CZ186195A3

CZ186195A3 - Process and apparatus for heat treatment of profiled rolled stock

Info

Publication number: CZ186195A3
Application number: CZ951861A
Authority: CZ
Inventors: Georg Prskawetz; Peter Pointner; Alfred Moser
Original assignee: Voest Alpine Schienen Gmbh
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1995-07-17
Publication date: 1996-02-14
Also published as: AU702091B2; HU9502162D0; PL178079B1; RU2101369C1; CZ290866B6; SK282161B6; HRP950386B1; SK90195A3; AU2334995A; CA2154090A1; DE59508080D1; CN1045214C; SI9500230A; EP0693562A1; TW300920B; JP3811865B2; EP0693562B1; HU218230B; HUT72292A; JPH08170120A

Abstract

Method for treatment of rolled profile material comprises straightening rolled profile (1) with plastic forming at 750-1100 degrees C temp.. Initial cooling takes place with locally equal intensity to 5-120 degrees C temp. above the Ar point of the material. This is followed by cooling which has equal intensity in the longitudinal direction of the profile, but varies along the circumference of the profile cross section to ensure a martensitic-free fine pearlitic structure. Final cooling takes place with locally equal intensity down to room temp.. Also claimed is the appts. for carrying out the above heat treating, novel in that is has a preparatory section (A), a second cooling section (B) and a final cooling section (C). <IMAGE>

Description

pro tepelné | z^řacov^ní/lprofplovaného válcoOblast technikyfor thermal In the present invention, there is disclosed a field of technology

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování profilovaného válcovaného materiálu, zejména kolejnic pro železnice a pouliční dráhy, se zvýšeným odváděním tepla z částí povrchových ploch při ochlazování z gama oblasti základního materiálu na bázi železa, přičemž v nejméně jedné požadované průřezové oblasti profilu, zejména v hlavové oblasti kolejnice, dochází k přeměně materiálu na jemně perlitickou strukturu se zvýšenou pevností, zejména se zvýšenou odolností proti oděru, a zvýšenou tvrdostí a popřípadě se omezují deformace, popřípadě průhyby vyvolané tepelně podmíněným protažením válcovaného materiálu, zejména kolejnice, ve směru kolmém na podélnou osu při ochlazování na teplotu okolí, zejména po přeměně struktury materiálu v nejméně jedné intenzivněji chlazené oblasti průřezu válcovaného materiálu, zejména se tyto deformace v podstatě vylučují pro dosažení zvýšené pevnosti a meze únavy při střídavém napětí v ohybu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a method for heat treatment of profiled rolled material, in particular rails for railways and street tracks, with increased heat dissipation from portions of surface areas during cooling from the gamma region of the iron base material. rail, the material is transformed into a finely pearlitic structure with increased strength, in particular with increased abrasion resistance and increased hardness, and possibly deformation or deflection caused by the thermal conduction of the rolled material, especially the rail, in a direction perpendicular to the longitudinal axis during cooling to ambient temperature, especially after the material structure has been transformed into at least one more intensively cooled cross-sectional area of the rolled material, in particular, these deformations are substantially eliminated to achieve increased strength and the fatigue limits of alternating bending stress.

Vynález se také týká zařízení k provádění způsobu tepelného zpracování profilovaného tyčového válcovaného materiálu, zejména kolejnic pro železnice a pouliční dráhy, sestávajícího v podstatě z nejméně jedné pohotovostní polohy pro kolejnice nebo jiný válcovaný materiál, uložený na válečkovém dopravníku, opatřené polohovacím ústrojím pro nastavení polohy válcovaného materiálu, z ochlazovacx oblasti pro zpracování materiálu ochlazováním, opatřené ústrojími pro částečný odvod tepla s vyšší intenzitou z povrchové plochy válcovaného materiálu, a z dochlazovací oblasti pro ochlazování válcovaného materiálu na teplotu okolí a také ústrojími pro příčné přesouvání, přidržování a manipulaci s válcovaným materiálem.The invention also relates to an apparatus for carrying out a method of heat treating a profiled bar stock, in particular rail and street rails, consisting essentially of at least one standby position for rails or other rolled material supported on a roller conveyor provided with a positioning device for adjusting the rolled position and a cooling zone for cooling the rolled material to ambient temperature as well as means for transversely moving, holding and handling the rolled material.

Vynález se také týká konkrétního profilovaného vývalku, zejména kolejnice pró železnice a pouliční dráhy, sestávající z hlavy kolejnice s alespoň částečně perlitickou strukturou, z patky kolejnice a ze stojiny, nacházející se mezi hlavou a patkou kolejnice.The invention also relates to a particular profiled rolled metal, in particular a rail for a rail and a street track, consisting of a rail head with at least partially pearlitic structure, a rail foot and a web located between the rail head and foot.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Profilovaný válcovaný tyčový materiál, zejména kolejnice pro železnice a pouliční dráhy, jsou vyráběny převážně ze slitin na bázi železa s obsahem v hmotnostních množstvích 0,4 ž 1,0 % uhlíku C, 0,1 až 1,2 % křemíku Si 0,5 až 3,5 % manganu Mn, popřípadě do 1,5 % chrómu Cr, přičemž další složky slitiny mají hmotnostní obsah nižší než 1 % a zbytek tvoří železo a nečistoty, které není možno v průběhu výroby odstranit. Na základě obvyklých dimenzí, například při hmotnosti od 30 do 100 kg/m a z toho vyplývajícího poměru plochy průřezu k obvodu kolejnice dochází při ochlazování vývalků z válcovací teploty v nepohybujícím se vzduchu například na chladicím loži nebo podobně k pomalému ochlazování, při kterém dochází k přeměně z austenitické struktury na hrubě perlitickou strukturu, obsahující popřípadě částice železa. Tyto materiály s hrubou perlitickou strukturou mají přitom tvrdost v rozsahu Od 250 HB do 350 HB.Profiled rolled rod material, in particular rails for railways and street tracks, is mainly made of iron-based alloys with a content of 0.4 to 1.0% C, 0.1 to 1.2% Si 0.5 up to 3.5% of manganese Mn or up to 1.5% of chromium Cr, the other alloy components having a weight content of less than 1% and the remainder being iron and impurities which cannot be removed during manufacture. Based on the usual dimensions, for example at a weight of 30 to 100 kg / m and the resulting ratio of cross-sectional area to the rail perimeter, cooling of the rolling stock from the rolling temperature in stationary air, for example on a cooling bed or the like, results in slow cooling. austenitic structures to a coarse pearlitic structure, optionally containing iron particles. These materials with a rough pearlitic structure have a hardness in the range from 250 HB to 350 HB.

Se zvyšováním provozu na železnicích a zvyšováním osových tlaků vagonů a také s požadavkem na zvýšení životnosti železničních kolejnic při jejich praktickém použití se začala objevovat řada řešení, majících za úkol zvýšení pevnosti materiálu a také jeho odolnosti proti opotřebení. Přitom bylo zjištěno, že příznivějších, popřípadě zlepšených vlastností používaných materiálů a tvrdosti kolem 400 HB a vyšších je možno dosáhnout tepelným zpracováním a/nebo legovacími technickými opatřeními.With increasing railway operation and increasing axial pressures of wagons, as well as the requirement to increase the service life of the rails in their practical application, a number of solutions have begun to increase the strength of the material as well as its wear resistance. It has been found that more favorable or improved properties of the materials used and hardness of about 400 HB and higher can be achieved by heat treatment and / or alloying techniques.

Kolejnice si však mají zachovat například pro vytváření bezstykových tratí, popřípadě vícenásobných délek kolejnic, dobrou svařitelnost, takže legovací technická opatření pro zvýšení tvrdosti, popřípadě pevnosti a houževnatosti materiálu jsou proveditelné jen v menším rozsahu rozhodující cestou je proto tepelné zpracování přizpůsobené materiálovému složení oceli (DE-C 34 46 794, EP-B-0 187 904 a EP-B-0 186 373). Tyto postupy se však z ekonomických důvodů v širším měřítku neuplatnily.However, the rails should, for example, maintain good weldability for the formation of non-contact lines or multiple rail lengths, so that alloying technical measures to increase the hardness, strength and toughness of the material are only feasible to a lesser extent. -C 34 46 794, EP-B-0 187 904 and EP-B-0 186 373). However, these procedures have not been widely applied for economic reasons.

Aby se zvýšily užitné vlastnosti kolejnic a výhybkových prvků vyrobených z uvedených materiálů, je možno, jak je to odborníkům dobře známo, dosáhnout tepelným zušlechťováním jemně perlitické struktury materiálu. Přitom je důležité, aby při ochlazování z austenitizační teploty byly zajištěny odpovídající chladicí podmínky, popřípadě rychlosti chlazení. V EP-B-0 293 002 je například pro tento účel navrženo provádět po počáteční velké intenzitě ochlazování prakticky izotermickou přeměnu struktury materiálu při teplotě kolem 530°C. 2 DE-OS-28 20 784 je dále známo provádět vytvrzování kolejnic s určitým materiálovým složením ve vařící vodě, přičemž přidáním přísad a také opatřeními pro zajištění pohybů zpracovávaného předmětu se mělo dosáhnout požadované intenzity chlazení pro dosažení jemně perlitické struktury materiálu.In order to enhance the utility properties of the rails and crossover elements made of said materials, it is well known to those skilled in the art to heat-treat the finely pearlitic structure of the material. It is important to ensure that the cooling conditions or cooling rates are adequate when cooling from the austenitization temperature. For example, in EP-B-0 293 002 it is proposed for this purpose to carry out, after an initial high cooling intensity, a practically isothermal transformation of the material structure at a temperature of about 530 ° C. DE-OS-28 20 784 is furthermore known to cure rails with a certain material composition in boiling water, whereby the addition of additives as well as measures to ensure the movement of the workpiece should achieve the desired cooling intensity to achieve a finely pearlitic structure of the material.

Podle AT-PS 323 224 byla navržena výroba kolejnic s homogenní jemnou perlitickou strukturou materiálu u vybrané slitiny použitím určitých chladicích parametrů, například rychlosti chlazení mezi 10 a 20°C za sekundu až na teplotu nejvýše 550°C. Tato opatření však mají nevýhodu spočívající v tom, že stejná intenzita chlazení povrchové plochy se projevuje v závislosti na koncentraci materiálu v jednotlivých částech profilu válcovaného materiálu různými rychlostmi ochlazování materiálu a různou přeměnou materiálu v oblastech průřezu přilehlých k obvodovým plochám, takže jsou často nezbytná nákladná opatření k zamezení nežádoucích místních přeměn struktury materiálu nebo materiálových vlastností, zejména nadměrné tvrdosti a křehkosti materiálu, což je zejména u částí kolejnice, namáhaných ohybem, nutno vyloučit.According to AT-PS 323 224, the production of rails with a homogeneous fine pearlitic material structure for a selected alloy has been proposed using certain cooling parameters, for example cooling rates between 10 and 20 ° C per second up to a maximum of 550 ° C. However, these measures have the disadvantage that, depending on the concentration of the material in the various sections of the roll material profile, the same surface cooling intensity is manifested by different cooling rates and different material conversions in cross-sectional areas adjacent to the peripheral surfaces, so costly measures are often necessary. in order to avoid undesirable local changes in the structure of the material or the material properties, in particular excessive hardness and brittleness of the material, which must be avoided in particular for bending parts of the rail.

Často bývalo navrhováno vytvoření heterogenní mikrostruktury v průřezu kolejnice, přičemž v každé oblasti průřezu by měla být mikrostruktura přizpůsobena konkrétnímu druhu namáhání této oblasti. Z DE-C-30 06 695 je například znám způsob, při kterém se z válcovací teploty ovlivní ochlazováním kolejnice přeměna materiálu v celém průřezu, načež se hlava kolejnice reaustenitizuje zejména indukčním zahříváním a potom se vytvrdí. Podle WO 94/02652 je navrhováno, aby se hlava kolejnice ochlazovala v chladicí látce zvláště nastavenou intenzitou chlazení až na povrchovou teplotu mezi 450°C až 550°C a tím se v ní vytvořila jemně perlitická struktura materiálu. Pro tento způsob bylo také navrženo zařízení k provádění způsobu zpracování a závěsného vytvrzování kolejnic, které je popsáno v DE-C-40 03 363.It has often been proposed to create a heterogeneous microstructure in the cross-section of a rail, and in each cross-sectional area the microstructure should be adapted to the particular type of stress in that area. DE-C-30 06 695 discloses, for example, a method in which, from the rolling temperature, the transformation of material over the entire cross-section is influenced by cooling the rail, whereupon the rail head is reaustenitized in particular by induction heating and then cured. According to WO 94/02652, it is proposed that the rail head be cooled in a coolant with a specially adjusted cooling intensity up to a surface temperature between 450 ° C to 550 ° C, thereby forming a finely pearlitic structure of the material. An apparatus for carrying out and curing the rails as described in DE-C-40 03 363 has also been proposed for this method.

Nehomogenní chlazení v rozsahu průřezu válcovaných profilových vývalků však může vést ke vzniku zakřivení a k odchylkám od přímého tvaru. Pro odstranění této nevýhody bylo v DE-A-4 237 991 navrženo dopravovat kolejnici v zavěšeném stavu, zejména hlavou dolů na chladicí lože, na kterém se potom kolejnice ochlazovala, avšak v tomto případě nebylo možno dosáhnout různého cíleného vytváření heterogenní strukturní stavby materiálu v průřezu profilového vývalku.However, inhomogeneous cooling over the cross-sectional area of the rolled profiled bars can lead to curvature and deviations from the straight shape. In order to overcome this disadvantage, it has been proposed in DE-A-4 237 991 to convey the rail in suspended condition, in particular head down to a cooling bed on which the rail is then cooled, but in this case different targeted formation of a heterogeneous structural structure profile rolled.

Společnou nevýhodou všech těchto známých způsobů a zařízení je skutečnost, že tato řešení při výrobě profilovaného válcovaného materiálu sice mohou tyto postupy zajistit ve vybraných oblastech pomocí jednotlivých zpracovávacích postupů potřebná řešení, ale nejsou schopny zvládnout celkovou problematiku při hospodárné výrobě dlouhých kolejnic s vysokou kvalitou a se zvláštními kvalitativním vlastnostmi.A common disadvantage of all these known methods and apparatuses is that these solutions for the production of profiled rolled material can provide the necessary solutions in selected areas by means of individual processing processes, but are unable to handle the overall problem of economically producing long rails of high quality and special qualitative properties.

Úkolem vynálezu je proto vyřešit tyto problémy a odstranit nedostatky známých výrobních postupů novým způsobem tepelného zpracování, kterým by bylo možno vyrábět vývalky se zejména výhodnými užitnými vlastnostmi. Úkolem vynálezu je také vyřešit vhodné zařízení k provádění tohoto způsobu a vhodný druh válcovaného výrobku, zejména kolejnice, určeného pro nejtěžší namáhání provozem.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to solve these problems and to eliminate the drawbacks of the known production processes by a new method of heat treatment, which can produce rolled products with particularly advantageous utility properties. It is also an object of the present invention to provide a suitable device for carrying out this method and a suitable kind of rolled product, in particular a rail, intended for the most severe stresses in operation.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Tyto úkoly jsou vyřešeny způsobem tepelného zpracování válcovaného materiálu, zejména kolejnice, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že válcovaný materiál, zejména kolejnice, s průměrnou teplotou nejvýše 1100°C, zejména nejvýše 900°C, nejméně však 750°C, která byla ve svém podélném směru při plastickém tváření a válcování vytvořena v přímém tvaru, se přemístí ve svém přímém tvaru příčným směrem a udržuje se v koncové poloze tohoto přesunu, přičemž v první chladicí operaci pro chlazení válcovaného materiálu, zejména kolejnice, se tento materiál nechá zchladnout vyváženě na teplotu nižší než 860°C, zejména nižší než 820°C, především vyšší o 5 až 120°C než je Ar₃-teplota slitiny, stejnou místní chladicí intenzitou, zejména vyzařováním do okolního nepohybujícího se vzduchu, načež se v druhé fázi chladicího procesu z válcovaného materiálu odebírá teplo intenzitou, která je v podélném směru stejná, ale v průřezu různá v obvodovém směru, přičemž intenzita chlazení se v alespoň jedné oblasti na obvodu profilovaného válcovaného materiálu zvýší a nejméně jednou vyšší intenzitou chlazení se působí v nejméně jedné oblasti s větším poměrem plochy příčného průřezu k jeho obvodu, popřípadě s větším podílem objemu na povrchové ploše, popřípadě s větší koncentrací hmoty a/nebo v každé oblasti s vyšší místní teplotou vývalku, zejména kolejnice, a každá oblast s takto zvýšenou rychlostí ochlazování se přivede na teplotu přeměny struktury, při které se vytvoří chladicí podmínky pro jemně perlitickou strukturu bez obsahu martensitu, načež se v další operaci se vývalek ochladí na teplotu okolního prostředí stejnou místní chladicí intenzitou, například uložením na vzduchu udržovaném bez pohybu. Při provádění tohoto způsobu je důležité, aby se vyrovnávání vývalku do přímého tvaru uskutečnilo při plastickém tváření, které probíhá zpravidla v teplotním rozsahu mezi 750°C a 1100°C. Nižší teploty než 750°C mohou vést, jak bylo zjištěno, k částečně elastickému ohnutí s odchylkami od přímého tvaru, což by mělo za následek nehomogenní intenzitu ochlazování v podélném směru kolejnice. Teploty válcovaného materiálu vyšší než 1100°C způsobují často růst austenitických zrn, popřípadě tvorbu hrubších zrn, přičemž zejména tato hrubší zrna mohou nepříznivě ovlivnit materiálové vlastnosti vývalku. Vychází-li se z vyrovnaného vývalku do přímého tvaru, pro dosažení rovnoměrně rozložené jemně perlitické struktury v různých oblastech průřezu se ukázalo být důležité, že vývalek je přidržován a v první fázi se nechá rovnoměrně chladnout na teplotu nižší než 860°C stejnou místní ochlazovací intenzitou. Přitom se může jednak vyrovnávat místní nehomogenita rozdělení teplot v podélném směru, která je způsobena uložením vývalku na příčné přesouvací ústrojí v několika bodech, a jednak se dosáhne osově souměrného nebo středově souměrného rozdělení teplot v průřezu profilovaného vývalku a tím se stabilizuje jeho přímý tvar. Je zvláště výhodné, že vyrovnávací ochlazování probíhá až na teplotu, která je o 5°C až 120°C vyšší než Ar₃-teplota slitiny, aby se zajistily příznivé podmínky pro částečnou přeměnu struktury na jemně perlitickou formu v částech průřezu kolejnice, při které začíná přeměna mřížky gama ve slitině na mřížku alfa při rychlosti ochlazování kolem 3°C/min.These objects are solved by a method of heat treatment of a rolled material, in particular a rail, according to the invention, characterized in that the rolled material, in particular a rail, has an average temperature of not more than 1100 ° C, in particular not more than 900 ° C. formed in its longitudinal direction during plastic forming and rolling, it is displaced in its straight shape in the transverse direction and maintained in the end position of this movement, while in the first cooling operation for cooling the rolled material, especially the rail, this material is allowed to cool balanced to a temperature of less than 860 ° C, in particular less than 820 ° C, particularly higher by 5 to 120 ° C than the Ar ₃ -alloy temperature, with the same local cooling intensity, in particular by radiating into the surrounding non-moving air, The cooling process draws the heat from the rolled material one which is the same in the longitudinal direction but different in cross-section in the circumferential direction, wherein the cooling intensity is increased in at least one region on the periphery of the profiled rolled material and at least one higher cooling intensity is applied in at least one region with a larger cross-sectional area to its periphery, optionally with a larger volume of surface area, optionally with a higher mass concentration and / or in each region with a higher local rolling temperature, in particular the rail, and each region with such increased cooling rate is brought to the structure transformation temperature at creates cooling conditions for the finely pearlitic martensite-free structure, whereupon in another operation the rolled metal is cooled to ambient temperature with the same local cooling intensity, for example by deposition in air kept motionless. In carrying out this process, it is important that the straightening of the rolled material is effected during plastic molding, which generally takes place in the temperature range between 750 ° C and 1100 ° C. Temperatures below 750 ° C can lead to partially elastic bending with deviations from the straight shape, which would result in an inhomogeneous cooling intensity in the longitudinal direction of the rail. Temperatures of the rolled material higher than 1100 ° C often cause the growth of austenitic grains or the formation of coarser grains, in particular these coarser grains can adversely affect the material properties of the rolled metal. Starting from a straight-rolled sheet, in order to achieve a uniformly distributed finely pearlitic structure in the various cross-sectional areas, it has proven to be important that the rolled sheet is retained and is initially allowed to cool evenly below 860 ° C with the same local cooling intensity . On the one hand, the local inhomogeneity of the temperature distribution in the longitudinal direction caused by the deposition of the rolled metal on the transverse shifting device at several points can be compensated and on the other hand an axially symmetrical or centrally symmetrical temperature distribution is obtained. It is particularly advantageous that the equalization cooling takes place up to a temperature which is 5 ° C to 120 ° C higher than the Ar ₃ -alloy temperature, in order to ensure favorable conditions for the partial conversion of the structure to a finely pearlitic form in the conversion of the gamma lattice in the alloy to alpha lattice begins at a cooling rate of about 3 ° C / min.

* Ochlazování vývalků s intenzitou odebírání tepla, která je v podélném směru v podstatě stálá, zatímco v průřezu v obvodovém směru je rozdílná, je v podstatě známo. U tohoto postupu je však důležité, aby oblasti se zvýšenou intenzitou[0005] Cooling of rolled steel with a heat removal rate which is substantially constant in the longitudinal direction while different in cross-section in the circumferential direction is known. In this procedure, however, it is important to areas with increased intensity

Ί ochlazování povrchové plochy odpovídaly koncentraci hmoty válcovaných výrobků. Ve spojení s vyrovnáním vývalku do přímého tvaru s rovnoměrným ochlazováním a s nastavením souměrného rozdělení teplot a uspořádáním chladicích oblastí je možno ochlazování vývalku, rozdílné v příčném směru průřezu, udržovat v podélném směru v podstatě rovnoměrné. Při tomto postupu je také důležité, aby rychlost ochlazování, kterou se zpracovaná oblast vývalku přivádí na okolní teplotu, byla známými opatřeními správně nastavena. Jak je odborníkům zřejmé z obr. 3, na kterém je zobrazen graf průběhu teplot při strukturních přeměnách v závislosti na čase, vytvářejí se při vyšších rychlostech ochlazování z Ar₃-teploty, například u křivek c, d. v materiálové struktuře podíly martensitu, takže materiál má sice vysokou tvrdost, ale v podstatě ztrácí pružnost a vzniká u něj větší nebezpečí lomu, takže výsledný materiál již nemůže být použit pro Nižší rychlosti ochlazování, vyjádřeh, způsobují vznik hrubě perlitické měkké struktury materiálu. Je proto velmi důležité nastavit rychlosti chlazení vývalku v jednotlivých oblastech tak, aby se při přeměně struktury materiálu zamezilo v každém případě tvorbě martensitu, avšak aby v oblastech se zvýšenou intenzitou ochlazování vznikala jemně perlitická struktura. Po úplné přeměně materiálové struktury se vývalek přivede se stejnou místní intenzitou ochlazování na teplotu svého okolního prostředí, aby se zmenšilo, popřípadě úplně zamezilo jeho prohnutí.Ί cooling of the surface area corresponded to the concentration of mass of rolled products. In conjunction with straightening of the rolled metal with uniform cooling and the setting of symmetrical temperature distribution and arrangement of the cooling regions, the cooling of the rolled metal, which is different in the cross-sectional direction, can be kept substantially uniform in the longitudinal direction. In this process, it is also important that the cooling rate at which the treated zone of the rolled metal is brought to ambient temperature is correctly set by known measures. As will be apparent from FIG. 3 which is a graph of temperature variations in structural transformations depending on time, form at higher cooling rates from the Ar ₃ temperatures produce, for example the curves c and d. In martensite material structure portions, so although the material has a high hardness, it essentially loses its elasticity and creates a greater risk of fracture, so that the resulting material can no longer be used for lower cooling rates, expressing, giving rise to a roughly pearlitic soft structure of the material. It is therefore very important to adjust the cooling rates of the rolled metal in each region so that martensite formation is avoided in each case when the material structure is changed, but that a finely pearlitic structure is formed in the regions with increased cooling intensity. After complete transformation of the material structure, the rolled metal is brought with the same local cooling intensity to its ambient temperature in order to reduce or even prevent its deflection.

původně zamýšlený účel né například křivkouoriginally intended for example by a curve

Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se tepelné zpracování provádí po tváření válcovaného materiálu za tepla se stupněm přetvoření od 1,8 do 8%, zejména od 2 do 5% při posledním průchodu válcovacím zařízením při teplotě nejméně 770°C a nejvýše 1O5O°C z teploty tváření válcovaného materiálu za tepla. Závěrečné tváření se stupněm přetvoření od 1,8 % do 8 % způsobuje příznivé zjemnění austenitických zrn, jestliže toto tváření probíhá v teplotním rozsahu od 770°C do 1050°C. Nižší stupně přetvoření než 1,8 % podle dosavadních zkušeností způsobují v některých místech zvláště velký nárůst hrubších zrn, zatímco stupeň přetvoření větší než 8 % vyvolává značné zvýšení teploty ve středních, popřípadě vnitřních oblastech na základě uvolňované přetvářné energie, kterým se v některých místech narušuje homogenita struktury a mohou vzniknout nevýhody z hlediska kvality tvářeného vývalku.In a preferred embodiment of the process according to the invention, the heat treatment is carried out after hot rolling of the rolled material with a degree of deformation of from 1.8 to 8%, in particular from 2 to 5%, at the last pass through the mill at a temperature of at least 770 ° C and at most 1050 ° C. hot forming temperature of rolled material. The final forming with a degree of deformation of from 1.8% to 8% causes a favorable refinement of the austenitic grains if the forming is carried out in a temperature range of 770 ° C to 1050 ° C. Less than 1.8% strain has been reported to cause a particularly large increase in coarser grains in some locations, while a strain rate greater than 8% causes a significant increase in temperature in the central and internal regions due to the dissipation energy released, which in some places disturbs homogeneity of the structure and disadvantages in terms of the quality of the rolled metal may occur.

Z hlediska získání dokonale přímého a nedeformovaného vývalku, zejména kolejnice, jejíž všechny průřezy leží na společné ose i po ochlazení na teplotu okolního prostředí, a dosažení zvýšené tuhosti a meze únavy při střídavém namáhání v ohybu je výhodné, jestliže se v druhé fázi ochlazování zvýší intenzita chlazení v nejméně dvou oblastech na obvodu profilovaného válcovaného materiálu. Tím se mohou ve více oblastech příčného průřezu vývalku, nacházejících se v blízkostech povrchových ploch, vytvořit místa se zvýšenou tvrdostí a zvýšenou pevností materiálu v důsledku jemnější perlitické struktury materiálu v těchto zónách. Při zatížení kolejnice nebo jiného vývalku ohybem, při kterém dochází k největšímu namáhání tahem za ohybu v těch oblastech průřezu, které jsou nejvíce vzdáleny od neutrální osy nebo neutrálního vlákna průřezu, je nyní možné vytvoření alespoň dvou takových periferních oblastí se zvýšenou pevností v tahu. U kolejnice bylo zjištěno, že se tímto postupem může zvýšit v její patkové oblasti odolnost proti vzniku trhlinek.From the point of view of obtaining a perfectly straight and undeformed rolled metal, in particular a rail whose all cross-sections lie on a common axis even after cooling to ambient temperature, and to achieve increased stiffness and fatigue limit under alternating bending stress, it is advantageous to increase the intensity cooling in at least two regions on the periphery of the profiled rolled material. As a result, locations with increased hardness and increased material strength can be created in several rolled cross-sectional areas adjacent to the surface due to the finer pearlitic structure of the material in these zones. Under the bending load of the rail or other rolled metal which produces the greatest flexural tensile stress in those cross-sectional areas furthest from the neutral axis or the neutral cross-sectional fiber, it is now possible to create at least two such peripheral areas with increased tensile strength. The rail has been found to be able to increase crack resistance in its bead region by this procedure.

V ještě jiném provedení vynálezu je výhodné ochlazovat část profilovaného válcovaného materiálu, která má největší koncentraci hmoty, zejména hlavu kolejnice, ponořovacím postupem, popřípadě chlazením prováděným ponořením do chladicí kapaliny, přičemž současně se dále z nejméně jedné části válcovaného materiálu, upravené pro intenzivnější chlazení a mající menší koncentraci hmoty, například patky kolejnice, odebírá teplo prostředkem zajištujícím nižší intenzitu chlazení, například tlakovým vzduchem nebo postřikem směsí vzduchu a vody. Tímto postupem se může zamezit vzniku značného vnitřního napětí v materiálu a tepelnému protažení vývalku.In yet another embodiment of the invention, it is advantageous to cool the portion of the profiled rolled material having the greatest mass concentration, in particular the rail head, by a dipping process or by cooling by immersion in the coolant. having a lower mass concentration, for example a rail foot, removes heat by means of providing a lower cooling intensity, for example by compressed air or by spraying air / water mixtures. In this way, considerable internal stresses in the material and thermal stretching of the rolled metal can be avoided.

Aby se u již zmíněných slitin na bázi železa odstranilo nevýhodné tvoření martensitu a dosáhlo se jemné perlitické struktury materiálu, je výhodné, jestliže se intenzita chlazení a zejména složení chladicí tekutiny pro chlazení ponořováním se nastaví tak, aby se v rozsahu teplot od 800°c do 450°C dosáhlo ochlazování oblastí materiálu přilehlých k povrchovým plochám zejména ponořené části rychlostí 1,6 až 2,4°C za sekundu, především rychlostí 2,0°C za sekundu. Tato rychlost ochlazování je výhodná také z ekonomických důvodů, protože při zachování požadované kvality válcovaného materiálu je v druhé fázi chlazení postačující krátká doba chlazení a tím je také dosaženo většího výkonu zařízení.In order to eliminate the disadvantageous formation of martensite in the aforementioned iron-based alloys and to achieve a fine pearlitic material structure, it is advantageous if the cooling intensity, and in particular the composition of the cooling fluid for immersion cooling, is adjusted such that 450 ° C, the cooling of the areas of the material adjacent to the surfaces of the particularly submerged portion has reached a rate of 1.6 to 2.4 ° C per second, in particular a rate of 2.0 ° C per second. This cooling rate is also advantageous for economic reasons, since, while maintaining the desired quality of the rolled material, a short cooling time is sufficient in the second cooling phase and thus a higher plant performance is achieved.

Pro omezení výsledného zakřivení kolejnice nebo jiného vývalku se ukázalo být výhodným, jestliže se u válcovaného tyčového materiálu s částí průřezu mající tvar T, například u patky železniční kolejnice, zóna nebo plocha protilehlá stojině profilu ochlazuje větší intenzitou, zejména tlakovým vzduchem nebo směsí vzduchu a vody. Přitom se současně ukazuje jako výhodné z hlediska životnosti kolejnice nebo jiného vývalku, jestliže se oblast povrchové plochy válcované profilové tyče, protilehlá její stojině a ochlazovaná s větší intenzitou, vytvoří v podstatě souměrně vzhledem ke stojině a ze stran je ohraničena.In order to limit the resulting curvature of the rail or other rolled metal, it has proven to be advantageous to cool the rolled bar material with a T-shaped section, for example at the rail foot, the zone or surface opposite the profile web with greater intensity, especially compressed air or air / water . At the same time, it also proves advantageous from the point of view of the service life of the rail or other rolled sheet if the surface area of the rolled profile bar, opposed to its web and cooled with greater intensity, is formed substantially symmetrically with respect to the web and bounded from the sides.

Jestliže se dále zamezí zvýšení intenzity chlazení v závislosti na koncentraci hmoty profilu nebo v oblastech profilu profilovaného vývalku, vzdálených od zaústění stojiny a/nebo jsou tyto oblasti chráněny před nadměrným odběrem tep10 la nebo se alespoň krátkodobě zahřívají, je možno v oblasti hran válcovaného profilového tyčového materiálu nastavit strukturu se stejnou nebo mírně sníženou pevností materiálu. Tímto opatřením se překvapivě dosáhlo snížení nebezpečí lomu zejména při rázovém a/nebo střídavém trvalém zatížení vývalku.Further, if an increase in the cooling intensity is prevented as a function of the profile mass of the profile or in the profile regions of the profiled rolled distances from the mouth of the web, and / or these regions are protected from excessive heat removal or heat. The material can be set to a structure with the same or slightly reduced material strength. Surprisingly, this measure has reduced the risk of fracture, in particular under the impact and / or alternating permanent load of the rolled metal.

Zvláště velkou tvarovou stabilitu je možno dosáhnout, jestliže se intenzita chlazení na povrchové ploše válcovaného materiálu, zejména kolejnice, nastaví tak, že oblasti, ve kterých při chlazení dochází k přeměně gama struktury, jsou vytvořeny paralelně souměrně a/nebo paralelně s neutrální rovinou, zejména soustředně s těžišťovou osou, popřípadě s těžištěm průřezové plochy.Particularly great shape stability can be achieved if the cooling intensity on the surface of the rolled material, in particular the rail, is adjusted such that the regions in which the gamma structure changes during cooling are formed parallel to and / or parallel to the neutral plane, in particular concentrically with the center of gravity of the cross-sectional area.

Aby se dosáhlo v podélném směru v podstatě dokonale rovnoměrné místní chladicí intenzity a aby se přenos tepla do chladicí látky udržoval stabilní, může se v dalším výhodném provedení způsobu podle vynálezu tyčový válcovaný materiál, ze kterého je část jeho příčného průřezu ponořena do chladicí tekutiny uvnitř ponořovací nádrže, v průběhu chlazení posouvat ve svém podélném směru relativně vzhledem k nádrži s chladicí látkou, popřípadě vzhledem k ponořovací nádrži, přičemž alespoň v době, kdy je část průřezu tyčového válcovaného materiálu ponořena do chladicí látky, se na tyčový válcovaný materiál působí vibracemi nebo se tento materiál uvede do vibrací. Jak bylo zjištěno, tato opatření zlepšují rozhodující měrou homogenitu vyráběných výrobků.In order to achieve a substantially perfectly uniform local cooling intensity in the longitudinal direction and to keep the heat transfer to the coolant stable, in another preferred embodiment of the method of the invention, a rod-like rolled material from which a cross section thereof is immersed in the coolant during cooling, move in its longitudinal direction relative to the coolant tank or the immersion tank, and at least while part of the cross-section of the rod is immersed in the coolant, the rod is vibrated or this material will vibrate. It has been found that these measures significantly improve the homogeneity of the products produced.

Podstata vynálezu u zařízení uvedeného druhu pro integrální řešení problémů spojených s výrobou profilovaného válcovaného materiálu se speciálními vlastnostmi spočívá v tom, že válečkový dopravník je v pohotovostní poloze opatřen polohovacím ústrojím pro válcovaný materiál a vyrovnávacími prvky pro napřimování a souosé vyrovnávání profilovaného válcovaného materiálu při jejich plastickém tváření, příčným dopravním ústrojím pro přemistování válcovaného materiálu v podstatě kolmo na jeho podélnou osu z pohotovostní polohy do ochlazovací oblasti, ve které probíhá zpracování chlazením, přičemž v ochlazovací oblasti je umístěno ústrojí pro vytvrzování válcovaného materiálu, zejména hlavy kolejnice, chladicí látkou v ponořovací nádrži s přidržovacími prvky a manipulačními ústrojími a regulovatelným přídavným chladicím ústrojím pro intenzivní chlazení nejméně jedné další oblasti válcovaného materiálu, zejména patky kolejnice, a dochlazovací oblast obsahuje odkládací plochu válcovaného materiálu pro jeho ochlazování na teplotu okolního prostředí.SUMMARY OF THE INVENTION In an apparatus of the above-mentioned type for integrally solving problems associated with the production of profiled rolled material with special properties, the roller conveyor is provided in a standby position with a positioning device for rolled material and aligning elements for straightening and coaxial alignment a transverse conveying device for moving the rolled material substantially perpendicular to its longitudinal axis from a stand-by position to a cooling zone in which cooling is carried out, and in the cooling zone there is a device for curing the rolled material, in particular the rail head, with coolant in the immersion tank with holding elements and handling devices and adjustable additional cooling device for intensive cooling of at least one other area The rolled material, in particular the rail foot, and the aftercooling region comprise a storage surface of the rolled material for cooling it to ambient temperature.

Bylo zjištěno, že vyrovnání profilovaného válcovaného materiálu do přímky nebo do osy profilu je důležitým předpokladem pro dílčí nebo místní zlepšování kvality vývalků. Zamezením zakřivení profilové tyče v celé její délce nebo jen v dílčích úsecích je možno pro válcovaný materiál zajistit předem stanovené chladicí podmínky nebo intenzity ochlazování vývalku udržovat v podélném osovém směru stejné, takže je vyloučena možnost, že by se pevnostní hodnoty nebo tvrdost válcované profilové tyče po jeho délce mohly měnit. Zkouškami bylo prokázáno, že různé odstupy profilové tyče od stěn nádrže na chladicí tekutinu a/nebo od osy postřikovačího ústrojí mohou způsobit neúměrně velké rozdíly v hodnotách tvrdosti a pevnosti materiálu.It has been found that aligning the profiled rolled material to the straight line or to the profile axis is an important prerequisite for improving the quality of the rolled products locally or locally. By avoiding curvature of the profile bar over its entire length or only in sections, the predetermined cooling conditions or the cooling rates of the rolled metal can be maintained in the longitudinal axial direction so that the strength values or hardness of the rolled profile bar can be maintained. its length could change. Tests have shown that different spacings of the profile bar from the walls of the coolant tank and / or from the axis of the sprinkler can cause disproportionately large differences in the hardness and strength values of the material.

Při vyrovnávání profilovaného tyčového válcovaného materiálu je dále důležité, aby válcovaný materiál byl vystaven působení odpovídajících vyrovnávacích ústrojí v průběhu plastického tváření, aby se zamezilo možnosti pružného vracení profilové tyče do původního alespoň částečně zakřiveného tvaru. Srovnávání profilovaného válcovaného materiálu do podélné osy, prováděné v ochlazovací oblasti pomocí příčných vyrovnávacích a přesouvacích ústrojí, má velkou důležitost pro odstranění pomocných vyrovnávacích prostředků. Přídavně k tomu je ochlazovací oblast opatřena manipulačním ústrojím, pomocí kterého je možno provádět přebírání tyčového válcovaného materiálu, jeho přidržování, ponořování do nádrže s chladicí kapalinou, popřípadě vytvrzování vybraných oblasti profilového tyčového materiálu a také nakonec jeho předávání na dochlazovací oblast ke konečnému ochlazení. Součástí tohoto zařízení může být také ústrojí pro intenzivnější ochlazování vybraných oblastí průřezu profilové tyče.In aligning the profiled bar rolled material, it is further important that the rolled material is exposed to corresponding alignment devices during plastic molding in order to avoid the possibility of resiliently returning the profiled bar to its original at least partially curved shape. The alignment of the profiled rolled material to the longitudinal axis carried out in the cooling region by means of transversal alignment and shifting devices is of great importance for the removal of auxiliary alignment means. In addition, the cooling zone is provided with a handling device by means of which it is possible to take over the bar stock, hold it, immerse it in a coolant tank, or cure selected sections of the bar profile and finally transfer it to the cooling zone for final cooling. The device may also include a device for more intensive cooling of selected cross-sectional areas of the profile bar.

V dalším konkrétním provedeni zařízení podle vynálezu je výhodné, jestliže je přídavné chladicí ústrojí přistavitelné k válcovanému materiálu a jeho chladicí intenzita je regulovatelná.In another particular embodiment of the device according to the invention, it is advantageous if the additional cooling device is adjustable to the rolled material and its cooling intensity is adjustable.

Výhodné je také takové konkrétní provedení zařízení podle vynálezu, jehož přídavné chladicí ústrojí obsahuje prvky pro vytváření lokálního postřikovacího proudu chladicího prostředku, který je v podélném nebo osovém směru válcovaného materiálu v podstatě nepřerušený a v příčném směru je omezený a popřípadě prostředky pro zamezení zesíleného odvodu tepla z ploch sousedících s nejméně jednou chlazenou plochou. Tímto řešením je možno vytvořit ostře ohraničené chladicí oblasti a chránit sousední oblasti před intenzivním odvodem tepla a vytvořit v těchto oblastech pásma materiálu s nižší tvrdostí, přičemž podle dalšího výhodného provedení zařízení je přídavné chladicí ústrojí vytvořeno jako vzduchové nebo postřikovači chladicí ústrojí.Also preferred is a particular embodiment of the device according to the invention, wherein the additional cooling means comprises elements for generating a local spray of coolant flow which is substantially uninterrupted in the longitudinal or axial direction of the rolled material and is limited in the transverse direction. from surfaces adjacent to at least one cooled surface. With this solution it is possible to create sharply delimited cooling regions and to protect adjacent regions from intense heat dissipation and to create zones of material of lower hardness in these regions, in accordance with a further preferred embodiment of the apparatus the additional cooling device is designed as an air or spray cooling device.

Homogenita tvrdosti a pevnostních parametrů v podélném směru profilovaného tyčového válcovaného materiálu se může dále zvýšit, jestliže je válcovaný materiál uložen v chladicí látce pohyblivě v podélném směru relativně k ponořovací nádrži nebo relativně k přídavnému chladicímu ústrojí a/nebo jestliže jsou na ponořovací nádrži a/nebo v chladicí kapalině uspořádána ústrojí pro uvádění chladicí látky do vířivého pohybu a/nebo vyvolávající vibrace. Bylo zjištěno, že relativní pohyby a také vibrační pohyby, popřípadě také působení tlakových vln mezi chladicí látkou a zpracovávaným výrobkem zrovnoměrňuje intenzitu místně omezeného ochlazování a zajišťuje podmínky pro rovnoměrnější zlepšení kvality materiálu.The homogeneity of the hardness and strength parameters in the longitudinal direction of the profiled bar rolled material can be further increased if the rolled material is stored in the coolant movably in the longitudinal direction relative to the immersion tank or relative to the additional cooling device and / or if they are on the immersion tank and / or in the coolant, means are provided for causing the coolant to swirl and / or cause vibration. It has been found that relative motions as well as vibrational motions, possibly also the effects of pressure waves between the coolant and the product to be treated, uniformize the intensity of locally limited cooling and provide conditions for a more uniform improvement in material quality.

Kolejnice podle vynálezu, vyrobená zejména způsobem a popřípadě v zařízení popsaném v předchozích odstavcích, má podstatu vynálezu v tom, že má v průřezu ve své horní části v oblasti hlavy vysokou tvrdost materiálu a tato hodnota tvrdosti je ve spodní oblasti hlavy, ve stojině a v okrajových částech patky kolejnice snížena a ve střední oblasti základnové plochy patky je tvrdost materiálu zvýšena, přičemž zvláště rovnoměrných znaků materiálu profilové tyče je dosaženo, jestliže jsou hodnoty tvrdosti materiálu upraveny souměrně k hlavní ose průřezu vývalku, popřípadě souměrně ke svislé ose průřezu kolejnice. Tato kolejnice má i ve ztížených provozních podmínkách jako jsou vysoké osové tlaky pojíždějících vozidel a/nebo vysoká frekvence dopravy a/nebo malé poloměry zatáček trati podstatně zlepšené užitné vlastnosti .The rail according to the invention, produced in particular by the method and optionally in the apparatus described in the preceding paragraphs, has the essence of the invention in that it has a high material hardness in its upper section in the head region and this hardness value is in the lower head region, The edge hardness of the rail foot is reduced, and in the central region of the foot of the foot, the material hardness is increased, with particularly uniform characteristics of the profile bar material being achieved if the material hardness values are adjusted symmetrically to the major cross-section axis. Even in difficult operating conditions such as high axial pressures of running vehicles and / or high traffic frequency and / or small curve radii, this rail has substantially improved performance.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení zobrazených na výkresech, kde znázorňují obr. 1 schéma průběhu tepelného zpracování kolejnic způsobem podle vynálezu, obr. 2 příčný řez zpracovávanou kolejnicí a obr. 3 graf znázorňující přeměnu materiálu kolejnice v závislosti na teplotě a času.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of the heat treatment process of the rails of the present invention; FIG. 2 is a cross-sectional view of the rail being processed; and FIG. 3 is a graph showing the conversion of rail material versus temperature and time.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Jak je schematicky zobrazeno na obr. 1, zpracovávaný válcovaný profilový prvek, představovaný v tomto příkladu kolejnicí 1, se nejprve dopraví do pohotovostní polohy A na válečkovém dopravníku 21, ve které se zachytí například pomocí neznázorněného nárazníku. Potom se kolejnice 1 vyrovná do přímého tvaru pomocí vyrovnávacích prvků 22, 23. přičemž výhodné je použití středících vyrovnávacích prostředků, které korigují také svislé zakřivení. Po vyrovnání kolejnice 1 do požadované přímé polohy následuje příčný přesun po úložné ploše 2 do ochlazovací oblasti B a zachycení kolejnice 1 v manipulačním ústrojí pomocí přidržovacích prvků 24. přičemž kolejnice 1 má být při pobytu v tomto ústrojí podepřena tak, aby nedocházelo k jejímu prohnutí ve směru kolmém na její podélnou osu. Pomocí těchto přidržovacích prvků 24 se válcovaný profilový materiál, zejména kolejnice 1, ponoří částí svého průřezu do chladicí látky 37, která se nachází v ponořovací nádrži 38. Přitom je důležité, aby odstup horní plochy kolejnice 1 od stěn ponořovací nádrže 38 byl po celé délce kolejnice 1 po obou jejích stranách stejný a aby pro zvýšení intenzity chlazení povrchových ploch válcovaného materiálu a zejména pro zrovnoměrnění ochlazování se mohl tento válcovaný materiál, zejména kolejnice 1 v ponořovací nádrži 38. popřípadě v chladicí látce 37 pohybovat v podélném směru v rozsahu například od 0,5 do 5,0 m. V chladicí látce 37 nebo na ponořovací nádrži 38 může být upraven také neznázorněný vibrátor, který uvádí chladicí látku 37 do kmitů, které příznivě ovlivňují chlazení a mají frekvenci zejména od 100 do 800 Hz/min.As schematically shown in FIG. 1, the processed rolled profile element, represented in this example by the rail 1, is first conveyed to the standby position A on the roller conveyor 21, in which it is captured, for example, by a bumper (not shown). Thereafter, the rail 1 is straightened by means of alignment elements 22, 23. It is advantageous to use centering alignment means which also correct the vertical curvature. Aligning the rail 1 to the desired straight position is followed by a lateral displacement over the bearing surface 2 into the cooling zone B and the rail 1 in the handling device being retained by the retaining elements 24. The rail 1 is to be supported so as not to bend direction perpendicular to its longitudinal axis. By means of these holding elements 24, the rolled profile material, in particular the rail 1, is immersed in part of its cross-section into the coolant 37 present in the immersion tank 38. It is important that the distance of the upper surface of the rail 1 from the walls of the immersion tank 38 The rail 1 is the same on both sides and in order to increase the cooling intensity of the surfaces of the rolled material and, in particular, to uniformize the cooling, the rolled material, in particular the rail 1 in the immersion tank 38 or coolant 37 can move in the longitudinal direction A vibrator (not shown) may also be provided in the coolant 37 or in the immersion tank 38, which vibrates the coolant 37 in oscillations which favor cooling and have a frequency of in particular from 100 to 800 Hz / min.

Na rovinné části válcovaného profilu, popřípadě na patce 13 kolejnice 1, může být osazeno nebo uloženo přídavné chladicí ústrojí 3.. Toto přídavné chladicí ústrojí 3. je v tomto příkladném provedení opatřeno přívodem 32 vody a přívodem 33 vzduchu a vytváří postřikovači proud 31, směrovaný na rovinnou plochu válcovaného profilu nebo na patku 13 kolejnice 1. Aby se na okrajových oblastech 132 nastavila nižší intenzita chlazení a zóna se zvýšenou tvrdostí materiálu se vytvořila jen ve střední oblasti 131 válcovaného profilu nebo patky 13 kolejnice 1, je výhodné zajistit například pomocí odsávacího ústrojí odebírání chladicí látky.An additional cooling device 3 can be mounted or mounted on the planar part of the rolled section or on the foot 13 of the rail 1. In this exemplary embodiment, the additional cooling device 3 is provided with a water inlet 32 and an air inlet 33 to form a spray jet 31 In order to provide a lower cooling intensity at the edge regions 132 and to create a zone of increased material hardness only in the central region 131 of the rolled profile or foot 13 of the rail 1, it is advantageous to secure, for example, by means of a suction device. coolant removal.

Po ochlazení části válcovaného profilu, ponořeného do chladicí látky 37, a zejména protilehlé části válcovaného profilu, zejména kolejnice 1, ochlazované postřikovacím proudem 31, probíhajícím intenzitou potřebnou pro pokles teploty pod teplotu přeměny materiálu s jemně perlitickou strukturou a zobrazenou například na obr. 3 odpovídající křivkou f, kdy se materiál ochladí na přibližně 500°C, se může válcovaný materiál přemístit do dochlazovací oblasti C na odkládací ploše 25, ve které probíhá ochlazování na teplotu prostředí.After cooling the part of the rolled profile immersed in the coolant 37, and in particular the opposite part of the rolled profile, in particular the rail 1, cooled by the spray jet 31, running at the intensity required to drop the temperature below the temperature of the finely pearlitic structure. With the curve f, when the material is cooled to approximately 500 ° C, the rolled material can be transferred to the aftercooling area C on the storage surface 25 in which cooling to ambient temperature takes place.

Jak je zobrazeno na obr. 2, má kolejnice 1 podle vynálezu tři oblasti s rozdílnou strukturou svého materiálu, popřípadě tvrdostí, přičemž přechody mezi jednotlivými oblastmi jsou plynulé. Na hlavě 11 kolejnice 1 je jemně perlitická oblast 111 s tvrdostí podle Brinella mezi 340 a 390 HB, popřípadě do 425 HB, která přechází směrem dolů do druhé spodní oblasti 112 s nižší tvrdostí, která se pohybuje mezi 300 a 340 HB. V navazující stojině 12 kolejnice 1, která musí mít pro praktické použití vysokou houževnatost, je odpovídající hodnota tvrdosti upravena až na 3 20 HB. V patce 13. kolejnice 1 je v okrajových oblastech 132 stejně jako ve stojině 12 vytvořena hrubší perlitická struktura, popřípadě lamelová struktura a tvrdost materiálu může kolísat mezi 280 až 320 HB. Vytvořením těchto materiálových struktur a úpravou materiálových vlastností, které vedou v některých oblastech k nižší tvrdosti materiálu, se ve značné míře odstraní nebezpečí vzniku trhlinek nebo lomů materiálu. Ve střední oblasti 131 patky 13 je naproti tomu vytvořeno pásmo se zvýšenou pevností materiálu a se zvýšenou tvrdostí, která dosahuje hodnot mezi 300 až 350 HB nebo i vyšších. Toto rozdělení mechanických vlastností materiálu v průřezu válcovaného profilu, zejména kolejnice 1, zajištuje podle dosud provede16 ných zkoušek vysokou stabilitu a výhodnou dlouhou životnost, zejména za zhoršených provozních podmínek.As shown in FIG. 2, the rail 1 according to the invention has three regions of different material structure or hardness, the transitions between the regions being continuous. On the head 11 of the rail 1 there is a finely pearlitic region 111 with a Brinell hardness of between 340 and 390 HB, or up to 425 HB, which passes downward into a second lower region 112 with a lower hardness of between 300 and 340 HB. In the downstream web 12 of the rail 1, which must have high toughness for practical use, the corresponding hardness value is adjusted up to 3 20 HB. In the foot 13 of the rail 1, a coarser pearlitic structure or lamella structure is formed in the edge regions 132 as in the web 12, and the material hardness can vary between 280 to 320 HB. By creating these material structures and modifying the material properties, which in some areas lead to lower material hardness, the risk of material cracks or fractures is largely eliminated. In the central region 131 of the shoe 13, on the other hand, a zone with increased material strength and an increased hardness is obtained which reaches values between 300 and 350 HB or even higher. This distribution of the mechanical properties of the material in the cross-section of the rolled section, in particular of the rail 1, ensures, according to the tests carried out so far, a high stability and an advantageous long service life, especially under deteriorated operating conditions.

Claims

PATENT CLAIMS

A method of heat treating profiled rolled material, in particular rails for railways and street tracks, with increased heat dissipation from portions of surface areas while cooling from the gamma region of the iron-based base material, wherein at least one desired cross-sectional region of the profile , the material is transformed into a finely pearlitic structure of increased strength, in particular increased abrasion resistance, and increased hardness, and possibly reduced, and in particular substantially eliminates the deformations and deflections caused by the thermal conduction of the rolled material, especially the rail, in a direction perpendicular on the longitudinal axis when cooling to ambient temperature, in particular after the material structure has been transformed into at least one more intensively cooled cross-sectional area of the rolled material, to achieve increased strength and fatigue limit at alternating stresses A bend, characterized in that the rolled material, in particular the rail, with an average temperature of not more than 1100 ° C, in particular not more than 900 ° C, but at least 750 ° C, which has been formed in a straight shape in its longitudinal direction is displaced in its straight shape in the transverse direction and maintained in the end position of this displacement, wherein in the first cooling operation for cooling the rolled material, especially the rail, the material is allowed to cool in a balanced manner to a temperature below 860 ° C, particularly below 820 ° C, in particular higher by 5 to 120 ° C than the Ar ₃ -alloy temperature, with the same local cooling intensity, in particular by radiating into the surrounding non-moving air, whereupon heat is extracted from the rolled material in the second phase locally the same, but different in cross-section in the circumferential direction, and the cooling intensity is in at least one region on the periphery of the profiled rolled material it increases and at least one higher cooling intensity is increased

- 18 operate in at least one region with a larger ratio of cross-sectional area to its periphery, possibly with a larger volume of surface area, optionally with a higher mass concentration, and / or in each region with higher local rolling temperature, in particular rail; such an increased cooling rate is brought to the structure transformation temperature, which creates cooling conditions for the finely pearlitic martensite-free structure, and in a further cooling operation, the rolled metal is cooled to ambient temperature with the same local cooling intensity, e.g. .

'

Method according to claim 1, characterized in that the heat treatment is carried out after hot rolling of the rolled material with a degree of deformation of from 1.8 to 8%, in particular from 2 to 5%, at the last pass through the rolling mill at a temperature of at least 770 ° C. and at most 1050 ° C from the hot forming temperature of the rolled material.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that in the second cooling phase the cooling intensity is increased in at least two regions on the periphery of the profiled rolled material.

Method according to at least one of Claims 1 to 3, characterized in that the part of the profiled rolled material having the greatest concentration of mass, in particular the rail head, is cooled by the immersion process or by cooling by immersion in the cooling liquid. At least one portion of the rolled material, adapted for more intense cooling and having a lower mass concentration, for example rail foot, removes heat by means of lower cooling intensity, for example by compressed air or by spraying air / water mixtures.

Method according to at least one of Claims 1 to 4, characterized in that the cooling intensity, in particular the composition of the coolant for immersion cooling, is adjusted so as to achieve cooling in the temperature range from 800 ° C to 450 ° C the surface areas of the submerged portion at a rate of 1.6 to 2.4 ° C per second, in particular at a rate of 2.0 ° C per second.

Method according to at least one of Claims 1 to 5, characterized in that, in the case of a rolled bar with a T-shaped section, for example at the foot of a rail, the zone or surface opposite the profile web is cooled by greater intensity, in particular compressed air or mixture. air and water.

Method according to at least one of Claims 1 to 6, characterized in that the surface area of the rolled profile bar, opposite to its web and cooled with greater intensity, is formed substantially symmetrically with respect to the web and bounded from the sides.

Method according to at least one of claims 1 to 7, in particular according to claim 7, characterized in that an increase in the cooling intensity is prevented as a function of the profile mass of the profile or in the profile regions of the profiled rolled distant from and / or protected against excessive heat consumption or at least briefly heating up the areas.

Method according to at least one of Claims 1 to 8, characterized in that the cooling intensity is adjusted on the surface of the rolled material, in particular the rail, in such a way that the regions in which the gamma structure is transformed during cooling are parallel. / or parallel to the neutral plane, in particular concentrically with the center of gravity or the center of gravity of the cross-sectional area.

Method according to at least one of Claims 1 to 9, characterized in that the bar stock, of which a portion of its cross-section is immersed in the cooling fluid inside the immersion tank, is displaced in its longitudinal direction relative to the tank during cooling. cooling agent, optionally relative to the immersion tank.

Method according to at least one of Claims 1 to 10, characterized in that the rod is subjected to vibrations or vibrations at least when part of the cross-section of the rod is immersed in the coolant.

Apparatus for carrying out a method of heat treatment of profiled rolled metal, in particular rails for railways and street tracks, with increased heat dissipation from parts of the surface during cooling from the gamma region of the iron-based base material, in particular for carrying out the method according to at least one of claims 1 to 11 consisting essentially of at least one standby position (A) for rails (1) or other rolled metal, provided on a roller conveyor (21) and provided with a positioning device for adjusting the position of the rolled material, a cooling zone (B) for processing the material by cooling higher intensity partial heat dissipating means from the surface of the rolled material (1) and the aftercooling region (C) for cooling the rolled material (1) to ambient temperature, and also transverse displacement, holding and handling devices, characterized in that the roller In the standby position (A), the metal conveyor (21) is provided with a positioning device for the rolled material (1) and aligning elements (22, 23) for straightening and coaxial alignment of the profiled rolled material (1) during their plastic forming. of cylindrical material (1) substantially perpendicular to its longitudinal axis from a standby position (A) to a cooling zone (B) in which cooling is carried out, and in the cooling zone (B) there is a device for curing the rolled material, in particular (1), coolant (37) in immersion tank (38) with retaining elements (24) and handling devices and adjustable auxiliary cooling device (3) for intensively cooling at least one other area of rolled material, in particular foot (13) rails (1) ), and the aftercooling region (C) comprises a rolled storage surface (25) material (1) for cooling it to ambient temperature.

Device according to claim 12, characterized in that the additional cooling device (3) is adjustable to the rolled material (1) and its cooling intensity is adjustable.

Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the additional cooling device (3) comprises elements for generating a local coolant spray stream (31) that is substantially uninterrupted in the longitudinal or axial direction of the rolled material (1), and in the transverse direction, it is limited and optionally means (34) for preventing enhanced heat dissipation from surfaces adjacent to the at least one cooled surface.

Device according to at least one of Claims 12 to 14, characterized in that the additional cooling device (3) is designed as an air or spray cooling device.

Device according to at least one of Claims 12 to 15, characterized in that the rolled material (1) is embedded in the coolant (37) movably in the longitudinal direction relative to the immersion tank (38) or relative to the additional cooling device (3). .

Apparatus according to at least one of Claims 12 to 16, characterized in that means for actuating the coolant (37) to swirl and / or to cause vibration are provided on the immersion tank (38) and / or in the coolant (37). .

Profiled rolled metal, in particular rails (1) for railways or street tracks, consisting of a head (11) with an at least partially finely pearlitic structure (111), a rail foot (13) and a web (12) between the rail head (11) and foot (13), manufactured by a method according to at least one of claims 1 to 11, in particular in a device according to at least one of claims 12 to 17, characterized in that the rail (I) has a cross-section in its upper part (111) in the head region ( II) high hardness of the material and this hardness value is reduced in the lower region (112) of the head (13), in the web (12) and in the edge portions (132) of the foot (13) of the rail (1) The surface hardness of the material (13) is increased.

Profiled rolled metal according to claim 18, characterized in that the hardness values of the material are adjusted symmetrically with respect to the major axis of the cross-section of the rolled metal, or symmetrically with the vertical axis of the cross-section of the rail (1).