CS276114B6

CS276114B6 - Method for mutual connecting crossing frog made of austenitic manganese steel and rail produced from pearlitic steel

Info

Publication number: CS276114B6
Application number: CS69890A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Ing Sivy; Jan Ing Jursa; Janusz Ing Kaczmarski; Karel Ing Csc Mitura; Lubomir Ing Navrat
Original assignee: Trinecke Zelezarny Statni Podn
Priority date: 1990-02-14
Filing date: 1990-02-14
Publication date: 1992-04-15
Also published as: CS9000698A2

Abstract

Podstata řešení spočivá v tom, že nejprve se k srdcovce přivaří tavným svařováním jednim koncem spojovací vložka z chromniklové oceli s plně austenitickou strukturou o stejném průřezu. Poté se předehřeje připojovaný konec kolejnice na teplotu 280 až 400 °C, načež se tento přivaří tavným svařováním ke druhému konci spojovací vložky, přičemž délka spojovací vložky po svařeni činí 5 až 50 mm. S výhodou se svařováni provádí elektroodporovým odtavným způsobem odtavením spojovací vložky z každé strany v délce 15 až 20 mm. Řešeni lze obecně použit při spojováni součásti z austenitických manganových oceli se součástmi vyrobených z perlitických oceli.The essence of the solution is that first welds to the frog one end of the connecting insert of chrome-nickel steel with fully austenitic structure of the same cross-section. Then pre-heats the attached rail end at a temperature of 280-400 ° C, whereupon this welded to the other by fusion welding the end of the connecting insert, wherein the length the welded-on liners are 5 to 50 mm. Preferably, the welding is carried out electro-resistive smelting method connecting inserts on each side 15 to 20 mm in length. It can be done in general used in joining austenitic component manganese steels with components made of pearlitic steel.

Description

Vynález se týká způsobu vzájemného spojováni srdcovky z austenitické manganové oceli a kolejnice z perlitické oceli při stavbě železničních trati.The invention relates to a method of interconnecting an austenitic manganese steel core and a pearlitic steel rail in the construction of railway tracks.

Kolejnice jsou vyráběny z perlitické oceli, obsahující v hmotnostním množství 0,5 až 0,8 % uhlíku, 0,5 až 1,8 % manganu, 0,2 až 2,0 % křemíku, max. 0,035 % fosforu, max. 0,040 % siry, max. 0,30 % mědi, max. 0,30 % niklu, max. 1,5 % chrómu a max. 0,20 % vanadu. Austenitické manganová ocel srdcovek obsahuje v hmotnostním množství 0,5 až 1,6 % uhlíku, 10 až 17 % manganu, 0,2 % až 1,0 % křemíku, max. 0,1 % fosforu, max. 0,05 % siry, max. 4,0 % niklu, max. .2,5 % molybdenu a max. 0,5 % titanu. Zbytek tvoři železo. Přímý svarový spoj srdcovky a kolejnice, které jsou vyrobeny z těchto materiálů není možný. Manganové austenitické oceli nesměji být zahřívány v rozmezí teplot nad 200 °C, nebot se při tomto ohřevu uskuteční vyloučeni karbidů po hranicích zrn a uvnitř zrna ve formě jehlic. To vede ke křehkosti této oceli. Na druhé straně perlitická kolejnice s obsahem uhlíku větším než 0,50 % hmotnostních a zvýšeným obsahem manganu vyžaduje pro svařování k zamezeni tvorby martsnzitu v tepelně ovlivněném pásmu předehřev. Tyto protichůdné vlastnosti obou materiálů vylučuji možnost jejich přímého svařování. Dosud se proto spojení srdcovky s kolejnicí uskutečňuje pomocí šroubových spojů případně v kombinaci se šikmými lepenými spoji. Nevýhodou šroubového spoje je skutečnost, že se jedná o spoj mechanický, což negativně působí na průběh Jízdy železniční soupravy zejména při vyšších rychlostech. Navíc šrouby se trhají a je třeba Jejich častá výměna, šikmé lepené spoje, vzhledem k tomu, že se jedná o dva spojovací materiály □ různé tepelné roztažnosti, nemohou v rozpětí provozních teplot od zhruba -20 °C do +30 °C se udržet v dokonalém stavu a dochází k jejich rozlepování. Údržba šroubovaných a lepených spojů Je nákladná a snižuje plynulost dopravy na železnici.The rails are made of pearlitic steel, containing in an amount of 0.5 to 0.8% carbon, 0.5 to 1.8% manganese, 0.2 to 2.0% silicon, max. 0.035% phosphorus, max. 0.040 % sulfur, max. 0.30% copper, max. 0.30% nickel, max. 1.5% chromium and max. 0.20% vanadium. Austenitic manganese steel cores contain 0.5 to 1.6% by weight of carbon, 10 to 17% of manganese, 0.2% to 1.0% of silicon, max. 0.1% of phosphorus, max. 0.05% of sulfur , max. 4.0% nickel, max. 2.5% molybdenum and max. 0.5% titanium. The rest is iron. Direct welding of the core and the rail, which are made of these materials, is not possible. Manganese austenitic steels must not be heated above 200 ° C, as this heating results in the precipitation of carbides along the grain boundaries and inside the grain in the form of needles. This leads to the fragility of this steel. On the other hand, a pearlitic rail with a carbon content of more than 0.50% by weight and an increased manganese content requires preheating for welding to prevent the formation of martsnesite in the heat-affected zone. These conflicting properties of both materials preclude the possibility of their direct welding. Until now, therefore, the connection of the core to the rail is carried out by means of screw connections, possibly in combination with oblique glued joints. The disadvantage of the screw connection is the fact that it is a mechanical connection, which has a negative effect on the course of the railway train, especially at higher speeds. In addition, the screws are torn and need to be replaced frequently. in perfect condition and they are detached. Maintenance of screwed and glued joints It is expensive and reduces the flow of transport on the railway.

Tyto nevýhody jsou odstraněny způsobem vzájemného spojováni srdcovky z austenitické manganové oceli a kolejnice z perlitické oceli podle vynálezu. 3eho podstata spočívá v tom, že nejprve se k srdcovce po jejím případném tepelném zpracováni na teplotě 1010 až 1080 °C a ochlazením do vody přivaři tavným svařováním Jedním koncem spojovací vložka z chromniklové oceli s plně austenitickou strukturou o stejném průřezu. Poté se předehřeje připojovaný konec kolejnice na teplotu 280 až 400 °C, načež se přivaři tavným svařováním ke druhému konci spojovací vložky. Oélka spojovací vložky po svařeni činí 5 až 50 mm. S výhodou se svařováni provádí elektroodporovým odtavným způsobem, přičemž délka odtaveni spojovací vložky z každé strany činí 15 až 20 mm.These disadvantages are eliminated by the method of interconnecting the austenitic manganese steel core and the pearlitic steel rail according to the invention. The essence of this is that first a chromium-nickel steel connecting insert with a fully austenitic structure of the same cross-section is welded to the core after its possible heat treatment at a temperature of 1010 to 1080 ° C and cooling into water. Then, the connecting end of the rail is preheated to a temperature of 280 to 400 ° C, after which it is welded by fusion welding to the other end of the connecting insert. The length of the connecting insert after welding is 5 to 50 mm. Preferably, the welding is performed in an electro-resistance melting manner, the length of the melting of the connecting insert being 15 to 20 mm on each side.

Hlavni výhodou řešeni dle vynálezu Je vytvoření bezstykového spoje, který umožní přsjezd železničních souprav vysokými rychlostmi a zemezi rušivým vlivům na klidnost jízdy. Zamezí se dále poruchám vyplývajícím z uvolňováni nebo praskáni šroubových spojů a rozlepování lepených spojů. Sníží se náklady na opracováni konců spojovaných kolejnic a srdcovek související s vytvořením šikmého lepeného a šroubového spoje a v provozu tratě náklady na její údržbu.The main advantage of the solution according to the invention is the creation of a non-contact connection, which will enable the passage of railway sets at high speeds and the background of disturbing influences on the ease of travel. Furthermore, failures resulting from loosening or cracking of screw joints and detachment of glued joints are avoided. The costs of machining the ends of the connected rails and cores associated with the creation of an oblique glued and screw joint and the costs of its maintenance in the operation of the line will be reduced.

Příkladně pro srdcovku vyrobenou z austenitické manganové oceli legované molybdenem čini délka spojovací vložky po svařeni 5 až 15 mm, nejlépe 8 až 12 mm. Větši délka spojo- ’ vaci vložky vede v provozu při působícím namáhání ke vzniku prohlubně na jejím povrchu, která má nepříznivý vliv na jízdu. Spojovací vložka je vyrobena z chromniklové oceli s plně austenitickou strukturou, která pro tento případ obsahuje v hmotnostním množství 0,10 až 0,15 % uhlíku, 0,75 až 1,5 % manganu, max. 0,5 % křemíku, max. 0,04 % fosforu, max. 0,04 % síry, 16 až 17 % chrómu, 12,5 až 13,5 % niklu, max. 0,2 % titanu a zbytek železo.For example, for a core made of austenitic manganese steel alloyed with molybdenum, the length of the connecting insert after welding is 5 to 15 mm, preferably 8 to 12 mm. The longer length of the coupling insert, in operation under stress, leads to the formation of a depression on its surface, which has an adverse effect on driving. The connecting insert is made of chrome-nickel steel with a fully austenitic structure, which for this case contains in the amount of 0.10 to 0.15% by weight of carbon, 0.75 to 1.5% of manganese, max. 0.5% of silicon, max. 0.04% phosphorus, max. 0.04% sulfur, 16 to 17% chromium, 12.5 to 13.5% nickel, max. 0.2% titanium and the remainder iron.

Pokud jsou srdcovky vyrobeny z klasické austenitické manganové oceli, tak zvané Hadfieldovy oceli, použije se spojovací vložka, Jejíž délka po svaření čini 15 až 50 mm. Pro tyto větši délky je spojovací vložka vyrobena s výhodou z chromniklové oceli s plně austenitickou strukturou, která obsahuje v hmotnostním množství 0,1 až 0,15 % uhlíku, 6,0 až 8,0 % manganu, 0,3 až 0,5 % křemíku, max. 0,04 % fosforu, max. 0,04 % siry, 24 až 26 % chrómu, 20 až 23 % niklu, 2 až 3 % molybdenu, 0,02 až 0,15 % titanu a zbytek železo. Tento materiál lze použit i pro legovanou molybdenem austenitickou manganovou ocel pro vložky fIf the cores are made of conventional austenitic manganese steel, so-called Hadfield steel, a connecting insert is used, the length of which after welding is 15 to 50 mm. For these longer lengths, the connecting insert is preferably made of chrome-nickel steel with a fully austenitic structure, which contains 0.1 to 0.15% by weight of carbon, 6.0 to 8.0% of manganese, 0.3 to 0.5% by weight. % silicon, max. 0.04% phosphorus, max. 0.04% sulfur, 24 to 26% chromium, 20 to 23% nickel, 2 to 3% molybdenum, 0.02 to 0.15% titanium and the remainder iron. This material can also be used for molybdenum alloyed austenitic manganese steel for inserts f

/ . '/. '

CS 27S 114 36 2 až 12 mm po svaření.CS 27S 114 36 2 to 12 mm after welding.

Srdcovka se před vlastním svařováním podrobí tepelnému zpracování spojenému s ohřevem na teplotu 1050 °C a ochlazením do vody. U srdcavak s obsahem molybdenu nad 1,8 % hmotnostních se tepelné zpracováni neprovádí. Spojovací vložka o celkové délce 46 mm se elektroodporovým odtavným svařováním jejím odtavením v délce 18 mm přivaři k srdcovce, načež se předehřeje na teplotu 320 °C připojovaný konec kolejnice v délce 1 m a opět elektroodporovým odtavným svařováním se přivaři ke spojovací vložce. Délka odtaveni spojovací vložky čini opět 18 mm. Délka spojovací vložky po svařeni čini 10 mm. Svařováni se provádí svařovacím proudem 15 až 16 A/mm zhruba po dobu 50 sekund při pěchovacím tlaku 1,5 MPa. Spojovací vložka se vyrábi odléváním bu3 jako samostatný kus nebo jako větší odlitek kolejnicového tvaru, nebo jako výrobek kolejnice zhotovený z ingotu a předvalku případně předlítku. Pak se potřebné délky spojovací vložky dosáhne dělením.Prior to the actual welding, the core is subjected to a heat treatment combined with heating to a temperature of 1050 ° C and cooling in water. No heat treatment is carried out for hearts with a molybdenum content of more than 1.8% by weight. A connecting insert with a total length of 46 mm is welded to the core by electro-resistance fusion welding by melting it in the length of 18 mm, then the connected end of the rail with a length of 1 m is preheated to 320 ° C and again by electro-resistance fusion welding. The melting length of the connecting insert is again 18 mm. The length of the connecting insert after welding is 10 mm. Welding is performed with a welding current of 15 to 16 A / mm for about 50 seconds at a compaction pressure of 1.5 MPa. The connecting insert is produced by casting either as a separate piece or as a larger rail-shaped casting, or as a rail product made of an ingot and a billet or preform. Then the required length of the connecting insert is achieved by division.

Řešeni dis vynálezu lze uplatnit obecně při spojováni součásti vyrobených z austenltických manganových oceli se součástmi z perlitických oceli.The present invention can be used in general to join components made of austenitic manganese steels to pearlitic steel components.

Claims

PATENT CLAIMS

A method of interconnecting an austenitic manganese steel core and a pearlitic steel rail, characterized in that a chromium-nickel steel joint insert with a fully austenitic structure of the same cross-section is first welded to the core by fusion welding, and the connected end of the rail is preheated to a temperature of 280 ° C to 400 ° C and then welded to the other end of the connecting insert by fusion welding, the length of the connecting insert after welding being 5 to 50 mm.

‘2. The method of interconnection according to item 1, characterized in that the welding is performed by an electro-resistive melting method by melting the connecting insert on each side in a length of 15 to 20 mm. ’