DE1220876B

DE1220876B - Process for cooling rolled profiles, especially rails

Info

Publication number: DE1220876B
Application number: DEK46574A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Egon Koerfer
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1962-04-26
Filing date: 1962-04-26
Publication date: 1966-07-14

Description

Verfahren zum Abkühlen gewalzter Profile, insbesondere Schienen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Abkühlen gewalzter Profile, insbesondere Schienen.Process for cooling rolled profiles, in particular rails The present invention relates to methods for cooling rolled profiles, especially rails.

Bei einer Reihe von bekannten Abkühlverfahren geht man so vor, daß von einer bestimmten Temperatur ab unter Hauben, Öfen od. dgl. verzögert abgekühlt wird. Hierbei findet eine kontinuierliche Temperaturabnahme statt, so daß sowohl im Ferrit-Perlit-Bereich und/oder im Bereich des Zwischenstufengefüges eine Reihe von den bestimmten Temperaturen zugeordneten Gefügeausbildungen durchlaufen werden, so daß im Endergebnis eine Vielzahl von Gefügebestandteilen vorhanden ist, die entsprechend der sukzessiven Entstehungsgeschichte der einzelnen Gefügearten zum Aufbau von Spannungen führen. Diese Spannungen können .die Trennbruchfestigkeiten des Materials überschreiten und somit zu inneren Rissen führen. Gleichzeitig tritt allgemein ein mehr oder minder starker Verzug des Materials auf.In a number of known cooling processes one proceeds in such a way that cooled down from a certain temperature under hoods, ovens or the like with a delay will. Here there is a continuous decrease in temperature, so that both in the ferrite-pearlite area and / or in the area of the interstage structure the microstructures assigned to the specific temperatures are passed through, so that in the end result there is a large number of structural constituents that correspond accordingly the successive history of the development of the individual types of structure to build up tensions to lead. These stresses can exceed the breaking strength of the material and thus lead to internal cracks. At the same time there is generally a more or less severe distortion of the material.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Gefügeumwandlungs- oder Abkühlspannungen auf ein Minimum zu reduzieren, um hierdurch auch geringfügige Rißbildungen zu vermeiden, die bereits zu einer erheblichen Herabsetzung der Lebensdauer der Schienen oder sonstiger gewalzter Profile, die ähnlichen Beanspruchungen unterworfen werden, führen können.The invention has set itself the task of the structural transformation or to reduce cooling stresses to a minimum, thereby reducing them to minor To avoid the formation of cracks, which already lead to a considerable reduction in the service life the rails or other rolled profiles that are subjected to similar stresses will be able to lead.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß das Profil nach einer Warmverformung, z. B. nach dem Walzen, bis in den Bereich der Perlitumwandlung vorzugsweise normal an Luft abgekühlt wird und dann über seinen gesamten Querschnitt bis zum Ablauf des Umwandlungsprozesses konstant auf derselben Temperatur gehalten wird.The invention solves the problem in that the profile after a Hot deformation, e.g. B. after rolling, preferably up to the range of pearlite conversion is normally cooled in air and then over its entire cross-section up to The conversion process is kept constant at the same temperature.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nach Abschluß der Umwandlung normal schnell an Luft abgekühlt werden.According to a preferred embodiment of the method according to the invention can be cooled normally quickly in air after the conversion is complete.

Es ist zwar auch schon bekannt, die Kühlung so durchzuführen, daß die Schienen nach dem Durchlaufen des Umwandlungstemperaturbereichs einem Temperaturausgleich unterzogen werden. Hierbei wird so vorgegangen, daß bei etwa 500°C der Abkühlvorgang so lange unterbrochen wird, bis die inneren und äußeren Teile des Schienenkopfes gleiche Temperaturen angenommen haben. Diese Unterbrechung der Abkühlung ist aber nicht mit dem erfindungsgemäßen isothermen Halten der Temperatur im Umwandlungsbereich vergleichbar. Bei dem Ausgleich der Temperaturen in den inneren und äußeren Teilen des Schienenkopfes erfolgen zwangläufig Temperaturänderungen. Dies bedingt wiederum, daß in verschiedenen Querschnittszonen des Profils die Umwandlungsbereiche zu verschiedenen Zeiten durchlaufen werden, was eine Voraussetzung für die Rißbildung ist, deren Vermeidung durch das erfindungsgemäße Verfahren sichergestellt ist. Die Vermeidung der Rißbildung erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, daß im Temperaturbereich der Umwandlung der gesamte Querschnitt der Schiene bis zur Beendigung der Umwandlung auf gleicher Temperatur gehalten wird, so daß räumlich und zeitlich in der Schiene während der Umwandlung gleiche Temperaturen vorliegen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß in einem Querschnittsbereich der Umwandlungsvorgang jeweils zur gleichen Zeit stattfindet wie in den benachbarten Bereichen.It is also already known to carry out the cooling in such a way that the rails are subjected to temperature equalization after passing through the transition temperature range be subjected. The procedure here is that the cooling process starts at around 500.degree is interrupted until the inner and outer parts of the rail head have assumed the same temperatures. This interruption of the cooling is however not with the isothermal keeping of the temperature in the conversion range according to the invention comparable. In balancing the temperatures in the inner and outer parts of the rail head inevitably changes in temperature. This in turn requires that in different cross-sectional zones of the profile the conversion areas to different Times are passed through, which is a prerequisite for the formation of cracks Avoidance is ensured by the method according to the invention. Avoidance the crack formation takes place in the process according to the invention in that in the temperature range the conversion of the entire cross-section of the rail until the completion of the conversion is kept at the same temperature, so that spatially and temporally in the rail the temperatures are the same during the conversion. This ensures that that in a cross-sectional area the conversion process takes place at the same time takes place as in the neighboring areas.

Auch für große Schmiedestücke ist es schon bekannt, einen Temperaturausgleich unterhalb des Umwandlungsbereiches auszuführen. Diese Tatsache kann aus den vorgenannten Gründen nicht zu der technischen Lehre der Erfindung führen, zumal es sich um ein völlig anderes Arbeitsgebiet handelt, in dem verschiedenartige Probleme vorliegen. So hat man auch schon bei schweren Schmiedestücken erkannt, daß durch die isotherme Umwandlung eine Flockenbildung vermieden wird. Eine Flockenbildung spielt jedoch bei Schienen oder gewalzten Profilen eine völlig untergeordnete Rolle bei der Ausbildung von Gefügespannungen. Bei dem Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung sind die Querschnitte so klein gegenüber den Schmiedestücken, daß fast in allen Fällen die freigesetzten Gase rechtzeitig hinausdiffundieren können, zumal der in erster Linie in Frage kommende Wasserstoff auch in den vorliegenden Werkstoffen eine außerordentlich große mittlere Weglänge hat. Die übertragung der vorerwähnten Erkenntnisse auf dem Gebiet der schweren Schmiedestücke auf .das gesteuerte Abkühlen von Schienen oder sonstigen gewalzten Profilen liegt dem Fachmann auch deshalb fern, weil es sich bei derartigen isothermen Umwandlungen um einen Glühvorgang handelt, der nicht im Zuge einer kontinuierlichen Abkühlung erfolgt.Temperature compensation is also already known for large forgings to be executed below the conversion area. This fact can be seen from the aforementioned Reasons do not lead to the technical teaching of the invention, especially since it is a is a completely different field of work, in which there are various problems. So it has already been recognized with heavy forgings that the isothermal Conversion a flocculation is avoided. However, flake formation does play in the case of rails or rolled profiles, it plays a completely subordinate role in training of structural stresses. In the field of application of the present invention are Cross-sections so small compared to the forgings that almost in all cases the released gases can diffuse out in good time, especially as the primary one The hydrogen in question is also extremely good in the materials at hand size has mean path length. The transfer of the aforementioned knowledge in the field the heavy forgings on. the controlled cooling of rails or other Rolled profiles is therefore also far from the expert because it is with such isothermal conversions is an annealing process, which is not in the course of a continuous Cooling takes place.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in den Figuren erläutert.The method according to the invention is explained in the figures.

F i g. 1 veranschaulicht die sich bei den bekannten Verfahren ergebenden Abkühlungsverhältnisse, wie sie sich bei normaler Luftkühlung ergeben; F i g. 2 veranschaulicht den zweiten Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens an einem Diagrammbeispiel.F i g. 1 illustrates the results obtained with the known methods Cooling ratios as they result with normal air cooling; F i g. 2 illustrates the second sequence of the method according to the invention using a diagram example.

Wie sich aus F i g. 1, in der die Zeit logarithmisch aufgetragen ist, ergibt, bilden sich zwischen den verschiedenen Teilen der Schiene Temperaturdifferenzen, die bis zu 100° C und mehr gehen können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Kurven im Umwandlungsbereich, in dem sich die meisten Gefügespannungen bilden, einander wesentlich angenähert und über die Umwandlungszeit konstant geführt. Aus der F i g. 2 ergeben sich die verschiedenen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die bei etwa 1000° C aus der Walze austretende Schiene wird bis etwa 550° C einer Luftabkühlung unterworfen, die durch .den Kurventeil 1 gekennzeichnet ist. Dann schließt sich der horizontale Kurventeil 2 an, was dem isothermen Ablauf der Umwandlung entspricht. Nach Vollzug der Umwandlung am Ende des horizontalen Kurventeils wird der Bereich schnellerer Abkühlung angeschlossen, der im vorliegenden Falle bei einer Temperatur von etwa 300° C beendet ist. An den Bereich 3 schließt sich dann zur Beseitigung von Abkühlspannungen eine verzögerte Abkühlung gemäß dem Gefälle des Kurventeils 4 an. Bei etwa 150° C wird die verzögerte Abkühlung abgeschlossen, und es beginnt der Bereich normaler Luftabkühlung 5, der bis zum Erreichen der Raumtemperatur 6 abläuft.As can be seen from FIG. 1, in which the time is plotted logarithmically, results, temperature differences form between the different parts of the rail, that can go up to 100 ° C and more. By the method according to the invention the curves in the transformation area in which most of the structural stresses are formed, much closer to each other and kept constant over the conversion time. the end the F i g. 2 shows the various stages of the method according to the invention. The rail emerging from the roller at around 1000 ° C becomes one up to around 550 ° C Subject to air cooling, which is characterized by the curve part 1. then the horizontal curve part 2 follows, which is the isothermal course of the conversion is equivalent to. After completion of the conversion at the end of the horizontal part of the curve, connected to the area of faster cooling, which in the present case with a Temperature of about 300 ° C has ended. Area 3 is then followed by Elimination of cooling stresses a delayed cooling according to the gradient of the Part 4 of the curve. The delayed cooling is completed at around 150 ° C, and the range of normal air cooling 5 begins, which continues until room temperature is reached 6 expires.

Versuche haben gezeigt, daß es möglich ist, Schienen nach dieser Arbeitsweise im kontinuierlichen Betrieb in wesentlich kürzerer Zeit abzukühlen und mit gleichen und auch günstigeren technologischen Eigenschaften herzustellen und umständliche Richtarbeiten weitgehend zu vermindern. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Aufstellung vergleichsweise zusammengestellt. Versuch Abkühlung Streckgrenze Festigkeit Dehnung Einschnitt kg/mm2 kg/mm2 % °% 1 übliche Behandlung 56,6 96,4 17,3 34,6 Versuch 54,8 97,4 15,8 35,9 2 übliche Behandlung 52,2 94,6 17,3 33,3 Versuch 54,1 -94,1 16,8 35,2 3 übliche Behandlung 51,3 92,0 18,3 35,9 Versuch 52,2 91,1 16,6 35,9 4 übliche Behandlung 52,2 92,0 19,0 35,9 Versuch 54,8 94,8 17,0 34,4 Versuch Durchbiegung in mm bei Schlagkraft in tm 5 I 8 I 11 I 14 I 17 I 20 I 23 l 26 1 36 49 63 37 51 65 78 89 102 115 130 2 36 50 64 37 54 68 95 110 127 145 169 3 36 54 69 37 54 69 80 98 115 131 152 4 36 53 65 37 56 66 81 96 110 126 140 Tests have shown that it is possible to cool rails using this procedure in continuous operation in a much shorter time and to produce them with the same and also more favorable technological properties and to largely reduce laborious straightening work. The results are compiled in the table below for comparison. Attempt cooling yield strength strength elongation incision kg / mm2 kg / mm2% °% 1 usual treatment 56.6 96.4 17.3 34.6 Trial 54.8 97.4 15.8 35.9 2 usual treatment 52.2 94.6 17.3 33.3 Trial 54.1 -94.1 16.8 35.2 3 usual treatment 51.3 92.0 18.3 35.9 Trial 52.2 91.1 16.6 35.9 4 usual treatment 52.2 92.0 19.0 35.9 Trial 54.8 94.8 17.0 34.4 Test deflection in mm with impact force in tm 5 I 8 I 11 I 14 I 17 I 20 I 23 l 26 1 36 49 63 37 51 65 78 89 102 115 130 2 36 50 64 37 54 68 95 110 127 145 169 3 36 54 69 37 54 69 80 98 115 131 152 4 36 53 65 37 56 66 81 96 110 126 140

Claims

Claims: 1. Method for cooling rolled profiles, in particular Rails, characterized in that the profile after hot deformation, for. B. after rolling, preferably normal up to the area of pearlite transformation Air is cooled and then over its entire cross-section until the expiration of the Conversion process is kept constant at the same temperature.

2. Procedure according to claim 1, characterized in that after completion of the conversion normal is rapidly cooled in air. Publications considered: German patent specification No. 612,757; German patent applications G 3591 VI a / 18 c (published on 6. 11. 1952), P 2867 VI a / 18 c (published on 14. B. 1952); Book by Ruhfus, »Heat treatment der Eisenwerkstoffe ”, 1958, pp. 64 to 70.