DD244990A5

DD244990A5 - METHOD FOR PREVENTING THE ADJUSTMENT OF RAILS IN THE TRANSITION AREA BETWEEN TONGUE AND TIE PROFILE AND DEVICE FOR CARRYING OUT THIS TREATMENT

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

1. Process for the heat treatment of rails in the transitional region between the tongue end and the control rail section, the rail being heated above the austenitizing temperature and thereafter being cooled in still air, characterized in that the heat treatment is carried out simultaneously with or immediately after the hot forming of the tongue rail end, in that the transitional region is heated over a depth of at least 7 mm and at most 25 mm, and in that the heat treatment is controlled in such a way that the length of the zone of structural change obtained as a result of the forming of the tongue is kept smaller than 30 mm in the longitudinal direction of the rail.

Description

Field of application of the invention

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.The invention relates to a method for preventing denting of rails in the transition region between the tongue end and tongue profile and to an apparatus for performing this method.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known technical solutions

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.The balancing of the tongue rail end on the Vignole rail profile is usually carried out by hot forming in the die. The required heating to the forming temperature takes place in special annealing furnaces, wherein the rails are inserted in each case to a corresponding length in the furnace. The Ausbalungsprozeß is usually divided into three stages, between each of which reheating to deformation temperature is required. Towards the cold end of the rail, a temperature transition area is created in the profile, which results in a metallurgical change in the material structure. This structural change, which occurs in particular in a Temperaturbereich'von 750 to 760 ⁰ C with pearlitic rail jet, has a kind of soft annealing effect. The longer the rail steel is in this temperature range, the larger becomes this soft glow effect and thus the strength drop. The length of the structural change zone is directly dependent on the deformation temperature and on the duration of the hot forming process. The strength drop of the hardness trough reaches orders of magnitude of 150 to 200 N / mm ² , and the wheel overflow results in the consequence of a dents length, which moves in a range of about 120mm. Dishing can be prevented only if the length range in which a hardening drop or a hardening trough is observed is limited to approximately 30 mm, since a plastic deformation due to the Hertzian surface pressure depending on the wheel diameter and thus dishing can be reliably prevented. With a limitation of the structural change zone to such lengths, the support of the edge zone structure is sufficient to avoid plastic deformation.

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.DE-AS 2541 978 already discloses a method in which a heat treatment of rails is carried out for the purpose of forming a fine-pearlitic microstructure. The heating detects, starting from a cold rail, the entire length thereof, using a continuous process. After heating to temperatures above the austenitizing temperature, controlled cooling is performed using compressed air or compressed air with liquid medium.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, Nachteile des Standes derTechnik zu verhindern.The aim of the invention is to prevent disadvantages of the prior art.

Explanation of the essence of the invention

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 derThe invention aims at avoiding a lowering of the strength in the transition region to the cold rail end during hot forming or to reverse a structural change already made in the area of deformation. To achieve this object, the method according to the invention consists essentially in the fact that the heat treatment is carried out simultaneously with or immediately after the hot deformation of the tongue rail end; that the transition region over a depth of at least 7 mm, preferably at least 10mm, and preferably at most 25 mm, over the Austenitisierungstemperatur, in particular above 860 ⁰ C, heated and that after reaching the

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. Austenitizing is cooled in still air. By this heat treatment, the original state of the pearlitic structure is restored, wherein the chosen penetration depth has been chosen in view of the fact that the maximum stress is usually about 7 mm below the surface of the workpiece. An essential factor for the heat treatment here is the shortest possible heating time to forming temperature, to prevent spreading of the heat to the cold end of the rail out. After breaking the tongue profiles on Vignolprofile the workpieces are in a temperature range of about 400 to 450 ⁰ C in the region of structural change zone, whereby the heating time for the subsequent heat treatment can be significantly shortened by the fact that the heat treatment immediately following the thermoforming of the tongue rail end is made. In this way, the heat treatment can be limited to a short length. Advantageously, the heat treatment is limited to the rail head. The cooling then takes place in still air, whereby the original structural state is achieved before the forming.

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.Preferably, the procedure according to the invention is such that at the transition zone between the control rail profile and the tongue end a length range of at least 150 mm, preferably at least 300 mm, the heat treatment is subjected. The maximum length range can usually be limited to less than 900 mm depending on the duration of the hot forming process. The control of the heat treatment is preferably carried out so that the length of the resulting by forming the tongue microstructural change zone in rails lengthwise tion is kept smaller than 30 mm. The inventive device for carrying out this method is essentially characterized in that a burner with controllable flame temperature is movably mounted over the surface of the rail whose travel, preferably by adjustable limit switches, is limited, that the burner is mounted in a support with reversible drive and that a temperature measuring device is provided for detecting the surface temperature of the rail. In a particularly advantageous manner, the training is such that the fuel gas and / or combustion air or oxygen supply and / or the linear travel speed of the burner along the rail is controlled in dependence on Temperaturmeßwerten, preferably the temperature measuring device via control lines with a process computer is connected, which is connected to a controllable valve arrangement of a gas-oxygen mixing device for the burner. In order to take into account the non-linear temperature profile in the temperature transition region, a process computer-controlled system proves to be particularly advantageous. The burner bundles are mounted on a support and the heat treatment length can be optimally adjusted via limit switches. The introduction of heat can be monitored by means of a temperature measuring device designed, for example, as a miliscope or pyrometer, wherein the hardness of the flame can be regulated by a process computer and, in particular, is driven only with a soft flame in the heating process with a hard flame and in the holding state. In this way, overheating of the areas which are already at the transformation temperature can be excluded.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. In dieser zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment of a device for carrying out the method according to the invention schematically illustrated in the drawing. In this show:

Fig. 1: eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und Fig. 2: eine Ansicht in Richtung des Pfeiles Il der Fig. 1.1 shows a schematic side view of the device according to the invention, and FIG. 2 shows a view in the direction of the arrow II of 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.In Fig. 1, a movable support 1 can be seen, which burner 2 carries. Both burners 2 are water-cooled bundle burners whose flame direction is directed to the head 3 of a rail 4. The burners are connected via gas lines 5 to a valve arrangement of a gas-oxygen mixing device schematically shown in FIG. In the displacement of the support 1 limit switches 7 and 8 are arranged, which serve as travel limit for the travel of the support. Above the rail is a temperature measuring device 9, which is connected via signal lines 10 to a process computer 11. A display device for the measured temperature is designated 12. As can be seen from FIG. 2, the drive 13 for the support is arranged laterally next to the rail. In the area of the movable drive are also the limit switches 7 and 8 for the travel limit. The support is movable on a table 14 and supported on this table 14. The travel range of the support is usually limited to 600 to 900mm, with the minimum travel usually chosen to be around 300mm. The quiescent air cooling has been found to be sufficient to avoid undesirable hardening and merely to restore the state which prevailed prior to heating to hot working temperature.

Claims

Invention claim:

A method of preventing denting of rails in the transition region between the tongue end and the tongue profile, characterized in that the heat treatment is carried out simultaneously with or immediately following the hot working of the tongue splint end, that the transitional region is at a depth of at least 7 mm, preferably at least 10 mm, and preferably at most 25 mm, over the Austenitisierungstemperatur, in particular over 860 ⁰ C, is heated and that is cooled after reaching the Austentisierungstemperatur in still air.

2. The method according to item!, Characterized in that at the transition zone between the control rail profile and the tongue end a length range of at least 150 mm, preferably at least 300 mm, the heat treatment is subjected.

3. The method according to items 1 or 2, characterized in that the heat treatment is controlled so that the length of the resulting by forming the tongue structural change zone is kept smaller than 30 mm in the rail longitudinal direction.

4. The method according to any one of items 1, 2 or 3, characterized in that the heat treatment is limited to the rail head.

5. Apparatus for carrying out the method according to any one of items 1 to 4, characterized in that a burner (2) with controllable flame temperature over the surface of the rail (4) is movably mounted, the travel, preferably by adjustable limit switch (8; ), is limited, that the burner (2) is mounted in a support (1) with reversible drive (13) and that a temperature measuring device (9) for detecting the surface temperature of the rail (4) is provided.

6. Apparatus for carrying out the method according to item 5, characterized in that the combustion gas and / or combustion air or oxygen supply and / or the linear driving speed of the burner (2) along the rail (4) is regulated in dependence on Temperaturmeßwerten.

7. Apparatus for carrying out the method according to the items 5 or 6, characterized in that the temperature measuring device (9) via control lines (10) with a process computer (11) is connected, which with a controllable valve assembly (6) of a gas-oxygen mixing device for the burner (2) is connected.

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