CZ283571B6 - Způsob tepelného zpracování kolejnic - Google Patents

Abstract

Tepelné zpracování spočívá v ochlazování kolejnic z teplot nad 720 .sup.o.n.C, v chladícím prostředku obsahujícím přísadu syntetického chladícího prostředku po takovou dobu, že po vytažení ponořených částí kolejnic je teplota povrchu mezi 450 .sup.o.n.C a 550 .sup.o.n.C bez vyrovnání teplot v celém průřezu.ŕ

Description

Způsob tepelného zpracování kolejnice

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování kolejnice, zejména hlavy kolejnice, při němž se nejdříve kolejnice ohřeje na 720 °C a poté se ochlazuje v chladicím prostředku obsahujícím syntetické chladicí přísady.

Dosavadní stav techniky

V patentovém spisu EP č. 88 746 je popsán známý způsob tepelného zpracování kolejnice, při němž se do chladicího prostředku přidávají syntetické chladicí přísady, zejména polyglykoly, v rozmezí od 20 do 50 hmotn. %. Přidání syntetické chladicí přísady zaručuje hlavně zrovnoměmění podmínek ochlazování kolejnice při dodržení snížené rychlosti ochlazování. Syntetické chladicí přísady pro ochlazování se v technice obvykle používají tam, kde je požadováno dodržení minimální rychlosti ochlazování pro vytvoření martenzitické struktury. Cílem takového ochlazování je prokalit maximální průřez předmětu a u předmětů, které mají rozdílné průřezy zcela prokalit i oblasti s menším průřezem. U takových ochlazování se může ponechat předmět až do vyrovnání teplot v chladicím prostředku, případně v kalicí lázni.

Vlivem tepelného zpracování kolejnice je při použití syntetických chladicích přísad urychleno ochlazování kolejnice, při němž je zakalení stojiny kolejnice nežádoucí. Při tomto ochlazování je požadováno jemné perlitování, při němž je nutné dodržet maximální rychlost ochlazování.

Nevýhodou výše uvedeného ochlazování je to, že při nastavení optimální rychlosti ochlazování v hlavě kolejnice, která umožňuje vytvořené jemné perlitické struktury bez martenzitu a perlitu, je rychlost ochlazování pro podstatně slabší stojinu kolejnice příliš vysoká.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny způsobem tepelného zpracování kolejnice, zejména hlavy kolejnice, při němž se kolejnice nejdříve ohřeje na teplotu nad 720 °C a poté se ochlazuje v chladicím prostředku, obsahujícím syntetické chladicí přísady, jehož podstata spočívá v tom, že kolejnice se z chladicího prostředku vytahuje nejdříve při přechodu chladicího prostředku z jemného vření do fáze varu, který je určen množstvím syntetických chladicích přísad, zejména glykolů a polyglykolů, a který probíhá při teplotě chladicího prostředku mezi 35 až 55 °C a při povrchové teplotě ponořených částí kolejnice mezi 450 až 550 °C, aniž je povrchová teplota po celém průřezu kolejnice vyrovnána.

Podle výhodného provedení se neponořená část kolejnice, tvořená patou kolejnice ochlazuje stlačeným vzduchem a/nebo směsí vody a vzduchu.

Podle dalšího výhodného provedení je kolejnice vytvořena z oceli s obsahem 0,55 až 0,85 % uhlíku C, 0,01 až 1,2 % křemíku Si, 0,5 až 3,5 % manganu Mn, 0,01 až 1,0 % chrómu Cr, zbytek železo Fe a obvy klé nečistoty.

Výhoda způsobu tepelného zpracování kolejnice podle vynálezu spočívá v tom, že vytažení ponořené kolejnice, případně hlavy kolejnice se provádí před tím, než dojde k celkovému vyrovnání teplot v průřezu kolejnice, čímž se zabrání nežádoucímu kalení stojiny kolejnice, zatímco hlava kolejnice má požadovanou tvrdost, případně požadované rozdílné rozložení tvrdosti.

- 1 CZ 283571 B6

Další výhodou je to, že při způsobu tepelného zpracování kolejnice jsou dodrženy optimální rychlosti ochlazování pro hlavu kolejnice.

Další výhodou je to, že správnou koncentrací syntetické chladicí přísady a určením okamžiku vytažení kolejnice z chladicího prostředku při přechodu z jemného vření do fáze varu, je určena struktura kolejnice a optimální výsledky i při rozdílných profilech kolejnice.

Přehled obrázků na vý kresech

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů, na nichž znázorňuje obr. 1 rozdílné rozložení tvrdostí v průřezu kolejnice a obr. 2 diagram rozdělení tvrdosti v závislosti na vzdálenosti od středu jízdní plochy směrem ke stojině kolejnice.

Příklady provedení vynálezu

Při způsobu tepelného zpracování kolejnice se kolejnice nejdříve ohřeje na teplotu cca 820 °C. Poté se alespoň hlava kolejnice ponoří do chladicího prostředku, který obsahuje syntetické chladicí přísady. Vytažení kolejnice z chladicího prostředku se provede v okamžiku, kdy ponořené části kolejnice dosáhnou povrchové teploty od 450 do 550 °C, bez vyrovnání povrchových teplot po celém průřezu kolejnice, čímž je zajištěno, že vytažení je dostatečně včasné, aby se bezpečně vyloučilo vytvoření zakalené struktury ve stojině kolejnice. Pokud by se totiž čekalo na vyrovnání povrchových teplot v celém průřezu kolejnice, došlo by s jistotou k nežádoucímu zakalení ve stojině kolejnice. Okamžik vytažení kolejnice z chladicího prostředku bude dále podrobně popsán.

Hlava kolejnice se ponoří například do hloubky asi 37 mm chladicího prostředku a při teplotě 35 °C chladicího prostředku se ochladí povrch ponořené kolejnice na povrchovou teplotu 505.°C za 150 s. Při této povrchové teplotě se kolejnice vytáhne z chladicího prostředku, aniž je povrchová teplota po celém průřezu kolejnice, případně hlavy, kolejnice vyrovnána. Tímto způsobem ochlazování kolejnice profilu UIC 60 je dosaženo tvrdosti, která je po celém průřezu kolejnice rozdílná. Toto rozdílné rozložení tvrdosti je znázorněno na obr. 1. z něhož je patrné, že hlava kolejnice má vyšší hodnoty tvrdosti než stojina kolejnice a pata kolejnice.

Pro stanovení kriteria včasného vytažení kolejnice a dosažení její povrchové teploty mezi 450 až 550 °C se použije syntetická chladicí přísada, která zabezpečí, že rychlost ochlazování v hlavě kolejnice je dostatečně nízká, čímž se bezpečně zabrání zakalení stojiny. Použitím syntetické chladicí přísady se zajistí snížená rychlost ochlazování kolejnice, která je však dostatečně vysoká, aby zaručila vytvoření vysoce jemně perlitické struktury v hlavě kolejnice. Chladicí syntetické přísady mohou být tvořeny například glykoly a polyglykoly v takovém optimálním rozsahu, aby při povrchové teplotě asi 500 °C ponořené kolejnice a teplotě chladicího prostředku 35 až 55 °C vznikl přechod z jemného vření do fáze varu.

Tento přechod tak určuje požadovaný okamžik pro vytažení kolejnice z chladicího prostředku. Optimální rozsah chladicích syntetických přísad rovněž zajistí neměnné a optimální výsledky, jak pro hlavu kolejnice, tak pro stojinu kolejnice. Při teplotě varu chladicího prostředku nejsou ještě hlouběji položené oblasti povrchu kolejnice přeměněné na perlit. Až do teploty varu probíhá relativně pomalé ochlazování kolejnice v porovnání s ochlazováním kolejnice v chladicím prostředku bez sy ntetických chladicích přísad. Od bodu varu ry chle narůstá rychlost ochlazování, takže bod varu signalizuje relativné charakteristickou hranici pro přechod od relativně pomalého ochlazování k relativně rychlému ochlazování kolejnice v chladicím prostředku. Při dosažení teploty varu nebo krátce po dosažení teploty varu se musí kolejnice z chladicího prostředku vytáhnout, aby se zabránilo nadměrně rychlému ochlazování kolejnice.

- 2 CZ 283571 B6

Při nastavení jemného vření pomocí syntetických chladicích přísad se v hlavě kolejnice dosáhne optimálního tvoření perlitu až do hloubky asi 20 až 25 mm. Vytažení kolejnice krátce po dosažení teploty varu zabezpečuje, že hlouběji ležící oblasti se nadále ještě mění na perlit. Když se kolejnice po dosažení jemného vření ponechá i nadále v chladicím prostředku, dojde vlivem nastávajícího rychlejšího ochlazování k tvorbě martenzitu. Po vytažení kolejnice z chladicího prostředku může být kolejnice dále přiměřeně dosti pomalu ochlazována, aby se zajistila úplná tvorba perlitu, což by se po dosažení varu již nedalo v chladicím prostředku zajistit ani podstatně rychlejším ochlazováním kolejnice. Tato vyšší rychlost ochlazování kolejnice v chladicím prostředku by měla navíc za následek, že by se především prokalil menší průřez a došlo by k nežádoucímu tvoření martenzitu, čímž by se přirozeně zvýšilo nebezpečí lomu.

Pro způsob tepelného zpracování kolejnice podle vynálezu je tedy podstatná volba vhodného množství syntetické chladicí přísady v chladicím prostředku a exaktní stanovení okamžiku, ve kterém musí dojít k vytažení ponořených částí kolejnice z chladicího prostředku, aby nedošlo k nežádoucímu zakalení jiných částí kolejnice. Podíl syntetický ch chladicích přísad v chladicím prostředku tak určuje okamžik přechodu jemného vření na fázi varu, přičemž nastavení koncentrace musí probíhat tak, aby fáze varu byla dosažena až v poslední fázi ochlazování kolejnice před jejím vytažením z chladicího prostředku, čímž je zajištěno rovnoměrné ochlazování kolejnice. Nastavená koncentrace musí být kontrolována regulačním systémem a držena na konstantní hodnotě, aby bylo zajištěno, že v průběhu ochlazování kolejnice tato koncentrace, která je podstatná pro určení včasného vytažení kolejnice z chladicího prostředku, nepodléhala výkyvům. Totéž však platí i pro teplotu chladicího prostředku.

Cirkulace chladicího prostředku musí být konstantní. Náběžná rychlost chladicího prostředku na kolejnici, která se má chladit, musí být v tomto případě po celé délce kolejnice a po celou dobu ochlazování pokud možno konstantní. U způsobu tepelného ochlazování kolejnice podle vynálezu postačuje pouze částečné ponoření kolejnice a dodržení optimální kombinace mezi teplotou chladicího prostředku a dobou ponoření. Kolejnice má na konci ochlazování povrchovou teplotu mezi 450 °C až 550 °C a nedochází u ní k vyrovnání povrchové teploty po celém jejím průřezu.

Během částečného ponoření kolejnice, při ponoření pouze její hlavy se může postupovat tak, že se pata kolejnice ochlazuje stlačeným vzduchem a/nebo směsí vody a vzduchu. Navržený způsob tepelného zpracování kolejnice se používá zejména pro oceli s obsahem 0,65 až 0.85 % uhlíku C, 0,01 až 1,2 % křemíku Si. 0,5 až 3,5 % manganu Mn, 0,01 až 1,0 % chrómu Cr, zbytek železo Fe a obvyklé nečistoty.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob tepelného zpracování kolejnice zejména hlavy kolejnice, při němž se kolejnice nejdříve ohřeje na teplotu nad 720 °C a poté se ochlazuje v chladicím prostředku, obsahujícím syntetické chladicí přísady, vyznačující se tím, že kolejnice se z chladicího prostředku vytahuje nejdříve při přechodu chladicího prostředku z jemného vření do fáze varu, který je určen množstvím syntetických chladicích přísad, zejména glykolů a polyglykolů, a který probíhá při teplotě chladicího prostředku mezi 35 až 55 °C a při povrchové teplotě ponořených částí kolejnice mezi 450 až 550 °C, aniž je povrchová teplota po celém průřezu kolejnice vyrovnána.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že neponořená část kolejnice, tvořená patou kolejnice, se ochlazuje stlačeným vzduchem a/nebo směsí vody a vzduchu.
3. 3. Způsob podle některého z nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že kolejnice je 5 vytvořena z oceli s obsahem 0,65 až 0,85 % uhlíku C, 0,01 až 1,2 % křemíku Si, 0,5 až 3,5 % manganu Mn, 0,01 až 1,0 % chrómu Cr, zbytek železo Fe a obvyklé nečistoty.