CZ309551B6 - Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic - Google Patents

Abstract

Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic zahrnuje soustavu spodních, horních a bočních difuzorů určených k chlazení kolejnic za relativně nízkých teplot, nejméně však 700 °C. Při využití tohoto řešení mají kolejnice po tepelném zpracování požadovanou strukturu díky uspořádání soustavy vzduchových difuzorů, které jsou ve směru chlazené kolejnice opatřeny mřížkou s otvory oválného tvaru v po sobě jdoucích řadách se střídavým počtem oválných otvorů. Jejich počet závisí na jejich vzájemné vzdálenosti a šířce mřížky. Difuzory slouží pro současné chlazení kolejnice nad a vedle hlavy kolejnice a také pod patou kolejnice, čímž dojde i k zamezení podélného kroucení kolejnice během ochlazování.

Description

Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic

Oblast techniky

Vynález se týká hutní výroby kolejnic, konkrétně pak zařízení pro tepelné zpracování kolejnic a způsobu provedení tepelného zpracování, při kterém je aplikováno vzduchem akcelerované chlazení vyrobených kolejnic.

Dosavadní stav techniky

Dnes již běžně používaná zařízení pro tepelné zpracování, resp. chlazení kolejnic jsou v různých obměnách obdobná nebo odvozená od technického řešení podle původního japonského patentu EP 0186373 A2, který je založen na dvou rozdílných způsobech chlazení hlavy kolejnice, a to jednak pomocí difuzoru s otvory/tryskami uspořádanými ve formě oblouku kolem hlavy kolejnice a jednak s tryskami/otvory umístěnými v oddělených difuzorech, jedním nad temenem a dvěma po stranách hlavy kolejnice. Pro dosažení perlitické struktury a požadované tvrdosti kolejnice do hloubky až 10 mm jsou tímto patentem přesně stanoveny hodnoty vzdálenosti trysek od hlavy kolejnice a potřebné doby chlazení; tyto doby jsou uvedeny vzorci sestavenými na základě tzv. uhlíkového ekvivalentu. Tímto patentem je rovněž řešeno směrování chladicího média tryskami na patu kolejnice, čímž je minimalizováno její podélné kroucení při tepelně úpravě kolejnic.

Níže uvedené patentové spisy představují nejbližší známý stav techniky ve vztahu k přihlašovanému patentu:

1/ Dokument EP 3184654 B1 upřesňuje způsob akcelerovaného chlazení kolejnic pro zajištění perlitické struktury, přičemž je vhodný pro vzduchové, vodovzdušné i vodní systémy. Tento režim chlazení kolejnic je použitelný pro oceli s příspěvkem V 0,002 až 0,01 % s následujícím chemickým složením:

C: 0,75 až 0,85 %

Si: 0,5 až 1,0 %

Mn: 0,5 až 1,0 %

Cr: 0,5 až 1,0 %

Pro dosažení perlitické struktury je nezbytné, aby povrch hlavy kolejnice vykazoval teplotu v oblasti austenitu (800 °C či více), ze které je kolejnice ochlazována v několika stupních:

- nejprve rychlostí 10 °C/s či více, dokud není dosažena teplota 500 až 700 °C,

- následně rychlostí v rozpětí -5 °C/s až 5 °C/s, dokud není dosaženo perlitické přeměny, - v závěrečné fázi pak rychlostí 1 °C/s až 15 °C/s, dokud není dosažena teplota 50 až 450 °C.

2/ Dokument EP 3597780 A1 vychází ze známého způsobu provedení dle výše uvedeného patentu EP 0186373 B1, rozděluje však hlavovou chladicí jednotku na tři samostatně pohyblivé části (jeden horní difuzor a dva boční difuzory v okolí hlavy kolejnice) a doplňuje celý systém o novou koncepci regulace intenzity chlazení v hlavové i patní oblasti kolejnice, který sestává ze dvou řídicích jednotek: První řídicí jednotka umožňuje na základě snímané teploty automaticky měnit intenzitu chlazení hlavy kolejnice tím, že mění polohu alespoň jednoho z hlavových difuzorů a reguluje také průtok chladicího vzduchu. Druhá řídicí jednotka pak obdobně umožňuje měnit nastavení vzdálenosti difuzoru druhé chladicí jednotky od povrchu paty kolejnice. Vzdálenost všech difuzorů od povrchu kolejnice je kontrolována a automaticky konfigurována na základě měřené vzdálenosti.

- 1 CZ 309551 B6

3/ Dokument EP 2573194 B1 popisuje způsob tepelného zpracování kolejnic v pozici hlavou dolů zahrnující kontinuální ochlazování hlavy kolejnice s regulovaným dochlazováním komponent profilu kolejnice, přičemž se kolejnice z teploty válcování ochlazuje nejprve stlačeným vzduchem a potom směsí vody a vzduchu, přičemž zároveň s ochlazováním hlavy kolejnice probíhá ochlazování paty kolejnice.

4/ Podle dokumentu CN 102643971 A je nárokováno konstrukční uspořádání zařízení, které zahrnuje vzduchový chladič. Tento chladič je vzájemně spojen se zařízením oválného tvaru, do kterého je přiváděn vzduch prostřednictvím nezávisle uspořádaných tlakových regulačních ventilů. Systém chlazení se skládá z horního a bočních difuzorů, kde chladicím médiem je vzduch. Difuzory charakteristických rozměrů (500 x 80 mm) jsou vybaveny tryskami z nátrubků kruhového průřezu:

- Horní difuzor má dvě (2) sady trojřadých trysek.

- Boční difuzor má dvě (2) sady dvojřadých trysek.

5/ Dokument JP 2014189880 A se týká zařízení pro tepelné zpracování, kde jako chladicí médium je použita mlha, která dosahuje vysoké rychlosti chlazení z důvodu doplnění větších otvorů pro tryskání daného média v řadách kruhových otvorů s menším počtem.

6/ V dokumentu JP 2016059944 A se jedná o zařízení, které snižuje vnitřní pnutí kolejnice. Systém pracuje tak, že nejprve se ochladí povrch stojiny kolejnice (patentovaná část) a poté oblast hlavy kolejnice.

Celá řada známých patentových spisů se pak týká kalení pomocí aerosolu, vody či polymeru, tedy se jedná o technická řešení bez relevance k předmětnému vynálezu.

Nedostatky doposud patentovaných řešení:

Vysoká počáteční teplota:

Současně známé výše uvedené patenty pro chlazení kolejnic mají předepsanou vysokou počáteční teplotu nad Ac3, tj. 900 až 1000 °C, což klade vysoké nároky na návaznost zařízení pro chlazení, neboť větší vzdálenosti pro přísun kolejnic do chladicího centra mohou vyžadovat jejich dodatečný ohřev před zahájením chlazení, obdobný jako v průběhu ochlazování u některých postupů se stupňovitým ochlazováním.

Požadavky na chemické složení oceli:

Použití celé řady doposud patentovaných zařízení a způsobů chlazení kolejnic je možné pouze v případě oceli s určitým daným chemickým složením a v důsledku tyto požadavky na chemické složení oceli, resp. tyto podmínky využití patentu negativním způsobem ovlivňují, resp. limitují další použitelnost těchto způsobů chlazení kolejnic; příkladem je využití patentu EP 3184654 B1, kde je stanoven minimální nezbytný příspěvek V, který však může mít negativní důsledky např. v podobě výskytu povrchových vad kolejnic.

Nerovnoměrnost ochlazování:

Rychlost a rovnoměrnost ochlazování, tj. intenzita odvodu tepla a rovnoměrnost chlazení kolejnicových profilů je dána nejen kombinací pevné nebo stavitelné vzdálenosti difuzorů od povrchu hlavy kolejnice, průtokem chladicího média a jeho charakteristickými vlastnostmi, ale také tvarem a rozmístěním otvorů, kterými vzduch na ochlazovaný povrch kolejnice proudí. Všechny dosud známé patentové spisy řeší proudění chladicího média na povrch chlazeného profilu hlavy nebo paty kolejnice skrze kruhové otvory, a to i v případě trysek z nátrubků jako v případě řešení podle dokumentu CN 102643971 A. Nerovnoměrnost pokrytí ochlazované plochy

- 2 CZ 309551 B6 kolejnice soustavou kruhových otvorů, které jsou navzájem řazeny v po sobě jdoucích rovnoběžných řadách se střídavým počtem otvorů, kde každá druhá řada má o jeden otvor méně, je v případě řešení podle dokumentu JP 2014189880 A řešena v řadě s menším počtem otvorů jedním větším kruhovým otvorem.

V případě chlazení pomocí difuzoru s kruhovými otvory při vyšších rychlostech proudění chladicího média s cílem požadované vyšší rychlosti ochlazování kolejnice může docházet k nerovnoměrnému ochlazování neboli místně bodovému podchlazení ochlazované plochy, což způsobuje v těchto místech nežádoucí struktury oceli (bainit, martenzit).

Negativní vliv manipulace s kolejnicí na chlazení:

Vzhledem k nárokům na technické řešení je také důležitá manipulace s ochlazovanou kolejnicí, způsob fixace v ochlazovacím zařízení a orientace kolejnice. Běžně je používáno chlazení kolejnic v poloze hlavou dolů, jako v případě řešení podle dokumentu EP 2573194 B1, což vyžaduje další manipulační zařízení pro zajištění této polohy. Zajištění polohy kolejnice, zejména vůči poloze difuzorů sloužících k chlazení hlavy, a eliminace případného kroucení v podélném směru během ochlazování je zajištěno v případě řešení podle dokumentů EP 2573194 B1, EP 0186373 A2 či JP 2016059944 A pomocí otočných ramen pro pevné sevření paty kolejnice bez dilatace pro drobné kroucení v důsledku dovolených odchylek požadovaného rovnoměrného chlazení hlavy a paty kolejnice. Nežádoucí pnutí z takového pevného sevření vyplývající z nerovnoměrného chlazení hlavy a paty je v případě patentového spisu JP 2016059944 A pak řešeno přesně daným postupem chlazení jednotlivých částí kolejnice. Chlazení tak neprobíhá současně a prodlužuje se tak čas vlastního chlazení.

Eliminace nedostatků stavu techniky navrhovaným patentem:

Výše uvedené nedostatky eliminuje předmětný vynález, kdy souběžným výsledkem jeho použití je to, že kolejnice z doválcovací teploty 700 °C až 900 °C po tepelném zpracování zařízením mají požadovanou finální mikrostrukturu díky použití vzduchových difuzorů podle tohoto vynálezu, které zajistí rovnoměrné ochlazení hlavy po celé délce kolejnice, s cílem dosažení předepsaných úrovní hodnot tvrdosti na temeni a ve vybraných bodech příčného řezu. Toto je dosaženo distribucí chladicího média oválnými otvory v mřížkovém vyústění difuzorů, které se nacházejí nad pojezdovou plochou (temenem) a po stranách hlavy kolejnice (první soustava horních a vzájemně polohově stavitelných bočních difuzorů) a dále též pod patou kolejnice (druhá soustava difuzorů). Každá z obou soustav difuzorů je napojena na samostatný nezávislý hlavní rozvod vzduchu s řízenou distribucí pomocí dálkově řízených škrticích klapek, na jehož vstupu je instalován ventilátor pro přívod vzduchu. Podstatou simultánního chlazení hlavy a paty kolejnice je zajištění tvarové stálosti kolejnice bez nežádoucích deformací, jejíž poloha je nastavena a zajištěna přídržným polohovacím zařízením s výsuvnými tvarovými kladkami umožňujícími zamezení vzniku vnitřního pnutí v kolejnici během jejího ochlazování.

Podstata vynálezu

Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic dle tohoto vynálezu slouží k chlazení kolejnic majících na počátku zpracování teplotu 700 °C až 900 °C, což představuje hlavní aspekt ovlivňující podstatu celého zařízení.

Podstata vynálezu spočívá v použití soustavy posuvných a vzájemně polohovatelných chladicích difuzorů, jejich technickém provedení a dimenzování, zejména pak tvaru, počtu a distribuci (rozmístění) samotných otvorů v mřížkovém vyústění difuzorů pro chladicí médium (vzduch). Vynález umožňuje intenzifikované vzduchové chlazení povrchu hlavy kolejnice pomocí horních a bočních difuzorů. Simultánním, avšak současně diferencovaným ochlazováním hlavy a paty kolejnice při použití specifického množstevního poměru chladicího média (vzduchu) působícího

- 3 CZ 309551 B6 na hlavu kolejnice a na patu kolejnice v poměru 10:1 (v rozsahu 9:1 až 11:1) je zabráněno případnému nerovnoměrnému ochlazení, které by mohlo vést k nežádoucímu zakřivení ochlazované kolejnice.

Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic dle tohoto vynálezu se skládá ze základního rámu sloužícího pro uchycení difuzorů chlazení hlavy kolejnice, na němž jsou uchyceny samostatně polohovatelné oddíly (dále jen „sekce“). Každá sekce se vždy skládá ze soustavy alespoň jednoho horního a dvou bočních (po jednom na levé a pravé straně hlavy ochlazované kolejnice) difuzorů, určených k chlazení hlavy kolejnice, přičemž rám chladicích elementů je vybaven zařízením pro vertikální posun rámu chladicích elementů sloužícím k současnému vertikálnímu posunu celé sekce a rameny pro horizontální posun bočních difuzorů, což umožňuje polohování difuzorů v návaznosti na geometrické parametry hlavy kolejnice. K chlazení paty kolejnice slouží spodní difuzory nacházející se mezi spodními vodicími válečky transportního válečkového dopravníku. Tyto spodní chladicí elementy jsou uchyceny pevně s možností manuálního výškového nastavení. Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic dle tohoto vynálezu zahrnuje rovněž minimálně tři pyrometry pro kontinuální bezdotykové měření teploty hlavy a paty kolejnice, které jsou umístěny v mezerách mezi vybranými sekcemi difuzorů. Systém přívodu chladicího média k difuzorům sestává jak z pevných potrubních částí, přívodního potrubí od ventilátorů s proměnlivým průřezem páteřních předloh, tak i flexibilních hadicových propojek konstantního průřezu (dále jen „hadice“), v rámci jejichž vedení jsou instalovány regulační klapky se servopohony napojenými na centrální řídicí systém. Zařízení pro tepelné zpracování kolejnice dle tohoto vynálezu je dále vybaveno minimálně dvěma zdroji chladicího média, s potřebným výkonem, které dodávají do soustavy vzduchových rozvodů a výstupních mřížkových difuzorů chladicí médium (vzduch) potřebných parametrů, tj. množství, tlaku a přirozené vlhkosti. Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic dle tohoto vynálezu tak pracuje s okolním vzduchem bez jakékoliv dodatečné úpravy jeho směsného složení a obsahu vlhkosti. Pro regulaci množství vzduchu a řízení procesu vzduchového chlazení se kromě variabilního nastavení otáčkových charakteristik ventilátorů uplatní i časově proměnlivá součinnost regulačních klapek instalovaných na krátkých potrubních odbočkách hlavních vzduchových rozvodů v určené vzdálenosti za ventilátory a sloužících pro nucený odvod vzduchu do okolí (detaily viz dále).

Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic dle tohoto vynálezu pak může být technicky provedeno i tím způsobem, že je v celém rozsahu umístěno v jednoduchém nebo děleném základním rámu a vybaveno soustavou nezávisle ovládaných válečkových dopravníků pro přísun, proces tepelného zpracování a odsun kolejnic. V procesu tepelného zpracování kolejnic obsahuje celé vlastní chladicí zařízení konfiguraci spodních a bočních vodicích válečků. Dále je součástí zařízení i přídržné polohovací zařízení s výsuvnými kladkami pro fixaci kolejnice ve svislé středové ose pro zajištění její konstantní polohy vůči systému chladicích difuzorů po celé délce.

V zájmu maximálně rovnoměrné distribuce chladicího média má zařízení pro tepelné zpracování kolejnic dle tohoto vynálezu horní, boční a spodní difuzory provedené ve tvaru souvislého krabicového potrubí, jehož příčný profil tvoří nepravidelné mnohoúhelníky (viz obr. 1), čímž je maximálně využit prostor kolem hlavy kolejnice pro větší profil k proudění potřebného velkého objemu chladicího média takto tvarovanými difuzory v malých rychlostech k jeho vyústění v mřížce s otvory, což vede k minimalizaci odporu proudícího chladicího média pro jeho rovnoměrnou distribuci s požadovanými parametry.

Difuzory jsou v místě vyústění chladicího média opatřeny ze strany chlazených ploch kolejnice mřížkou s oválnými otvory řazenými v paralelních řadách se střídavým uspořádáním o počtu n a n-1, kde n se rovná dva a více oválných otvorů (viz detail horního difuzoru obr. 4).

Pro zamezení bodového podchlazení ochlazovaných ploch kolejnic byla provedena analýza optimálního tvaru otvorů mřížkového vyústění difuzoru s ohledem na objem a tlak proudícího média a vzdálenost difuzoru od chlazených ploch kolejnic. Podle výsledku této provedené analýzy bylo shledáno, že nežádoucímu bodovému podchlazení ochlazované kolejnice lze

- 4 CZ 309551 B6 předejít použitím mřížkového vyústění difuzorů s otvory oválného tvaru o rozměrech L x d, kde L = 7 až 8 mm a d = 3 až 5 mm, které bylo shledáno jako nejvhodnější v kombinaci s požadovanými parametry chladicího média (tlaku 7 až 12 kPa) a vzdálenosti difuzorů (30 až 120 mm) od chlazených ploch. Jak je uvedeno již výše, oválné otvory v mřížkovém vyústění jednotlivých difuzorů jsou řazeny v paralelních řadách se střídavým uspořádáním o počtu n a n-1, kde n se rovná dva a více oválných otvorů, přičemž počet otvorů n se odvíjí od rozložení otvorů v řadách podle jejich zvolené vzájemné vzdálenosti y a celkové šířky mřížkového vyústění difuzorů v rozmezí H = 44 až 56 mm. Řady otvorů v podélném směru jsou v řadách s roztečí x, kde x se rovná 20 až 25 mm, v příčném směru jsou otvory v každé řadě vzájemně vzdálené y, přičemž y se rovná 8 až 12 mm. Počet řad oválných otvorů je závislý na délce difuzoru.

Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic dle tohoto vynálezu pak může být z hlediska přívodu chladicího média a počtu jeho zdrojů provedeno tak, že do každého spodního difuzoru je napojena minimálně jedna hadice pro přívod chladicího média, do každého bočního a horního difuzoru jsou s ohledem na rovnoměrnost tlaku v každém místě mřížky vyústění difuzoru samostatně napojeny minimálně tři hadice pro přívod vzduchu. Zdrojem vzduchu pro soustavu všech horních difuzorů pro chlazení hlavy kolejnice může být jeden a více ventilátorů v závislosti na způsobu rozdělení a uspořádání zařízení na jednotlivé pracovní sekce s ohledem na požadovanou pracovní délku kolejnice - totéž platí i o počtu zdrojů chladicího média pro spodní difuzory určené pro chlazení paty kolejnice.

Celý proces ochlazování je řízen vzdáleně prostřednictvím počítačového systému a modelu řízení, který není součástí vynálezu. Z počítačového systému řízení je ovládán veškerý průběh tepelného zpracování, resp. ochlazování kolejnic. Jsou zde napojeny snímače stavu požadovaných parametrů chlazených kolejnic a chladicího média. Dále jsou počítačovým systémem řízeny pohony pro přísun a odsun kolejnic, řízena poloha a fixace kolejnic a servopohony regulačních a/nebo uzavíracích klapek pro přívod a pro regulaci chladicího média. Veškeré výše uvedené ovládací a manipulační prvky jsou elektrickým zařízením.

Pro možnost úplného nebo částečného vyvedení vzduchu mimo hlavní potrubní trasy k difuzorům je v určené vzdálenosti za každým ventilátorem v přívodním potrubí k chladicímu zařízení zabudována krátká odbočka s regulační uzavírací klapkou (dále jen „regulační uzavírací klapka v odbočce“), za níž dále po trase v dostatečné vzdálenosti před páteřní předlohou chlazení je umístěna funkčně spřažená uzavírací klapka přívodního potrubí. Regulační soustava těchto dvou klapek je využita především v náběhové fázi procesu chlazení kolejnice. Během přísunu kolejnice umístěné na válečkovém dopravníku na pozici určenou koncovou zarážkou dochází při plném výkonu obou ventilátorů k dočasnému odklonu vzduchového proudění přes potrubní odbočky (počáteční stav, kdy je regulační uzavírací klapka v odbočce plně otevřena, uzavírací klapka přívodního potrubí je zavřena - tímto opatřením nedochází k proudění chladicího vzduchu do difuzorů). Teprve v závěrečné fázi navazujícího polohování difuzorů do požadované pracovní pozice a fixace kolejnice přídržným polohovacím zařízením, s výsuvnými kladkami ve svislé středové ose pro zajištění její konstantní polohy, dojde k letmému přestavení obou klapek (koncový stav, kdy je regulační uzavírací klapka v odbočce plně uzavřena a uzavírací klapka přívodního potrubí je otevřena - tímto opatřením již dochází s krátkou prodlevou k plné propustnosti proudění chladicího vzduchu do difuzorů). Tímto je vyloučen plný náběh chladicího výkonu před zajištěním požadované pracovní polohy kolejnice a difuzorů. Na vstupu do každého difuzoru jsou za předlohou instalovány regulační klapky, přičemž propojení mezi difuzory a potrubními rozvody zajišťují flexibilní hadice s vnitřní výztuží. Těmito prvky je možné provádět regulaci množství a tlaku vzduchu samostatně pro každý difuzor nebo soustavu difuzorů. Přívodní potrubí od ventilátoru, v provedení z korozivzdorné oceli, vedená od ventilátorů, mají uprostřed délky zařízení symetrické oboustranné rozbočení s napojením do páteřních předloh chlazení, jejichž průřez se od napojení postupně redukuje. Z každé páteřní předlohy chlazení jsou pomocí flexibilních, tepelně odolných hadic napojeny jednotlivé difuzory. Tyto hadice jsou na difuzory a potrubní rozvody napojeny přes nátrubky a zajištěny pomocí rychloupínacích spon.

- 5 CZ 309551 B6

Objasnění výkresů

Na připojených výkresech představuje:

obr. 1 přední pohled na chladicí zařízení;

obr. 2 boční pohled na chladicí zařízení;

obr. 3 axonometrický pohled na chladicí zařízení;

obr. 4 detail mřížky difuzorů s otvory; a obr. 5 řez zařízením s detailem aretačního zařízení v pracovní poloze.

Příklad uskutečnění vynálezu

Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic dle tohoto vynálezu, které slouží k tepelnému zpracování kolejnic o délce 25 m s počáteční teplotou zpracování 700 °C až 900 °C, se skládá ze základního rámu 1, na němž jsou uchyceny veškeré součásti daného zařízení, válečkového dopravníku pro přísun a odsun kolejnic, skládajícího se ze spodních vodicích válečků 2 a bočních vodicích válečků 3, přídržného polohovacího zařízení 4, sloužícího pro fixaci kolejnice ve svislé středové ose chladicího zařízení, obsahujícího výsuvné kladky 4.2. Přídržné polohovací zařízení 4 se vysune a vystředí kolejnici na osu válečkového dopravníku po jejím zajetí na koncovou zarážku, přičemž v této poloze ji udržuje po celou dobu chlazení. Polohovací přídržná zařízení po vycentrování kolejnice umožňují dilataci 8 až 10 mm. Zařízení zároveň přidržuje kolejnici proti případnému vyhnutí směrem nahoru. Výsuvné kladky 4.2 v rámci přídržného polohovacího zařízení umožňují podélnou dilataci kolejnice v průběhu ochlazování. Jejich stavění zabezpečuje pohon přídržného polohovacího zařízení (např. pohyblivý šroub) 4.1 s možností nastavení polohy. Po ochlazení kolejnice se kladky odsunou zpět do výchozí pozice a uvolní kolejnici pro odsun zpět k chladicímu loži. Přídržná polohovací zařízení jsou vždy situována ve dvojici naproti sobě, po jednom páru mezi válečky. Jejich vzdálenost od stojiny kolejnice (po max. vysunutí) se přizpůsobí v závislosti na konkrétním profilu kolejnice, a to na 3 až 5 mm (ve výchozí poloze jsou v rovině s vodícími kladkami).

Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic dle tohoto vynálezu se dále skládá z rámu chladicích elementů 5 se zařízením pro vertikální posun rámu chladicích elementů 6, na němž jsou uchyceny horní difuzor 10 a dva boční difuzory 11, sloužícím k vertikálnímu posunu rámu chladicích elementů 5, a ramen pro horizontální posun bočních difuzorů 7, umístěných na rámu chladicích elementů 5, sloužících pro horizontální posun bočních difuzorů 11, přičemž zařízení pro vertikální i horizontální posun jsou poháněna elektrickými posuvnými pohony.

Difuzory mají tvar krabicového potrubí, jehož příčný řez tvoří nepravidelný mnohoúhelník, a jsou ve směru umístění chlazené kolejnice opatřeny mřížkou 12 o délce odpovídající délce difuzoru a šířce H, kde H se rovná 49,1 mm, s oválnými otvory v mřížce difuzoru 21 o rozměrech (L x d) 7,5 x 4 mm pro přívod chladicího média (vzduchu), řazenými v paralelních řadách se střídavým uspořádáním o počtu 4 a 3. Řady otvorů v podélném směru jsou řazeny v řadách s roztečí o rozměru x, kde x se rovná 22,9 mm, a v příčném směru jsou otvory v každé řadě vzájemně vzdálené y, kde y se rovná 10 mm. Pro chlazení paty kolejnice slouží 17 ks spodních difuzorů 8 nacházejících se mezi spodními vodicími válečky 2, kdy každý jednotlivý spodní difuzor je dlouhý 1,1 m. Spodní difuzory 8 jsou uchyceny pevně s možností výškového nastavení. Pro chlazení hlavy 9 kolejnice slouží 10 sekcí skládajících se každá z horního 10 a dvou bočních difuzorů 11, každého z nich dlouhého 2,5 m, ukotvených na rámu chladicích elementů 5 pro chlazení hlavy

- 6 CZ 309551 B6 kolejnice 9, přičemž celou sekci je možné posouvat nahoru a dolů a současně je možné horizontálně posouvat boční difuzory 11.

Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic dle tohoto vynálezu obsahuje rovněž čtyři pyrometry 13 pro měření teploty hlavy kolejnice, a to za účelem sledování programem nastavené teplotní křivky chlazení (teplota v závislosti na čase chlazení) při řízeném ochlazování kolejnice, přičemž jednotlivé pyrometry jsou umístěny v mezeře mezi sekcemi chladicích difuzorů 10 a 11 pro chlazení hlavy kolejnice. Jako chladicí médium je použit vzduch, který je rozváděn do všech difuzorů pomocí páteřního potrubního rozvodu (dále také páteřní předlohy chlazení) 22a, 22b s odbočkami do nátrubků a na ně napojených hadic 15, přičemž do každého spodního difuzoru 8 je přivedena jedna hadice a do každého horního difuzoru 10 a každého bočního difuzoru 11 jsou přivedeny tři hadice. Vzduch je přiváděn do difuzorů přes přívodní potrubí 14a od ventilátoru a páteřní předlohu 22a chlazení jedním ventilátorem 16a pro přívod vzduchu do spodních difuzorů 8 a jedním výkonnějším ventilátorem 16b pro přívod vzduchu přes přívodní potrubí 14b od ventilátoru a páteřní předlohu 22b chlazení do jednotlivých sekcí horních difuzorů 10 a bočních difuzorů 11, což umožňuj e přívod vzduchu potřebných parametrů, tj. množství a tlaku. Pro možnost vyvedení vzduchu mimo trasu k difuzorům jsou v potrubí za ventilátory zabudovány odbočky 17a, 17b a dvě klapky 18a, 18b a 19a, 19b, kdy uzavírací klapky 18a, 18b přívodního potrubí usměrňují vzduch potrubím k difuzorům a regulační uzavírací klapky 19a, 19b v odbočce k odbočce, přičemž jejich ovládání se uskutečňuje pomocí servopohonů. Toto vybavení je využito při startu vlastního chlazení, kdy v době přísunu kolejnice do chladicího úseku jsou zapojeny oba ventilátory na plný výkon a vzduch je vyfukován odbočkami 17a, 17b mimo přívod k difuzorům. V té době jsou přívody potrubí 14a, 14b od ventilátoru pro chlazení kolejnice uzavíracími klapkami 18a, 18b přívodního potrubí uzavřeny a otevírají se až v okamžiku, kdy je kolejnice na koncové zarážce a zároveň se uzavřou regulační uzavírací klapky 19a, 19b v odbočce. Ventilátory 16a, 16b se v době přísunu a odsunu kolejnice nezastavují ani se jim nemění otáčky, pracují tak po celou dobu na plný výkon a tím je vyloučen nežádoucí pomalý náběh parametrů chladicího vzduchu v průběhu startu anebo náběhu ventilátorů na plné (nastavené požadované) hodnoty. Uzavírací klapky 18a, 18b přívodního potrubí a regulační uzavírací klapky 19a, 19b v odbočce včetně odboček 17a, 17b jsou umístěny v přívodních potrubích 14a, 14b od ventilátorů v úseku mezi ventilátory a páteřními předlohami 22a, 22b chlazení. Ve všech páteřních předlohách 22a, 22b chlazení k difuzorům 8, 10 a 11 jsou nabudovány regulační klapky 20. Tyto klapky slouží pro nastavení tlaku a průtoku chladicího vzduchu pro jednotlivé difuzory. Regulační klapky 20 jsou také ovládány servopohony. Potrubní vzduchovody vedené od přívodního potrubí 14a, 14b od ventilátorů, přes páteřní předlohy 22a, 22b chlazení až po části odboček k difuzorům (s vestavěnými regulačními klapkami 20), jsou provedeny jako odstupňované ocelové potrubí a poté napojeny na jednotlivé difuzory pomocí hadic 15. Hadice jsou upevněny na potrubí, respektive na nátrubky na difuzorech, pomocí spon. Hadice 15 jsou vyrobeny z materiálu s povrchovou tepelnou ochranou. Vzduchovody přívodního potrubí 14a, 14b od ventilátorů jsou vždy vedeny k jednotlivým středovým částem páteřních předloh 22a, 22b chlazení chladicích větví.

Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic dle tohoto vynálezu a celý proces ochlazování je řízen vzdáleně prostřednictvím počítačového systému a modelu řízení. Spouštění ventilátorů, ovládání polohovacího a přídržného zařízení a stavění bočních a horních difuzorů do požadovaných pozic je řízeno počítačovým systémem plně automaticky.

Průmyslová využitelnost

Průmyslová využitelnost vynálezu vyplývá již z oblasti techniky, které se týká, tedy vynález nalezne využití v oblasti výroby kolejnic.

Claims (6)

1. Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic, sloužící k chlazení kolejnic o počáteční teplotě 700 °C až 900 °C, které je uchyceno na základním rámu (1), obsahujícím válečkový dopravník pro přísun a odsun kolejnic, obsahujícím spodní vodicí válečky (2) a boční vodicí válečky (3), přídržné polohovací zařízení (4) pro fixaci kolejnice ve svislé středové ose, a dále obsahující spodní difuzory (8), v provedení krabicového potrubí nepravidelného mnohostranného tvaru, umístěné mezi spodními vodicími válečky (2) válečkového dopravníku, sloužící k chlazení paty kolejnice, které jsou uchyceny pevně s možností výškového nastavení, a které s ventilátorem (16a) a soustavou odstupňovaných přívodních potrubí s regulačními a uzavíracími prvky tvoří větev spodního chlazení, dále horní difuzory (10) a boční difuzory (11), oboje v provedení krabicového potrubí nepravidelného mnohostranného tvaru, které s ventilátorem (16b) a soustavou odstupňovaných přívodních potrubí s regulačními a uzavíracími prvky tvoří větev horního chlazení, dále pak pyrometry (13) umístěné nad mezerou mezi horními difuzory (10) jednotlivých sekcí horního chlazení pro měření teploty chlazené kolejnice, a vyznačující se tím, že spodní difuzory (8), horní difuzory (10) a boční difuzory (11) jsou ve směru umístění chlazené kolejnice opatřeny mřížkou (12) s oválnými otvory (21), které jsou řazeny v po sobě jdoucích řadách se střídavým počtem oválných otvorů (21) o počtu n a n-1, kde n se rovná dva a více oválných otvorů (21), přičemž jejich počet n je závislý od rozložení otvorů v řadách podle zvolené jejich vzájemné vzdálenosti y, kdy y se rovná 8 až 12 mm, a celkové šířky mřížkového vyústění difuzorů v rozmezí H = 44 až 56 mm, přičemž oválné otvory (21) mají rozměry L x d, kde L = 7 až 8 mm a d = 3 až 5 mm, a mezery mezi jednotlivými řadami činí x, kdy x se rovná 20 až 25 mm, přičemž počet řad oválných otvorů je závislý na délce difuzoru.

2. Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje minimálně jeden rám chladicích elementů (5) se zařízením pro vertikální posun rámu chladicích elementů (6) pro uchycení a polohování horních difuzorů (10) a bočních difuzorů (11) ve vertikální ose a rameny pro horizontální posun bočních difuzorů (7) pro polohování a uchycení bočních difuzorů (11).

3. Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že přídržné polohovací zařízení (4) je opatřeno soustavou minimálně dvou naproti sobě situovaných dvojic horizontálně výsuvných kladek (4.2) pro polohování kolejnice pod spodní a horní difuzor a zamezení vnitřního pnutí během následného chlazení dilatačním uvolněním kolejnice v rozmezí 8 až 10 mm.

4. Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že do každého spodního difuzoru (8), bočního difuzoru (11) a horního difuzoru (10) je napojena alespoň jedna hadice (15) pro přívod chladicího média.

5. Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že pro napájení spodních difuzorů (8) spodní větve chladicím médiem je instalován minimálně jeden ventilátor (16a), a že pro napájení horních difuzorů (10) a bočních difuzorů (11) horní větve chladicím médiem je instalován minimálně jeden ventilátor (16b), přičemž jak přívodní potrubí (14a, 14b) od ventilátoru, tak hadice (15) jsou vybaveny regulačními klapkami (20).

6. Zařízení pro tepelné zpracování kolejnic podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že za každým ventilátorem (16a, 16b) je umístěna uzavírací klapka (18a, 18b) přívodního potrubí, a že odbočka (17a, 17b) z tohoto potrubí je vybavená regulační uzavírací klapkou (19a, 19b) v odbočce .