Erfindung bezweckt weiter, auch dieinneren Spannungen zu beseitigen, die bei der Abkühlung der Strassen-oder Eisenbahnschienen entstehen.
Der Querschnitt einer Schiene entweder mit Kopf oder Flansch besteht aus Teilen von sehr ver- änderlichem Verhältnis vom Inhalt zur Oberfläche. Infolgedessen werden die massiven Teile, z. B. der Kopf und im geringeren Masse der Fuss e'ner Kopfschiene oder die Verbindungsstelle zwischen Flansch und Steg einer Flarschsehiene, nicht nur beim Walzen e ; ne höhere Temperatur beibehalten, sondern auch nach dem Walzen viel langsamer abkühlen als die dünneren Schienenteile, d. h. der Schienensteg oder die Enden der ScT1Íenenflanschen. Nach dem Verlassen des Walzwerkes sucht sich bei den ungleichen Wärmekontraktionen die Schiene beim Abkühlen auf der Glühbank zu werfen.
Bei den ersten Abkühlungen ist der Stahl noch plastisch genug, um die Entstehung von grossen inneren Spannungen zu vermeiden. Später aber, u. zw. besonders, wenn die dünnen und sich schneller abkühlenden Teile, wie Steg und Flansch, sich auf ungefähr 300 C abgekühlt und ihre grösste Festigkeit erreicht haben, während die stärkeren und langsamer kühlenden Teile, z. B. der Kopf, noch auf einer um 150-2000 C höheren Temperatur sind, können ganz erhebliche innere Spannungen auftreten. In gewissem Masse gleichen sich diese Spannungen selbst durch das Werfen der Schiene aus. Dieses Werfen kann jedoch den grössten Teil der Spannungen nicht ausgleichen. In vielen Fällen führen diese Kühlspannungen zweifellos zu inneren Stahlrissen, die beim Durchschreiten der Blauhitzetemperatur entstehen.
Diese Stahlrisse machen sich dann im Betriebe unangenehm bemerkbar und vermindern die Zugfestigkeit der verlegten Geleise.
Die Prüfung von neuen Schienen hat auch gezeigt, dass nach der Abkühlung das Innere der
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mit metallographischen Verfahren feststellen lässt, augenscheinlich entstanden sind, solange der Stahl auf Blauhitzetemperatur war. Besonders tritt dieses in den Teilen des Querschnittes auf, welche bei der Abkühlung Zugspannungen ausgesetzt waren.
Man kann nun in der Weise vorgehen, dass ein sanftes Kühlmittel, gewöhnlich ein Luftstrahl mit oder ohne Zusatz von feinverteilter Flüssigkeit, gegen die Teile der heissen Schiene geführt wird, welche den grösseren Querschnitt aufweisen. Wenn man die Schiene in dieser Weise kühlt, besteht der sichtbare Erfolg darin, dass man schliesslich eine Schiene erhält, die praktisch keine durch Werfen entstandenen Deformationen aufweist, selbst wenn man die Schiene horizontal frei auflegt.
Es wird nämlich erfindungsgemäss der Schiene, die so gelagert ist, dass sie sich unbehindert werfen kann, ein Kühlmittel in dem Masse
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zugeführt, als man ein Werfen an der Schiene während und zufolge ihrer Abkühlung beobachtet, wobei man die Zuführung des Kühlmittels derart regelt, dass bei der Abkühlung der Schiene im Temperaturbereich von 450-300 C jedes Werfen der Schiene sofort durch entsprechende Abänderung der Kühlmittelzufuhr korrigiert wird.
Zu diesem Zwecke wird die vom Walzwerke kommende Schiene direkt oder nach Einschaltung einer Kühlperiode, in der die Schiene natürlicher Abkühlung überlassen wird, horizontal in eine Vorrichtung eingebracht, wie sie beispielsweise in Fig. 1 schematisch im Querschnitt dargestellt ist. Ein gasförmiges Kühlmittel, z. B. Luft, wird aus einer Anzahl von Öffnungen auf die Teile mit grösserem Querschnitt aufgeblasen. Wie oben erwähnt, wird die Menge des Kühlmittels nach der Neigung der Schiene, sich zu werfen, geregelt.
Die Kühlflüssigkeit wird dann so zugeführt, dass dieses Werfen auf einen Mindestbetrag eingeschränkt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Temperatur des gesamten Querschnittes ungefähr gleichzeitig den Blauhitzebereich erreicht und durchwandert.
Zweckmässig wird man das Kühlmittel so auf die verschiedenen Teile des Querschnittes verteilen, dass der Hauptstrahl gegen die Oberfläche des Kopfes gerichtet wird. Man lässt diesen Strahl jedoch nach dem Auftreffen auf den Kopf nicht entweichen, sondern führt ihn dann noch durch Leitplatten in der Weise, dass er nachträglich die Oberfläche der Teile mit geringerem Querschnitt bestreicht, wie schematisch in Fig. 2 der Zeichnung angegeben ist. Bei bestimmten Schienenquerschnitten wird die besondere Kühlung des Flansches und Steges, die sich auf diese Weise erzielen lässt, für den beabsichtigten Zweck ausreichen.
Bei anderen Schienenquerschnitten müssen jedoch noch zusätzliche Flüssigkeitsstrahlen angewendet
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Flansch und Steg gerichtet werden. Letztere'Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt.
Der Zweck der Führungsplatten oder zusätzlichen Strahlen ist in allen diesen Fällen darin zu sehen, dass der Querschnitt in der Weise abgekühlt wird, dass alle Teile gleichzeitig die Temperatur von ungefähr 450 C erreichen und sich gleichmässig von dieser Temperatur bis etwa 300 C abkühlen.
In den auf der Zeichnung dargestellten Figuren bezeichnet a eine Eisenbahnschiene und b ein Luftrohr oder eine Luftkammer, welche die Luftstrahlen abgibt. In Fig. 2 sind die dargestellten Leitplatten mit c bezeichnet.