DD244990A5

DD244990A5 - Verfahren zum verhindern der eindellung von schienen im uebergangsbereich zwischen zungenende und zugenprofil sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses vefahrens

Info

Publication number: DD244990A5
Application number: DD86288247A
Authority: DD
Inventors: Franz Rotter
Original assignee: ��`��@��k��
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1986-03-24
Publication date: 1987-04-22
Also published as: ATE51036T1; YU44545B; EP0199706A3; YU36586A; EP0199706B1; NO161632B; YU164387A; YU44642B; CS193786A2; PL145456B1; DE3669538D1; NO861149L; HUT43655A; ATA88785A; CS266577B2; HU195545B; NO161632C; EP0199706A2; AT391707B

Abstract

Zum Verhindern der Dellenbildung in der Laufflaeche von Schienen im Uebergangsbereich zwischen Zungenende und Zungenprofil wird eine rasche Erwaermung des Uebergangsbereiches ausgehend von der Umfangstemperatur auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur vorgeschlagen, deren Eindringtiefe auf max. 25 mm begrenzt wird, worauf an ruhender Luft abgekuehlt wird. Dieses Verfahren kann in einfacher Weise mit Brennern (2) durchgefuehrt werden, welche in einem Support (1) mit reversierbarem Antrieb angeordnet sind, wobei die Oberflaechentemperatur durch ein Messgeraet (9) ueberwacht wird. In Abhaengigkeit von der gemessenen Temperatur erfolgt eine Regelung der Brenngas- und/oder Verbrennungsluft- bzw. Sauerstoffzufuhr und/oder der Fahrgeschwindigkeit des Supports (1). Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verhindern der Eindellung von Schienen im Übergangsbereich zwischen Zungenende und Zungenprofil sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Ausballung des Zungenschienenendes auf das Vignolschienenprofil erfolgt üblicherweise durch Warmformgebung im Gesenk. Die hierfür erforderliche Erhitzung auf die Umformungstemperatur erfolgt in besonderen Glühöfen, wobei die Schienen jeweils auf eine entsprechende Länge in den Ofen eingesteckt werden. Der Ausballungsprozeß ist zumeist in drei Arbeitsstufen unterteilt, zwischen welchen jeweils ein Nachwärmen auf Umformungstemperatur erforderlich ist. Zum kalten Schienenende hin entsteht im Profil ein Temperaturübergangsbereich, der eine metallurgische Veränderung des Werkstoffgefüges zur Folge hat. Diese Gefügeveränderung, welche im besonderen in einem Temperaturbereich'von 750 bis 760⁰C bei perlitischem Schienenstrahl auftritt, hat eine Art Weichglüheffekt zur Folge. Je länger sich der Schienenstahl in diesem Temperaturbereich befindet, desto größer wird dieser Weichglüheffekt und damit der Festigkeitsabfall. Die Länge der Gefügeänderungszone ist direkt abhängig von der Umformungstemperatur und von der Zeitdauer des Warmumformungsprozesses. Der Festigkeitsabfall der Härtemulde erreicht Größenordnungen von 150 bis 200 N/mm², und beim Radüberlauf ergibt sich in der Folge eine Dellenlänge, welche sich in einem Bereich von etwa 120mm bewegt. Eine Dellenbildung kann nur dann verhindert werden, wenn der Längenbereich, in weichemein Härteabfall bzw. eine Härtemulde beobachtet wird, auf etwa 30 mm beschränktwird,dadann eine plastische Verformung auf Grund der Hertzschen Flächenpressung in Abhängigkeit vom Raddurchmesser und damit eine Dellenbildung zuverlässig verhindert werden. Bei einer Begrenzung der Gefügeänderungszone auf derartige Längen ist die Stützung des Randzonengefüges ausreichend, um eine plastische Verformung zu vermeiden.

Aus der DE-AS 2541 978 ist bereits ein Verfahren zu entnehmen, bei welchem eine Wärmebehandlung von Schienen zum Zwecke der Ausbildung eines feinperlitischen Gefüges vorgenommen wird. Die Erwärmung erfaßt, ausgehend von einer kalten Schiene, die gesamte Länge derselben, wobei ein Durchlaufverfahren eingesetzt wird. Nach dem Erwärmen auf Temperaturen über der Austenitisierungstemperatur wird gesteuert unter Verwendung von Preßluft bzw. Preßluft mit flüssigem Medium abgekühlt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Nachteile des Standes derTechnik zu verhindern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung zielt darauf ab, bei der Warmformgebung eine Absenkung der Festigkeit im Übergangsbereich zum kalten Schienenende zu vermeiden bzw. eine bereits erfolgte Gefügeänderung im Bereich der Umformung rückgängig zu machen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß die Wärmebehandlung gleichzeitig mit der oder unmittelbar anschließend an die Warmumformung des Zungenschienenendes vorgenommen wird; daß der Übergangsbereich über eine Tiefe von wenigstens 7 mm, vorzugsweise wenigstens 10mm, und vorzugsweise höchstens 25 mm, über die Austenitisierungstemperatur, insbesondere über 860⁰C, erwärmt wird und daß nach Erreichen der

Austenitisierungstemperatur an ruhender Luft abgekühlt wird. Durch diese Wärmebehandlung wird der Urzustand des perlitischen Gefüges wieder hergestellt, wobei die gewählte Eindringtiefe im Hinblick darauf gewählt wurde, daß sich das Spannungsmaximum üblicherweise etwa 7 mm unter der Werkstückoberfläche befindet. Ein wesentlicher Faktor für die Wärmebehandlung ist hierbei eine möglichst kurze Aufheizzeit auf Umformungstemperatur, um ein Ausbreiten der Wärme zum kalten Schienenende hin zu verhindern. Nach dem Ausballen der Zungenprofile auf Vignolprofile befinden sich die Werkstücke in einem Temperaturbereich von ca. 400 bis 450⁰C im Bereich der Gefügeänderungszone, wodurch die Aufheizzeit für die nachfolgende Wärmebehandlung wesentlich dadurch verkürzt werden kann, daß die Wärmebehandlung unmittelbar anschließend an die Warmformgebung des Zungenschienenendes vorgenommen wird. Auf diese Weise kann die Wärmebehandlung auf eine kurze Länge beschränkt werden. In vorteilhafterweise wird die Wärmebehandlung auf den Schienenkopf beschränkt. Die Abkühlung erfolgt dann an ruhender Luft, wodurch der ursprüngliche Gefügezustand vor der Umformung erreicht wird.

In bevorzugter Weise wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß an der Übergangszone zwischen Regelschienenprofil und Zungenende ein Längen bereich von wenigstens 150 mm, vorzugsweise wenigstens 300 mm, der Wärmebehandlung unterworfen wird. Der maximale Längenbereich kann je nach Dauer des Warmumformungsprozesses in der Regel auf unter 900 mm begrenzt werden. Die Steuerung der Wärmebehandlung wird vorzugsweise so vorgenommen, daß die Länge der durch Umformen der Zunge entstandenen Gefügeänderungszone in Schienen la ngsrichtu ng kleiner 30 mm gehalten wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß ein Brenner mit steuerbarer Flammtemperatur über die Oberfläche der Schiene verfahrbar gelagert ist, dessen Verfahrweg, vorzugsweise durch verstellbare Endschalter, begrenzt ist, daß der Brenner in einem Support mit reversierbarem Antrieb gelagert ist und daß ein Temperaturmeßgerät zur Erfassung der Oberflächentemperatur der Schiene vorgesehen ist. In besonders vorteilhafter Weise ist hierbei die Ausbildung so getroffen, daß die Brenngas- und/oder Verbrennungsluft- bzw. Sauerstoffzufuhr und/oder die lineare Fahrgeschwindigkeit des Brenners längs der Schiene in Abhängigkeit von Temperaturmeßwerten geregelt ist, wobei vorzugsweise das Temperaturmeßgerät über Steuerleitungen mit einem Prozeßrechner verbunden ist, welcher mit einer steuerbaren Ventilanordnung einer Gas-Sauerstoffmischeinrichtung für den Brenner verbunden ist. Um dem nichtlinearen Temperaturverlauf im Temperaturübergangsbereich Rechnung zu tragen, erweist sich eine prozeßrechnergesteuerte Anlage als besonders vorteilhaft. Die Brennerbündel sind hierbei auf einem Support montiert und die Wärmebehandlungslänge kann über Endschalter optimal eingestellt werden. Das Wärmeeinbringen kann über ein, beispielsweise als Miliskop bzw. Pyrometer, ausgebildetes Temperaturmeßgerät überwacht werden, wobei die Härte der Flamme durch einen Prozeßrechner geregelt werden kann und insbesondere im Aufheizvorgang mit harter Flamme und im Haltestadium nur mit weicher Flamme gefahren wird. Auf diese Weise kann ein Überhitzen der Bereiche, die sich bereits auf Umwandlungstemperatur befinden, ausgeschlossen werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1: eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und Fig. 2: eine Ansicht in Richtung des Pfeiles Il der Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein verfahrbarer Support 1 ersichtlich, welcher Brenner 2 trägt. Beiden Brennern 2 handelt es sich um wassergekühlte Bündelbrenner, deren Flammrichtung auf den Kopf 3 einer Schiene 4 gerichtet ist. Die Brenner stehen über Gasleitungen 5 mit einer in Fig.2 ersichtlichen schematisch mit 6 angedeuteten Ventilanordnung einer Gas-Sauerstoffmischeinrichtung in Verbindung. Im Verschiebeweg des Supports 1 sind Endschalter 7 und 8 angeordnet, welche als Wegbegrenzung für den Verfahrweg des Supportes dienen. Oberhalb der Schiene befindet sich ein Temperaturmeßgerät 9, welches über Signalleitungen 10 mit einem Prozeßrechner 11 verbunden ist. Ein Anzeigegerät für die gemessene Temperatur ist mit 12 bezeichnet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Antrieb 13 für den Support seitlich neben der Schiene angeordnet. Im Bereich des verfahrbaren Antriebes befinden sich auch die Endschalter 7 und 8für die Wegbegrenzung. Der Support ist auf einem Tisch 14 verfahrbar und an diesem Tisch 14 abgestützt. Der Verfahrbereich des Supportes wird üblicherweise mit 600 bis 900mm begrenzt, wobei der minimale Verfahrweg üblicherweise mit etwa 300mm gewählt wird. Die Abkühlung an ruhender Luft hat sich als ausreichend erwiesen, um eine unerwünschte Aufhärtung zu vermeiden und lediglich den Zustand wiederum herzustellen, welcher vor der Aufheizung auf Warmumformungstemperatur vorherrschte.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zum Verhindern der Eindellung von Schienen im Übergangsbereich zwischen Zungenende und Zungenprofil, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmebehandlung gleichzeitig mit der oder unmittelbar anschließend an die Warmumformung des Zungenschienendes vorgenommen wird, daß der Übergangsbereich über eine Tiefe von wenigstens 7 mm, vorzugsweise wenigstens 10 mm, und vorzugsweise höchstens 25 mm, über die Austenitisierungstemperatur, insbesondere über 860 ⁰C, erwärmt wird und daß nach Erreichender Austentisierungstemperatur an ruhender Luft abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß an der Übergangszone zwischen Regelschienen profil und Zungenende ein Längenbereich von wenigstens 150 mm, vorzugsweise wenigstens 300 mm, der Wärmebehandlung unterworfen wird.
3. Verfahren nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmebehandlung so gesteuert wird, daß die Länge der durch Umformen der Zunge entstandenen Gefügeänderungszone in Schienenlängsrichtung kleiner 30 mm gehalten wird.
4. Verfahren nach einem der Punkte 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmebehandlung auf den Schienenkopf beschränkt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß ein Brenner (2) mit steuerbarer Flammtemperatur über die Oberfläche der Schiene (4) verfahrbar gelagert ist, dessen Verfahrweg, vorzugsweise durch verstellbare Endschalter (7; 8), begrenzt ist, daß der Brenner (2) in einem Support (1) mit reversierbarem Antrieb (13) gelagert ist und daß ein Temperaturmeßgerät (9) zur Erfassung der Oberflächentemperatur der Schiene (4) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Brenngas- und/oder Verbrennungsluft- bzw. Sauerstoffzufuhr und/oder die lineare Fahrgeschwindigkeit des Brenners (2) längs der Schiene (4) in Abhängigkeit von Temperaturmeßwerten geregelt ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Punkten 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Temperaturmeßgerät (9) über Steuerleitungen (10) mit einem Prozeßrechner (11) verbunden ist, welcher mit einer steuerbaren Ventilanordnung (6) einer Gas-Sauerstoffmischeinrichtung für den Brenner (2) verbunden ist.

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