DE102006030815A1 - Method for producing high-strength tongue devices, tongue rails and / or stock rails as well as tongue device, tongue rail and / or stock rail as well as rail extensions and insulating joints - Google Patents

Method for producing high-strength tongue devices, tongue rails and / or stock rails as well as tongue device, tongue rail and / or stock rail as well as rail extensions and insulating joints Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Gleisteils aus Stahl, insbesondere einer Zungenvorrichtung, Zungenschiene und/oder Backenschiene. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Zungenvorrichtung, Zungenschiene und/oder Backenschiene, die aus Stahl hergestellt ist, sowie Schienenauszüge und Isolierstöße. Ein erfindungsgemäßes Weichenbauteil aus Stahl zeichnet sich dadurch aus, dass das Gleisteil aus Stahl einer chemischen Richtanalyse mit 0,3 bis 0,4% C, 0,7 bis 0,9% Si, 0,6 bis 0,8% Mn, 2,2 bis 3,0% Cr, Rest Eisen sowie üblichen verschmelzungsbedingten Verunreinigungen hergestellt ist. Nach einer Abkühlung aus der Walzwärme und Ausbildung eines bainitischen Grundgefüges wird es bei ruhender Luft abgekühlt. Als Abkühlung in ruhender Luft wird hierbei eine Abkühlung ohne Einsatz von technischen Belüftungsmitteln verstanden. Insbesondere wird das langsam abkühlende Weichenbauteil nicht mit Düsen angeblasen. Das Weichenbauteil weist nun eine Zugfestigkeit von 1300 bis 1550 N/mm<SUP>2</SUP> und eine Bruchdehnung > 10% auf. Derartig hergestellter bainitischer Schienenstahl ist naturhart, d. h. ohne zusätzliche Wärmebehandlung nach dem Austenitisieren verwendbar.The invention relates to a method for producing a high-strength rail part made of steel, in particular a tongue device, tongue rail and / or stock rail. Furthermore, the invention relates to a tongue device, tongue rail and / or stock rail, which is made of steel, as well as rail and insulation joints. A steel switch component according to the invention is characterized in that the steel rail part of a chemical directional analysis with 0.3 to 0.4% C, 0.7 to 0.9% Si, 0.6 to 0.8% Mn, 2 , 2 to 3.0% Cr, remainder of iron and common fouling impurities is produced. After cooling from the rolling heat and formation of a bainitic ground structure, it is cooled in still air. Cooling in still air is understood to mean cooling without the use of technical ventilation means. In particular, the slowly cooling switch component is not blown with nozzles. The switch component now has a tensile strength of 1300 to 1550 N / mm <SUP> 2 </ SUP> and an elongation at break> 10%. Such produced bainitic rail steel is naturally hard, d. H. usable without additional heat treatment after austenitizing.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Gleisteils aus Stahl, insbesondere einer Zungenvorrichtung, Zungenschiene und/oder Backenschiene. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Zungenvorrichtung, Zungenschiene und/oder Backenschiene, die aus Stahl hergestellt ist sowie Schienenauszüge und Isolierstöße.The The invention relates to a method for producing a high strength Rail part made of steel, in particular a tongue device, tongue rail and / or stock rail. Furthermore, the invention relates to a Tongue device, tongue rail and / or stock rail, made of Steel is produced as well as rail and insulating joints.

Aufgrund der Geschwindigkeitszunahme von Zügen nehmen die Anforderungen an den Gleisoberbau zu. Dabei wird gefordert, dass insbesondere Schienen und Weichen einen hohen Widerstand gegen Verschleiß, Verquetschungen und Ermüdungsschäden aufweisen. Des Weiteren sollen eine Bruchsicherheit und eine Eignung zum Schweißen gegeben sein. Diese Forderungen begründen den Einsatz von Schienen mit Zugfestigkeiten von mindestens 1100 N/mm2.Due to the increase in the speed of trains, the demands on the track superstructure are increasing. It is required that, in particular rails and points have a high resistance to wear, crushing and fatigue damage. Furthermore, a fracture safety and a suitability for welding should be given. These requirements justify the use of rails with tensile strengths of at least 1100 N / mm 2 .

Aus EP 1 003 920 B1 ist ein Gleisteil bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines solchen bekannt, bei dem Stahl einer chemischen Richtanalyse mit 0,3 bis 0,6 % C, 0,8 bis 1,5 % Si, 0,7 bis 1,0 % Mn, 0,9 bis 1,4 % Cr, 0,6 bis 1,0 % Mo, Rest Eisen sowie üblichen verschmelzungsbedingten Verunreinigungen nach einer Abkühlung aus der Walzwärme und Ausbildung eines bainitischen Grundgefüges einer Zugfestigkeit von ungefähr 1100 N/mm2 zunächst einer Vorbehandlungsstufe unterzogen wird. Hierbei wird der Stahl mit der bainitischen Grundstruktur auf eine Temperatur T4 mit 400°C < T4 < 550°C erwärmt und sodann gesteuert derart abgekühlt, dass der Stahl nach der Vorbehandlung eine Zugfestigkeit von zumindest 1200 N/mm2 aufweist. Im Anschluss daran wird er auf eine Temperatur T1 mit 750°C < T1 < 920°C angewärmt, anschließend auf eine Temperatur T2 mit 450°C < T2 < 250°C in einem Polymer-Wassergemisch, in einer Salzschmelze oder in einem Pulver beschleunigt abgekühlt, erneut auf eine Temperatur T3 > T2 mit 400°C < T3 < 560°C erwärmt und bei der Temperatur T3 über eine Zeit t1 mit 60 min < t1 < 150 min gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt.Out EP 1 003 920 B1 is a rail part or a method for producing such a known in the steel of a chemical direct analysis with 0.3 to 0.6% C, 0.8 to 1.5% Si, 0.7 to 1.0% Mn, 0.9 to 1.4% Cr, 0.6 to 1.0% Mo, remainder of iron and conventional fouling impurities after cooling from the rolling heat and formation of a bainitic ground structure of a tensile strength of about 1100 N / mm 2 initially subjected to a pretreatment step becomes. In this case, the steel with the bainitic basic structure is heated to a temperature T4 of 400 ° C. <T4 <550 ° C. and then cooled in a controlled manner so that the steel after the pretreatment has a tensile strength of at least 1200 N / mm 2 . Subsequently, it is warmed to a temperature T1 of 750 ° C. <T1 <920 ° C., then accelerated to a temperature T2 of 450 ° C. <T2 <250 ° C. in a polymer / water mixture, in a salt melt or in a powder cooled, heated again to a temperature T3> T2 with 400 ° C <T3 <560 ° C and maintained at temperature T3 for a time t1 with 60 min <t1 <150 min and then cooled to room temperature.

Nachteil von einer Zungenvorrichtung, Zungenschiene und/oder Backenschiene, eines Schienauszuges oder Isolierstoßes des Standes der Technik sind hoher Verschleiß, Rollkontaktermüdungsschäden und plastische Deformationen der Belasteten Bereiche, wie des Zungenanfanges bis hin zu Ausbrüchen der Zungen- und der Backenschienen die somit häufige Instandsetzungsarbeiten, insbesondere Schleifen, nach sich ziehen. Hierdurch wird insbesondere maßgeblich die Liegedauer der Bauteile negativ beeinflusst.disadvantage from a tongue device, tongue rail and / or stock rail, a rail pull or Isolierstoßes of the prior art are high wear, Roll contact fatigue damage and plastic deformations of the stressed areas, such as the beginning of the tongue to breakouts the tongue and the cheek splints thus frequent Repairs, especially grinding, entail. This is particularly relevant the service life of the components is negatively influenced.

Insbesondere die derzeitig verwendeten perlitischen Standardmaterialien (R350HT) genügen diesen enormen Belastungen nicht und zeigen die o.g. Schädigungen auf. Dieser perlitische Werkstoff mit einer Zugfestigkeit von ≥ 1180 N/mm2 erhält durch eine Wärmebehandlung zwar eine erhöhte Verschleißfestigkeit, neigt jedoch auch in seiner feinperlitischen Ausführung unter den derzeitigen Belastungen zur Oberflächenrissbildung, den so genannten Rollkontaktermüdungsschäden.In particular, the currently used perlitic standard materials (R350HT) do not meet these enormous loads and show the above-mentioned damage. This pearlitic material with a tensile strength of ≥ 1180 N / mm 2 receives increased wear resistance due to a heat treatment, but in its fine-pearlitic design also tends to crack under surface stress, the so-called rolling contact fatigue damage.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Gleisteils der eingangs genannten Art bzw. ein Weichenbauteil selbst derart weiterzubilden, dass sich mit einem vereinfachten Herstellungsverfahren eine hohe Festigkeit und Verschleißresistenz bei Erhöhung der Lebensdauer ergibt, so dass insbesondere ein Einsatz in hochbeanspruchten Weichen und anderen Gleisbauteilen erfolgen kann.Of the The present invention is based on the problem, a method for producing a rail part of the type mentioned or to develop a switch component itself such that with a simplified manufacturing process high strength and wear resistance at increase the life results, so that in particular a use in highly stressed Switches and other track components can be done.

Ein erfindungsgemäßes hoch belastetes Gleisbauteile aus Stahl zeichnet sich dadurch aus, dass das Gleisteil aus Stahl einer chemischen Richtanalyse mit 0,3 bis 0,4 % C, 0,7 bis 0,9 % Si, 0,6 bis 0,8 % Mn, 2,2 bis 3,0 % Cr, Rest Eisen sowie üblichen verschmelzungsbedingten Verunreinigungen hergestellt ist. Nach einer Abkühlung aus der Walzwärme und Ausbildung eines bainitischen Grundgefüges wird es bei ruhender Luft abgekühlt. Als Abkühlung in ruhender Luft wird hierbei eine Abkühlung ohne Einsatz von technischen Belüftungsmitteln verstanden. Insbesondere wird das langsam abkühlende Weichenbauteil nicht mit Düsen angeblasen.One high according to the invention loaded track components made of steel is characterized by the fact that the track part made of steel of a chemical directional analysis with 0.3 to 0.4% C, 0.7 to 0.9% Si, 0.6 to 0.8% Mn, 2.2 to 3.0% Cr, balance Iron as well as usual Merge-related contaminants is produced. After a Cooling from the rolling heat and formation of a bainitic ground structure, it is in still air cooled. As a cooling off in still air, this is a cooling without the use of technical aeration means Understood. In particular, the slowly cooling switch component is not with nozzles blown.

Das Weichenbauteil weist nun eine Zugfestigkeit von 1300 bis 1550 N/mm2 und eine Bruchdehnung > 10 % auf.The points component now has a tensile strength of 1300 to 1550 N / mm 2 and an elongation at break> 10%.

Derartig hergestellter bainitischer Schienenstahl ist naturhart, d.h. ohne zusätzliche Wärmebehandlung nach dem Austenitisieren verwendbar.Such bainitic rail steel produced is naturally hard, i. without additional heat treatment usable after austenitizing.

Vorteilhaft kann das Gleisteil zusätzlich spannungsarmgeglüht werden, um Spannungen die aus dem Herstellungsprozess entstehen abzubauen.Advantageous the track part can additionally be stress-relieved, to reduce stresses that arise from the manufacturing process.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.Further Details, advantages and features of the invention do not arise only from the claims, the characteristics to be taken from these - alone and / or in combination - but also with reference to the following description of exemplary embodiments.

Besondere Vorteile der Erfindung sind:

  • – Keine aufwändige Nachbehandlung des bainitischen Stahls in unterschiedlichen Temperaturbereichen mit jeweils unterschiedlichen Haltedauern,
  • – Minderung der Rollkontaktermüdungsschäden an der Bauteiloberfläche,
  • – Reduzierung der Aufwendungen für die Instandhaltung,
  • – Senkung der Lebenszyklus-Kosten (LCC) für Bauteil und Anlage,
Particular advantages of the invention are:
  • No costly post-treatment of the bainitic steel in different temperature ranges, each with different holding periods,
  • Reduction of rolling contact fatigue damage to the component surface,
  • - reduction of maintenance costs,
  • - Lifecycle costs (LCC) for component and plant,

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels näher erläutert.The The invention will be explained in more detail below by means of an example.

Ein Stahl mit einer chemischen Richtanalyse von 0,3 bis 0,4 % C, 0,7 bis 0,9 % Si, 0,6 bis 0,8 % Mn, 2,2 bis 3,0 % Cr, Rest Eisen sowie üblichen verschmelzungsbedingten Verunreinigungen wird durch Walzen zu einem Gleisteil geformt, um durch Abkühlen aus der Walzwärme ein Gefüge mit bainitischer Grundstruktur und einer Festigkeit von 1300 bis 1550 N/mm2 zu erzielen.A steel with a chemical standard analysis of 0.3 to 0.4% C, 0.7 to 0.9% Si, 0.6 to 0.8% Mn, 2.2 to 3.0% Cr, balance iron as well The usual melt-caused impurities are formed into a splined part by rolling in order to achieve a microstructure of bainitic structure and a strength of 1300 to 1550 N / mm 2 by cooling from the rolling heat.

Daraufhin wird das Weichenbauteil auf Raumtemperatur bei ruhender Luft insbesondere in einer Halle abgekühlt. Hierbei wird das Weichenbauteil weder mittels Düsen angeblasen. Ein geringfügiger Luftstrom z.B. infolge geöffneter Hallentore ist unschädlich.thereupon the switch component is at room temperature with still air in particular cooled in a hall. In this case, the points component is not blown by means of nozzles. A slight airflow e.g. as a result of being opened Hall gates is harmless.

Durch diese Wärmebehandlung ergibt sich ein bainitisches Gefüge mit den Eigenschaften Zugfestigkeit 1300 bis 1550 N/mm2 und Bruchdehnung > 10 %.This heat treatment results in a bainitic structure with the properties tensile strength 1300 to 1550 N / mm 2 and elongation at break> 10%.

Ein entsprechendes Weichenbauteil/Gleisbauteil wird daraufhin mit einer Schiene insbesondere der Güte R260 bzw. R350HT durch eine Verbindungsschweißung verbunden und in das Gleis eingebautOne appropriate turnout component / track component is then with a Rail in particular the quality R260 or R350HT connected by a joint weld and into the track built-in

Claims (4)

Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Schienenstahls, insbesondere einer Zungenvorrichtung, Zungenschiene und/oder Backenschiene, Schienenauszüge und Isolierstöße und anderen hoch belasteten Gleisbauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass Stahl einer chemischen Richtanalyse mit 0,3 bis 0,4 % C, 0,7 bis 0,9 % Si, 0,6 bis 0,8 % Mn, 2,2 bis 3,0 % Cr, Rest Eisen sowie üblichen verschmelzungsbedingten Verunreinigungen nach einer Abkühlung aus der Walzwärme und Ausbildung eines bainitischen Grundgefüges einer Zugfestigkeit von 1300 bis 1550 N/mm2 bei ruhender Luft abgekühlt wird.A method for producing a high-strength rail steel, in particular a tongue device, tongue rail and / or stock rail, rail and insulating joints and other highly loaded track components, characterized in that steel a chemical directional analysis with 0.3 to 0.4% C, 0.7 to 0 , 9% Si, 0.6 to 0.8% Mn, 2.2 to 3.0% Cr, the remainder of iron and the usual fouling-related impurities after cooling from the rolling heat and formation of a bainitic base structure of a tensile strength of 1300 to 1550 N / mm 2 is cooled in still air. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn notwendig das Gleisteil spannungsarmgeglüht wird um Spannungen die aus dem Herstellungsprozess entstehen abzubauen.Method according to claim 1, characterized in that if necessary, the track part is stress relieved to reduce stresses that arise from the manufacturing process. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl mit bainitischem Grundgefüge mit einer Schiene insbesondere der Güte R260 bzw. R350HT durch eine Verbindungsschweißung verbunden und in das Gleis eingebaut wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the steel with bainitic basic structure with a Rail in particular the quality R260 or R350HT connected by a joint weld and into the track is installed. Weichenbauteil aus Stahl hergestellt nach einem Verfahren nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleisteil aus Stahl einer chemischen Richtanalyse mit 0,3 bis 0,4 % C, 0,7 bis 0,9 % Si, 0,6 bis 0,8 % Mn, 2,2 bis 3,0 % Cr, Rest Eisen sowie üblichen verschmelzungsbedingten Verunreinigungen hergestellt ist, ein bainitisches Grundgefüge, eine Zugfestigkeit von 1300 bis 1550 N/mm2 und eine Bruchdehnung > 10 % aufweist.Turnout component made of steel according to a method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the track part made of steel of a chemical directional analysis with 0.3 to 0.4% C, 0.7 to 0.9% Si, 0.6 to 0.8% Mn, 2.2 to 3.0% Cr, the remainder of iron and customary merger-related impurities, has a bainitic base structure, a tensile strength of 1300 to 1550 N / mm 2 and an elongation at break> 10%.
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