CZ292245B6 - Způsob tepelného zpracování ocelové kolejnice - Google Patents

Způsob tepelného zpracování ocelové kolejnice Download PDF

Info

Publication number
CZ292245B6
CZ292245B6 CZ19962726A CZ272696A CZ292245B6 CZ 292245 B6 CZ292245 B6 CZ 292245B6 CZ 19962726 A CZ19962726 A CZ 19962726A CZ 272696 A CZ272696 A CZ 272696A CZ 292245 B6 CZ292245 B6 CZ 292245B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
rail
section
cross
temperature
head
Prior art date
Application number
CZ19962726A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ272696A3 (en
Inventor
Jean-Luc Perrin
Original Assignee
Sogerail/Société Anonyme/
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sogerail/Société Anonyme/ filed Critical Sogerail/Société Anonyme/
Publication of CZ272696A3 publication Critical patent/CZ272696A3/cs
Publication of CZ292245B6 publication Critical patent/CZ292245B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/04Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34Methods of heating
    • C21D1/42Induction heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/009Pearlite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/04Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
    • C21D9/06Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails with diminished tendency to become wavy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Zp sob tepeln ho zpracov n ocelov kolejnice (1) typu obsahuj c hlavu (2), stojinu (3) a p° rubu (4), se vyzna uje t m, e ka d² pr °ez kolejnice (1) se p°edeh° v , postupn nebo sou asn , nad teplotu konce metalurgick p°em ny oceli p°i oh°evu, z n je kolejnice vyrobena, tak e sou asn nebo postupn za sebou m ocel v ka d m pr °ezu kolejnice (1) rovnom rn homogenn austenitickou strukturu, p°i em pr °ezov st kolejnice (1), odpov daj c hlav (2), se postupn nebo sou asn p°eh° v tak, e pr m rn teplota uveden sti ka d ho pr °ezu kolejnice (1) je v tÜ o nejm n 40 .degree.C ne pr m rn teplota sti stejn ho pr °ezu kolejnice (1) odpov daj c p° rub (4), ani by se vÜak p°ekro ila teplota 1050 .degree.C a s v²hodou 1000 .degree.C, p°i em ka d² pr °ez kolejnice (1) se chlad postupn nebo sou asn pod teplotu konce chladic p°em ny oceli, z n je vyrobena kolejnice, k z sk n jemn perlitick struktury po cel m pr °ezu kolejnice (1), a ka d² pr °ez kolejnice (1) se pop° pad nech sou asn nebo postupn chladnout na teplotu m stnosti.\

Description

Způsob tepelného zpracování ocelové kolejnice
Oblast techniky
Vynález se týká výroby železniční kolejnice vyrobené z vysokouhlíkové nebo slabě legované oceli.
Dosavadní stav techniky
Železniční kolejnice je dlouhý válcovaný výrobek, který je profilován tak, že má hlavu, na níž pojíždějí železniční kola přírubu určenou k upevnění kolejnice na zem prostřednictvím pražců, a stojinu, která připojuje hlavu k přírubě. Hlava má být velmi tvrdá, aby odolávala opotřebení vyvolávanému dotykem kol. Stěna a příruba musí mít dostatečnou mechanickou pevnost, aby zajistily náležitou podporu hlavy. Sestava musí být přímá, alespoň předtím, než se kolejnic pokládá, aby se zajistila dobrá jízdní kvalita. Kolejnice je zpravidla vystavena zbytkovým vnitřním pnutím, jejichž rozdělení je velmi důležité pro bezpečnost v podmínkách křehkého lomu. Jsou různé třídy kolejnic, které se odlišují zejména tvrdostí povrchu stojiny a příruby a rozdělením zbytkových vnitřních pnutí. Tyto různé vlastnosti jsou stanoveny míru pro výrobu kolejnic určených pro nesení vlaků různé váhy a různé rychlosti.
Aby se vyrobila kolejnice určená pro nesení těžkých nebo rychlých vlaků, používá se vysokouhlíková, popřípadě slabě legovaná eutektoidní ocel, jejíž chemické složení obsahuje hmotnostní podíly, jak je definováno normou 860-0 Mezinárodní železniční unie, až 0,82 % uhlíku, až 1,70 % manganu, až 0,9 % křemíku, až 1,3 % chrómu, popřípadě přísad ke zjemnění zrna, přičemž zbytek je železo a nečistoty vznikající z výroby. Kolejnice se získává válcování polotovaru po kterém následuje částečné nebo plné tepelné zpracován a popřípadě rovnání. Tepelné zpracování je určeno k tomu aby dodalo alespoň hlavě velmi tvrdou jemnou perlitickou strukturu.
Podle prvního postupu se po válcování a chlazení hlava částečně austenitizuje zahříváním na přibližně 900 °C a poté se chladí foukáním vzduchu nebo rozstřikováním vody. Tento postup má dvojnásobný nedostatek v tom, že vytváří slabé oblasti v pásmech zahřívaných mezi teplotami přeměny Ací aAc3, a především vyvolává velmi značnou deformaci kolejnice, což vyžaduje rovnání, které vyvolává zbytková napětí, značně nepříznivá z hlediska chování kolejnice za provozu.
Aby se odstranily tyto nedostatky, bylo navrženo, zejména ve francouzské patentové přihlášce FR 2 603 306, doplňovat tepelné zpracování hlavy současným částečným tepelným zpracováním příruby, takže deformace vyvolávané tepelným zpracováním příruby vyváží deformace vyvolané tepelným zpracováním hlavy. Není již potom zapotřebí narovnávat kolejnici. Při tomto postupu však není zpracovávána stojina a spojovací oblasti mezi stojinou a hlavou na jedné straně a stojina a příruba na druhé straně se stanou křehkými, protože jsou nutně podrobovány zahřívání mezi teplotami přeměny Acj a Ac3, což změkčuje kov.
Podle jiného postupu, popsaného zejména ve francouzském patentovém spisu FR 2 109 121, se kolejnice zpracovává v celé své tloušťce pro získání velmi tvrdé jemné perlitické struktuiy zrychleným chlazením buď po homogenní austenitizaci zpožděným ohřevem, nebo přímo v teple používaném ve válcovacím procesu. Takto získaná kolejnice má homogenní strukturu a nemá slabé oblasti ve stojině nebo ve spoji mezi stojinou a hlavou nebo přírubou. Během použití tohoto postupu však bylo pozorováno, že kolejnice se deformuje tepelným zpracováním, i když je homogenní, a proto v prvé řadě vyvážená, je zapotřebí vykonávat rovnání. Toto rovnání vyvolává zbytková napětí, která oslabují stojinu kolejnice.
-1 CZ 292245 B6
Zbytková napětí vyvolaná nadměrným rovnáním oslabují kolejnici podporou šíření podélných trhlin, protože tato napětí mají sklon k otevírání těchto trhlin. Aby se zhodnotila citlivost stojiny kolejnice na šíření trhlin, provádí se zkouška, spočívající ve vytváření vrubu na jednom konci 5 kolejnice při použití řezu pilou a měření vzájemného oddělování okrajů vrubu. Když je vzdálenost okrajů vrubu větší, než je tloušťka řezu pilou, mají zbytková napětí sklon k usnadňování šíření trhlin. Jinak zbytková napětí vzdorují šíření a dokonce i iniciaci tvorby trhlin.
Vynález si klade za úkol odstranit uvedené nevýhody a navrhnout způsob výroby kolejnice 10 vyrobené zeutektoidní uhlíkové nebo slabě legované oceli, který by vedl k jemně perlitické struktuře v celém průřezu kolejnice a rozdělení zbytkových napětí, které by mělo sklon ke vzdorování šíření podélných trhlin ve stěně kolejnice.
Podstata vynálezu
Podstatou vynálezu je způsob tepelného zpracování ocelové kolejnice typu, obsahující hlavu, stojinu a přírubu, který se vyznačuje tím, že se kolejnice předehřívá v každém jejím průřezu, postupně po délce kolejnice nebo najednou v celé délce kolejnice, nad teplotu konce ohřevové 20 metalurgické přeměny oceli, z níž je kolejnice vyrobena, takže ocel získá, postupně za sebou nebo najednou v celé délce kolejnice, v každém průřezu kolejnice rovnoměrně homogenní austenitickou strukturu, načež se průřezová část kolejnice, odpovídající hlavě, postupně nebo najednou v celé délce kolejnice přehřívá tak, že průměrná teplota uvedené části každého průřezu kolejnice je větší o nejméně 40 °C než průměrná teplota části stejného průřezu kolejnice 25 odpovídající přírubě, aniž by se však překročila teplota 1050 °C a s výhodou 1000 °C, načež se kolejnice chladí v každém jejím průřezu, postupně po délce kolejnice nebo najednou v celé délce kolejnice, pod teplotu konce chladicí přeměny oceli, z níž je vyrobena kolejnice, k získání jemné perlitické struktury po celém průřezu kolejnice, a nechá se popřípadě vychladnout na teplotu okolí (místnosti), postupně po délce kolejnice nebo najednou v celé délce kolejnice.
S výhodou je na konci předehřívání v každém bodě v každém průřezu kolejnice teplota vyšší o 100 °C než je teplota přeměny Ac3, přičemž Ac3 je teplota přeměny oceli, z níž je kolejnice vyrobena, při pomalém ohřevu.
Na konci přídavného ohřevu pro přehřívání části odpovídající hlavě je průměrná teplota části průřezu kolejnice, odpovídající hlavě, o nejméně 80 °C vyšší, než je průměrná teplota části průřezu, odpovídající přírubě.
Je výhodné, aby předehřívání každého průřezu kolejnice trvalo nejméně 4 minuty. Předehřívání 40 může zahrnovat prostřídaný sled částečných a homogenizačních předehřevů, k získání co možná nejhomogennějšího rozdělení teploty v každém průřezu kolejnice na konci předehřívání.
Je výhodné, aby během chlazení při přechodu na 700 °C byla tychlost chlazení, měřená v povrchové vrstvě kolejnice, menší než 10°C/s, a popřípadě aby byla rychlost chlazení povrchové 45 vrstvy stojiny a příruby kolejnice při přechodu na teplotu 700 °C menší než 5 °C/s.
Na konci chlazení je s výhodou teplota v povrchové vrstvě hlavy kolejnice menší nebo rovná 400 °C.
Tepelné zpracování kolejnice se může provádět plynulým posunem kolejnice postupně za sebou předehřívacím prostředkem, přehřívacím prostředkem a chladicím prostředkem.
-2CZ 292245 B6
Předehřívací prostředek může být indukční ohřevový prostředek pracující při frekvenci větší nebo rovné 2000 Hz a může obsahovat více ohřevových pásem, oddělovaných vyrovnávacími pásmy.
Přehřívací prostředek může být indukční ohřevový prostředek, pracující při frekvenci větší nebo rovné 1000 Hz.
Chladicí prostředek podle výhodného provedení sestává z nejméně dvou a s výhodou více trubek, rovnoběžných s kolejnicí, které jsou opatřeny větším počtem trysek, způsobilých foukání vzduchu nebo mlhy, přičemž trysky mohou být ovládány nezávisle na sobě nebo ve skupinách.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, na kterých znázorňuje obr. 1 perspektivní pohled na kolejnici, pohybující se zařízením pro tepelné zpracování, a obr. 2 průběh změny teploty v různých bodech v úseku kolejnice jako funkce času během tepelného zpracování v příkladném provedení vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Kolejnice 1, získaná válcováním za tepla polotovaru z eutektoidní uhlíkové nebo slabě legované oceli, jejíž chemické složení obsahuje hmotnostní podíly, jak je definováno normou 860 Mezinárodní železniční unie, až 0,82 % uhlíku, až 1,70 manganu, až 0,9 % křemíku, až 1,3 % chrómu, popřípadě přísady ke zjemnění zrna, přičemž zbytek je železo a nečistoty vznikající z výroby, má hlavu 2, stojinu 3 a přírubu 4. Po válcování se kolejnice 1 chladí na okolní teplotu a poté se tepelně zpracovává, aby sejí dodaly konečné pracovní vlastnosti. Tepelné zpracovávání se provádí například tím, že se kolejnice nechá procházet kontinuálním tepelně zpracovávacím zařízením 5 znázorněným na obr. 1. Účelem tohoto tepelného zpracování je dodat kolejnici velmi tvrdou jemnou perlitovou strukturu, především v hlavě, ale také v tloušťce kolejnice. Dalším jejím účelem je vyvinout v kolejnici zbytková napětí, která vzdorují šíření podélných štěrbin ve stojině.
Zařízení 5 pro tepelné zpracování obsahuje, zejména na vstupu a výstupu, vodicí válečky 6, a postupně za sebou prostředek 7 pro předehřev celého profilu kolejnice 1, přehřívací prostředek 8 pro doplňkový ohřev hlavy 2, a prostředek 9 pro zrychlené chlazení celého průřezu kolejnice 1.
Předehřívací prostředek 7 sestává z nejméně jedné indukční ohřívací cívky 10. napájené střídavým elektrickým proudem frekvence s výhodou větší nebo rovné 2000 Hz, následovaným volným prostorem 11. Ohřevový prostředek tak zahrnuje prostřídaný sled ohřevových pásem, odpovídajících cívkám 10, a vyrovnávacích pásem, odpovídajících volným prostorům Π.· Cívky jsou připojeny k elektrickým napájecím prostředkům, které jsou samy o sobě známé a nejsou znázorněné. Může jimi procházet proud chladicí vody podle pravidel známých v oboru.
Přehřívací prostředek 8 sestává z induktoru 12 ve tvaru písmene U, uspořádaného v podélném směru nad kolejnicí a napájený v podstatě známým způsobem střídavým elektrickým proudem, jehož frekvence je s výhodou větší nebo rovná 1000 Hz. Před induktorem 12 předchází a po induktoru následují vodicí válečky 13.
Prostředek 9 pro zrychlené chlazení sestává z nejméně jedné horní trubky 14, uspořádané podélně nad průchozí trasou hlavy kolejnice, a dolní trubky 15, uspořádané podélně pod průchozí trasou příruby kolejnice, a s výhodou více trubek 16. uspořádaných v podélném směru po obou stranách průchozí trasy stojiny kolejnice. Každá trubka 14, 15, 16 je opatřena větším
-3 CZ 292245 B6 počtem trysek 17. které mohou foukat vzduch nebo mlhu. Trysky mohou být řízeny nezávisle na sobě nebo ve skupinách, čímž se umožní nezávislé modulování síly a trvání chlazení na hlavě, stojině a přírubě.
Po provádění tepelného zpracování kolejnice 1 se kolejnice pohybuje zařízením 5 pro tepelné zpracování ve směru šipky tak, že každý příčný průřez kolejnice, obsahující hlavovou část, stojinovou část a přírubovou část, postupně prochází předehřívacím prostředkem 7, přehřívacím prostředkem 8 pro doplňkový ohřev a chladicím prostředkem 9 pro zrychlené chlazení.
Při průchodu zařízením 5 pro tepelné zpracování podléhá každá kolejnice tepelnému cyklu typu znázorněného na obr. 2, kde čas je vynesen na vodorovné ose a teplota je vynesena na svislé ose, přičemž graf znázorňuje její průběh během tepelného cyklu. Na tomto obrázku znázorňuje křivka 100 průběh teploty v povrchové vrstvě (kůře) příruby a stojiny, křivka 101 znázorňuje průběh teploty v bodech uložených v jádře příruby nebo stojiny, křivka 102 odpovídá povrchové vrstvě hlavy a křivka 103 odpovídá jádru hlavy.
Předpokládáme-li, že v čase t=0 libovolný průřez kolejnice vstupuje do první cívky 10 předehřívacího prostředku 7, může být tepelný cyklus, kterému je vystaven průřez kolejnice v průběhu tepelného zpracování, popsán následovně.
Mezi okamžikem t=0 a časem tb v němž průřez kolejnice opouští první cívku 10, se zahřeje celý profil kolejnice a uvede se na teploty několika set stupňů, například 500 °C až 600 °C. Povrchová vrstva se zahřívá rychleji než vnitřek průřezu, a vzhledem k frekvenci zvolené pro elektrický napájecí proud cívek, se ta část průřezu kolejnice, která odpovídá stojině a přírubě, zahřívá rychleji a uvádí se proto na vyšší teplotu, než část průřezu kolejnice, která odpovídá hlavě.
Mezi časy ti at2 prochází průřez kolejnice prvním vyrovnávacím pásmem 11. v němž není zahříván, takže teploty povrchové vrstvy lehce klesají, zatímco teploty jádra se lehce zvyšují z důvodu difúze tepla uvnitř kolejnice, a v hlavě, jako i ve stojině a v přírubě se teploty jádra blíží teplotám povrchové vrstvy.
Mezi časy t2 a t3 prochází průřez kolejnice druhou předehřívací cívkou 10. která ho zahřívá tak, že uvádí všechny jeho body na teploty vyšší, než je teplota konce austenitizační přeměny ohřevem pro ocel, z níž je kolejnice vyrobena, aby se získala austenitická struktura v celém průřezu kolejnice. Celkový předehřev trvá několik minut, obecně méně než 5 minut, a za těchto podmínek je teplota konce austenitizační přeměny při ohřevu větší o nejméně 100 °C, než je teplota Ac3 konce austenitizační přeměny při pomalém ohřevu. Ze stejných důvodů jako dříve je v čase t3 průměrná teplota stojiny a příruby větší, než je průměrná teplota hlavy.
Mezi časy t3 at, prochází průřez kolejnice druhým vyrovnávacím pásmem 11, a teplota se vyrovnává jednak v části průřezu kolejnice odpovídající hlavě, a jednak v části průřezu kolejnice, odpovídající stojině a přírubě. Aby se dosáhlo velmi stejnorodého austenitu bez potřeby zahřívat kolejnici na příliš vysokou teplotu, která by vedla k nadměrnému zhrubnutí zrna, má být celková doba trvání předehřevu, tj. čas, který uplyne mezi t=0 a tj, s výhodou větší než 4 minuty.
Mezi časy L a t5 prochází průřez kolejnice pod prostředkem 8 pro přehřívání hlavy a ta část průřezu kolejnice, která odpovídá hlavě, se zahřívá tak, že její průměrná teplota dosáhne T2, tj. je větší o nejméně 40 °C, než průměrná teplota Ti té části průřezu kolejnice, která odpovídá stojině a přírubě, ale aniž by přesáhla 1050 °C as výhodou 1000 °C, takže se nevyvolá nadměrné zhrubnutí austenitického zrna.
-4CZ 292245 B6
Mezi časy t5 ate prochází průřez vyrovnávacím pásmem a poté vstupuje do prostředku 9 pro zrychlené chlazení, který opustí v čase t7. Při průchodu prostředkem 9 pro zrychlené chlazení se část průřezu kolejnice, která odpovídá hlavě, ochlazuje při podmínkách definovaných teplotou T3 povrchové vrstvy v čase t7 a rychlostí Vr chlazení při přechodu na 700 °C v povrchové vrstvě. Část průřezu kolejnice, která odpovídá přírubě a stojině, se chladí méně energicky, než část průřezu kolejnice, odpovídající hlavě, takže na výstupu z prostředku 9 pro zrychlené chlazení je jeho průměrná teplota vyšší, než je průměrná teplota části průřezu kolejnice, odpovídající hlavě.
Po okamžiku t7 kolejnice přirozeně chladne na vzduchu při teplotě místnosti. Jelikož teplota povrchové vrstvy té části průřezu kolejnice, která odpovídá hlavě, je podstatně nižší, než je teplota jádra, je na výstupu z prostředku 9 pro zrychlené chlazení pozorován na začátku přirozeného chlazení na vzduchu vzestup teploty povrchové vrstvy, vyplývající z homogenizace teploty v průřezu difúzí vnitřního tepla.
Rychlost chlazení Vr, jakož i teplota T3, se volí tak, aby získaná struktura byla co možná nejtvrdší jemný perlit, beze stop bainitu nebo martenzitu. Za tímto účelem je třeba, aby rychlost chlazení Vr byla co nejvyšší, aniž by však přesáhla rychlost, která umožňuje dosáhnout bainitovou a martenzitovou strukturu, a teplota T3 by měla být dostatečně nízká, ale ne příliš nízká pro to, aby se dokončila perlitická přeměna oceli. Teplota T3 by měla být nižší, než teplota konce přeměny oceli, z níž je kolejnice vyrobena, při chlazení.
Tepelné zpracování může být kompletní perlitické ochlazení, kdy teplota T3 je teplota okolí (místnosti). Tepelné zpracování může být kvazi-izotermní zpracování, přičemž v tomto případě je teplota T3 řádově několik stovek stupňů.
Požadovaná struktura a tvrdost mohou být stejné pro přírubu, stojinu a hlavu, a v tomto případě je průměrná rychlost chlazení části průřezu kolejnice, odpovídající stojině a přírubě, blízká rychlosti u průřezové části, která odpovídá hlavě. Na druhé straně může být požadována menší tvrdost pro stojinu a přírubu než pro hlavu, a v tomto případě se nastaví nižší rychlost chlazení pro část průřezu, odpovídající přírubě a stojině, než pro část průřezu, která odpovídá hlavě. Pro nastavení teploty na konci zrychleného chlazení části průřezu kolejnice, odpovídající stojině a přírubě, může být konečně doba chlazení této části snížena tím, že se neuvádí v činnost trysky uložené proti stojině nebo přírubě kolejnice, které jsou umístěny na výstupní straně zařízení pro zrychlené chlazení.
Konkrétní podmínky zrychleného chlazení by měly být určeny zejména v souladu s odpovídajícími vlastnostmi diagramu přeměny při plynulém chlazení pro ocel, z níž je kolejnice vyrobena. V praxi, a pro oceli, jichž se to týká, by rychlost chlazení Vr této části průřezu kolejnice, která odpovídá hlavě, měla být menší, než 10 °C/s, a s výhodou větší, než 5 °C/s, přičemž průměrná rychlost chlazení této části průřezu kolejnice, odpovídající přírubě a stojině, by měla být menší než 5 °C/s. Rovněž výhodně by teplota T3, při níž povrchová vrstva části průřezu kolejnice opouští prostředek pro zrychlené chlazení, neměla být menší než 400 °C.
Autoři vynálezu zjistili, že se kolejnice během tepelného zpracování deformuje, ale že když je požadováno dosáhnout stejnorodou tvrdost, tj. když se provádí chlazení celého průřezu kolejnice při srovnatelných rychlostech, je kolejnice po návratu na teplotu místnosti málo deformovaná, jestliže průřezová část odpovídající hlavě byla přehřátá o 40 °C až 80 °C vzhledem k průřezové části odpovídající přírubě a stojině. Rovněž zjistili, že po možném lehkém narovnání je stojina vystavena zbytkovým napětím, podporujícím uzavírání trhlin.
Autoři vynálezu rovněž konstatovali, že pro dosažení stejného výsledku by při vytvrzování hlavy více než stěny nebo příruby mělo být přehřívání větší než o 80 °C as výhodou o 100 °C až 200 °C.
-5CZ 292245 B6
V popsaném provedení dochází k předehřevu ve dvou stupních, ale může k němu docházet přímo nebo ve více než dvou stupních.
Příruba má velmi tenké okraje, které přirozeně chladnou během homogenizační fáze velmi rychle. Může tak být účelné provádět doplňkový ohřev průřezové části kolejnice, odpovídající přírubě, například během přídavného ohřevu průřezové části kolejnice, odpovídající hlavě.
Popsané provedení je plynulé tepelné zpracování, při němž jsou různé průřezové úseky kolejnice postupně vystavovány tepelnému zpracování. Toto tepelné zpracování se však může provádět celkovým předehřevem kolejnice, například v peci, a poté přehřátím celé příruby a nakonec chlazením celé kolejnice. V tomto případě se různé průřezové části kolejnice zpracovávají současně.
V prvním příkladě se vyrobila ocelová kolejnice chemického složení s 0,78 hmotn.% uhlíku, 1,04 hmotn.% manganu, 0,44 hmotn.% křemíku, 0,22 hmotn.% chrómu, přičemž zbytek je železo a nečistoty vyplývající z výroby. Na konci předehřevu, který trval 4 minuty 30 sekund, byla průměrná teplota stojiny a příruby 880 °C. Na konci přehřívání byla průměrná teplota hlavy 985 °C. Povrchová vrstva příruby se ochladila rychlostí 9 °C/s na 380 °C. Příruba a stojina se chladily rychlostí 2 °C/s. Po návratu na teplotu okolí (místnosti) byla kolejnice vystavena velmi lehkému rovnání. V celém průřezu měla kolejnice jemnou perlitickou strukturu, přičemž tvrdost hlavy byla 377 HBW a tvrdost stojiny nebo příruby byla 340 HBW. Otevření stojiny, měřené zkouškou řezáním pilou, bylo přibližně -1,2 mm, zatímco pro stejnou kolejnici, zpracovávanou podle stavu techniky, bylo otevření stojiny +2,2 mm.
V druhém příkladě se vyrobila kolejnice s chemickým složením 0,77 hmotn.% uhlíku, 0,91 hmotn.% manganu, 0,66 hmotn.% křemíku, 0,49 hmotn.% chrómu, přičemž zbytek byl železo a nečistoty z výroby. Na konci předehřívání, které trvalo 4 minuty 30 sekund, byla průměrná teplota stojiny a příruby 890 °C. Na konci přehřívání byla průměrná teplota hlavy 940 °C. Povrchová vrstva příruby se ochladila rychlostí 7 °C/s na 350 °C. Příruba a stojina se ochladily rychlostí 6 °C/s. Po návratu na teplotu místnosti měla kolejnice jemnou perlitickou strukturu, přičemž tvrdost hlavy, stojiny a příruby byla 390 HBW. Otevření stojiny, měřené řezem pilou, bylo přibližně -0,9 mm, zatímco pro stejnou kolejnici, zpracovávanou podle stavu techniky, bylo otevření stojiny+2,4 mm.

Claims (13)

PATENTOVÉ NÁROKY
1. Způsob tepelného zpracování ocelové kolejnice (1), typu kolejnice obsahující hlavu (2), stojinu (3) a přírubu (4), vyznačený tím, že se kolejnice (1) předehřívá v každém jejím průřezu, postupně po délce kolejnice nebo najednou v celé délce kolejnice, nad teplotu konce ohřevové metalurgické přeměny oceli, z níž je kolejnice vyrobena, takže ocel získá, postupně za sebou nebo najednou v celé délce kolejnice (1), v každém průřezu kolejnice rovnoměrně homogenní austenitickou strukturu, načež se průřezová část kolejnice (1), odpovídající hlavě (2), postupně nebo najednou v celé délce kolejnice, přehřívá tak, že průměrná teplota uvedené části každého průřezu kolejnice (1) je větší o nejméně 40 °C než průměrná teplota části stejného průřezu kolejnice (1) odpovídající přírubě (4), aniž by se však překročila teplota 1050 °C a s výhodou 1000 °C, načež se kolejnice (1) chladí v každém jejím průřezu, postupně po délce kolejnice nebo najednou v celé délce kolejnice, pod teplotu konce chladicí přeměny oceli, z níž je vyrobena kolejnice, k získání jemné perlitické struktury po celém průřezu kolejnice (1), a
-6CZ 292245 B6 nechá se popřípadě vychladnout na teplotu okolí, postupně po délce kolejnice nebo najednou v celé délce kolejnice.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že na konci předehřívání je v každém bodě v každém průřezu kolejnice (1) teplota vyšší o 100 °C než je teplota přeměny AC3 oceli, z níž je kolejnice vyrobena, při pomalém ohřevu.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že na konci přídavného ohřevu pro přehřívání části odpovídající hlavě (2) je průměrná teplota části průřezu kolejnice (1), odpovídající hlavě (2), o nejméně 80 °C vyšší, než je průměrná teplota části průřezu, odpovídající přírubě (4).
4. Způsob podle kteréhokoli z nároků laž3, vyznačený tím, že předehřívání každého průřezu kolejnice (1) trvá nejméně 4 minuty.
5. Způsob podle nároku 4, vyznačený tím, že předehřívání zahrnuje prostřídaný sled částečných a homogenizačních předehřevú, k získání co možná nejhomogennějšího rozdělení teploty v každém průřezu kolejnice (1) na konci předehřívání.
6. Způsob podle kteréhokoli z nároků laž5, vyznačený tím, že během chlazení při přechodu na 700 °C je rychlost chlazení, měřená v povrchové vrstvě kolejnice (1), menší než 10 °C/s.
7. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že rychlost chlazení povrchové vrstvy stojiny (3) a příruby (4) kolejnice (1) při přechodu na teplotu 700 °C je menší než 5 °C/s.
8. Způsob podle nároku 6 nebo 7, vyznačený tím, že na konci chlazení je teplota v povrchové vrstvě hlavy (2) kolejnice (1) menší nebo rovná 400 °C.
9. Způsob podle kteréhokoli z nároků laž8, vyznačený tím, že tepelné zpracování kolejnice (1) se provádí plynulým posunem kolejnice postupně za sebou předehřívacún prostředkem (7), přehřívacím prostředkem (8) a chladicím prostředkem (9).
10. Způsob podle nároku 9, vyznačený tím, že předehřívací prostředek je indukční ohřevový prostředek pracující při frekvenci větší nebo rovné 2000 Hz.
11. Způsob podle nároku 10, vyznačený tím, že předehřívací prostředek (7) obsahuje více ohřevových pásem, oddělovaných vyrovnávacími pásmy.
12. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 9ažll, vyznačený tím, že přehřívací prostředek (8) je indukční ohřevový prostředek, pracující při frekvenci větší nebo rovné 1000 Hz.
13. Způsob podle kteréhokoli z nároků 9ažl2, vyznačený tím, že chladicí prostředek (9) sestává z nejméně dvou a s výhodou více trubek (14, 15, 16), rovnoběžných s kolejnicí, které jsou opatřeny větším počtem trysek (17), pro foukání vzduchu nebo mlhy, přičemž trysky (17) mohou být ovládány nezávisle na sobě nebo ve skupinách.
CZ19962726A 1995-09-20 1996-09-17 Způsob tepelného zpracování ocelové kolejnice CZ292245B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9510986A FR2738843B1 (fr) 1995-09-20 1995-09-20 Procede de traitement thermique d'un rail en acier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ272696A3 CZ272696A3 (en) 1997-04-16
CZ292245B6 true CZ292245B6 (cs) 2003-08-13

Family

ID=9482709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19962726A CZ292245B6 (cs) 1995-09-20 1996-09-17 Způsob tepelného zpracování ocelové kolejnice

Country Status (17)

Country Link
US (1) US5714020A (cs)
EP (1) EP0765942B1 (cs)
CN (1) CN1054642C (cs)
AT (1) ATE192505T1 (cs)
AU (1) AU708988B2 (cs)
BR (1) BR9603804A (cs)
CA (1) CA2185191A1 (cs)
CZ (1) CZ292245B6 (cs)
DE (1) DE69608056T2 (cs)
ES (1) ES2146849T3 (cs)
FR (1) FR2738843B1 (cs)
PL (1) PL180537B1 (cs)
RO (1) RO119151B1 (cs)
RU (1) RU2162486C2 (cs)
TR (1) TR199600732A2 (cs)
UA (1) UA41983C2 (cs)
ZA (1) ZA967908B (cs)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1422007B1 (en) * 2001-05-30 2007-10-03 Nippon Steel Corporation Rail producing method and producing equipment
DE10137596A1 (de) * 2001-08-01 2003-02-13 Sms Demag Ag Verfahren zur Kühlung von Werkstücken, insbesondere von Profilwalzprodukten, aus Schienenstählen
DE10148305A1 (de) * 2001-09-29 2003-04-24 Sms Meer Gmbh Verfahren und Anlage zur thermischen Behandlung von Schienen
US7842007B2 (en) * 2004-04-30 2010-11-30 Clawson Burrell E Apparatus and methods for isolating human body areas for localized cooling
WO2009048607A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Corium International, Inc. Vaccine delivery via microneedle arrays
US8557064B2 (en) 2009-03-30 2013-10-15 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method of cooling rail weld zone, and rail weld joint
CN101956346A (zh) * 2010-03-26 2011-01-26 孟祥厚 铁轨热处理用感应加热装置
RU2418077C1 (ru) * 2010-04-07 2011-05-10 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Способ термической обработки рельсов
RU2456352C1 (ru) * 2010-11-11 2012-07-20 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Способ и устройство термической обработки рельсов
BR112013029859B1 (pt) * 2011-05-25 2019-06-18 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Método de reaquecimento de zona de solda de trilho
RU2487177C2 (ru) * 2011-07-28 2013-07-10 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Способ и установка термической обработки рельсов
RU2484148C1 (ru) 2011-10-27 2013-06-10 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Способ и установка термической обработки рельсов
JP6001321B2 (ja) * 2012-05-11 2016-10-05 富士電子工業株式会社 高周波焼入装置
CA2880953C (en) 2012-11-16 2017-10-10 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Stress-relief heat treatment apparatus comprising induction heating coils
CN103898303B (zh) * 2012-12-31 2016-06-08 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种道岔轨的热处理方法和道岔轨
CN103820734B (zh) * 2014-01-10 2015-10-21 卢璐娇 一种贝氏体钢轨件的制造方法
EP2845913A1 (en) 2014-09-23 2015-03-11 Tata Steel UK Ltd Method and device for production of heat treated welded rail for rail transport and rail produced therewith
JP6311678B2 (ja) * 2014-09-24 2018-04-18 Jfeスチール株式会社 レールの製造方法および製造装置
CN107988464A (zh) * 2017-12-22 2018-05-04 包头钢铁(集团)有限责任公司 一种钢轨在线感应加热控制方法
FR3086677B1 (fr) 2018-10-02 2020-10-30 Matisa Materiel Ind Sa Procede d’immobilisation d’un rail de voie ferree avec conditionnement thermique d’une portion de rail, et machine ferroviaire associee
CN113557312B (zh) * 2019-03-15 2023-04-04 日本制铁株式会社 钢轨
CN112536547B (zh) * 2020-11-24 2021-10-08 东北大学 一种重载钢轨焊接组织控制方法
CN115896423B (zh) * 2022-11-03 2023-10-10 浙江建鑫型钢科技股份有限公司 用于冷拉导轨的热处理设备及其热处理方法
CN115921524A (zh) * 2022-12-02 2023-04-07 包头钢铁(集团)有限责任公司 一种出口热轧高强钢轨的生产工艺
CN118727526B (zh) * 2024-09-02 2024-11-26 中铁三局集团有限公司 一种基于温度控制伸缩的钢轨铺设装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1237558A (fr) * 1959-10-14 1960-07-29 Yawata Iron & Steel Co Rails à champignon trempé et appareil pour le traitement thermique correspondant
SU428019A1 (ru) * 1970-09-30 1974-05-15 Способ термической обработки прокатных профилей
FR2109121A5 (cs) * 1970-10-02 1972-05-26 Wendel Sidelor
ZA801539B (en) * 1980-03-17 1981-08-26 Nippon Kokan Kk Method for heat-treating steel rail head
SU914645A1 (ru) * 1980-03-19 1982-03-23 Kh Polt I Im V I Lenina Способ термической обработки рельсов i
US4749419A (en) * 1986-08-28 1988-06-07 Sommer Richard A Method for heat treating rail
US5004510A (en) * 1989-01-30 1991-04-02 Panzhihua Iron & Steel Co. Process for manufacturing high strength railroad rails
RU2037534C1 (ru) * 1991-02-04 1995-06-19 Анатолий Григорьевич Меньшиков Способ термической обработки рельсов
RU2058997C1 (ru) * 1992-01-29 1996-04-27 Алексей Иванович Кармазин Способ термической обработки рельсов

Also Published As

Publication number Publication date
UA41983C2 (cs) 2001-10-15
CN1054642C (zh) 2000-07-19
RU2162486C2 (ru) 2001-01-27
FR2738843B1 (fr) 1997-10-17
AU6439996A (en) 1997-03-27
AU708988B2 (en) 1999-08-19
DE69608056D1 (de) 2000-06-08
EP0765942B1 (fr) 2000-05-03
CZ272696A3 (en) 1997-04-16
PL180537B1 (pl) 2001-02-28
TR199600732A2 (tr) 1997-04-22
US5714020A (en) 1998-02-03
DE69608056T2 (de) 2001-01-11
CN1154413A (zh) 1997-07-16
ATE192505T1 (de) 2000-05-15
EP0765942A1 (fr) 1997-04-02
RO119151B1 (ro) 2004-04-30
PL316127A1 (en) 1997-04-01
BR9603804A (pt) 1998-06-02
ES2146849T3 (es) 2000-08-16
ZA967908B (en) 1997-04-07
CA2185191A1 (fr) 1997-03-21
FR2738843A1 (fr) 1997-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ292245B6 (cs) Způsob tepelného zpracování ocelové kolejnice
RU2589533C2 (ru) Способ и устройство для обработки сварного рельсового стыка
US20040060623A1 (en) Method of fabricating metal parts of different ductilities
AU2021215140B2 (en) POST-WELD HEAT TREATMENT METHOD FOR 1,300MPa-LEVEL LOW-ALLOY HEAT TREATED STEEL RAIL
CN109072322A (zh) 具有至少两个强度不同的区域的汽车组件的制备方法
EP2845913A1 (en) Method and device for production of heat treated welded rail for rail transport and rail produced therewith
RU2272080C2 (ru) Способ термической обработки рельсов
JPS6323244B2 (cs)
EP3186402B1 (en) Method and device for production of heat treated welded rail for rail transport and rail produced therewith
AU613374B2 (en) Method for heat treating rail
WO2018147755A1 (ru) Способ изготовления и термообработки рельсовых плетей и комплекс для осуществления способа
JP2716127B2 (ja) 高低抗性レールの製造方法
EP0815325B1 (en) Improvements in and relating to steel rails and methods of producing the same
US3184839A (en) Method and device for reconditioning worn railroad rails
CN117126997A (zh) 一种60kg/m锻制50kg/m U75VH热处理钢轨跟端热处理方法
GB2118579A (en) Heat treatment of rails
RU2705820C1 (ru) Способ термической обработки сварных соединений рельсов и устройство для осуществления способа
RU2794329C1 (ru) Способ индукционного термического упрочнения остряков стрелочных переводов и установка для его осуществления
CN118268687A (zh) 借助于闪光对焊焊接轨道的可通过部件的方法和设备
Tupalo et al. Considerations for Induction Quench and Temper of Tubular Products with Upset Ends—A Case Study of API 5CT L80 and P110 Casing and Tubing
CN120464829A (zh) 一种136re-115re出口用钢轨跟端锻压区域热处理方法
PL242921B1 (pl) Sposób wytwarzania iglic rozjazdów kolejowych
SU1392125A1 (ru) Способ термообработки рельсов
JPH03104824A (ja) 長尺溶接レールの熱処理法
Magadoux Process and technologies to anneal current and future AHSS strips

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 19960917