DE1533982B1

DE1533982B1 - Method and device for the heat treatment of rails

Info

Publication number: DE1533982B1
Application number: DE19661533982
Authority: DE
Inventors: Jacques Pomey
Original assignee: Lorraine Escaut SA
Current assignee: Lorraine Escaut SA
Priority date: 1965-04-28
Filing date: 1966-04-27
Publication date: 1970-11-26
Also published as: OA01952A; FI46521C; AT287038B; NL6605705A; BE680222A; PL72550B1; SE309257B; ES326499A1; GB1131662A; LU50979A1; FI46521B; US3519497A; FR90024E

Description

aus dem Walzwerk austretenden Schiene mäßig mit io gleichmäßig über das ganze Bett erstreckt. Daher Wasser berieselt. Hinter dieser Berieselungszone er- kühlt sich das vorher auf eine hohe Temperatur erwärmten sich die oberflächlichen Schichten wieder hitzte Werkstück in dem aus in Fluß gehaltenem infolge der von dem heiß gebliebenen Kern des Pulver gebildeten Bett sehr schnell ab, das ein Härte-Schienenkopfes ausgestrahlten Wärme. Man hoffte, mittel bildet. Überdies ist diese Abkühlung begrenzt auf diese Weise eine sorbitische Härtung zu verwirk- 15 auf die Temperatur, auf die das Mittel vorher geliehen und bessere Eigenschaften zu erreichen. Aber bracht worden ist, so daß das Werkstück sehr schnell da die Anisothermie sehr groß war, war auch die Ge- in seiner ganzen Masse diese Temperatur annimmt fahr einer unerwünschten Oberflächenveränderung und sie hält.Rail exiting the rolling mill extends moderately with io evenly over the entire bed. Therefore Sprinkled water. Behind this sprinkling zone, what was previously heated to a high temperature cools down the superficial layers re-heated in the workpiece that was kept in flux as a result of the bed formed by the hot core of the powder, which has a hardness rail head radiated heat. It was hoped that education would be medium. Moreover, this cooling is limited in this way a sorbitic hardening can be achieved at the temperature at which the agent was previously borrowed and achieve better properties. But has been brought so that the workpiece very quickly since the anisotherm was very great, the whole of the Ge also assumed this temperature drive an undesired surface change and it lasts.

sehr groß, und die Struktur war heterogen und Gemäß der Erfindung hingegen verwendet manvery large and the structure was heterogeneous and, according to the invention, on the other hand, one uses

schlecht definiert, so daß dieses Verfahren aufgege- 20 gleichzeitig zwei entgegengesetzte Eigenschaften ben wurde. pulvriger Mittel, und zwar im Hinblick auf die Formill-defined, so that this method exhibits two opposite properties at the same time was ben. powdery means, in terms of shape

Man hat auch versucht, härtere Schienen zu er- der Schiene und auf die Lage der Schiene in dem langen, beispielsweise durch Verminderung der Kon- pulvrigen Mittel. Tatsächlich übertragen in Ruhe bezentration von Kohlenstoff und Mangan im Stahl. findliche und nicht in Fluß gehaltene pulvrige Mittel Jedoch bekam der Stahl mangels geeigneter Vor- 25 die Wärme sehr schlecht, und die Mittel wirken Sichtsmaßnahmen bei der Abkühlung nach dem WaI- daher wärmedämmend. Deshalb kühlt sich ein heizen eine mikroskopisch schlecht definierte Struktur. ßes, in ein pulverförmiges, nicht in Fluß gehaltenes, In den an Kohlenstoff und Mangan reichen Zonen hitzebeständiges Mittel gebrachtes Werkstück äußerst war die Abkühlungsgeschwindigkeit zu schnell, um langsam ab. Diese Eigenschaft steht im Gegensatz zu die Vollendung der perlitischen Umwandlung zu er- 30 derjenigen eines Bettes aus in Fluß gehaltenem pul-Iauben. Diese erfolgte mit niedrigerer Temperatur verförmigem Mittel, obwohl das Mittel an sich in und gab ein wenig Bainit und ein wenig Martensit. beiden Fällen dasselbe ist. Die Oberfläche des Daraus ergaben sich also zwei Mängel, nämlich eine Schienenfußes, die bei Eisenbahnen die Unterfläche sehr große Brüchigkeit und das Auftreten von inne- bildet, bildet während der Behandlung gemäß der ren Rissen und Flocken. Außerdem war es nötig, 35 Erfindung die horizontale Oberfläche, weil die heiße am Ende der Walzenstraße eine sehr langsame Ab- Schiene beim Einbringen in das in Fluß gehaltene kühlung der Schienen durchzuführen. Auf jeden pulvrige Bett um 180° gedreht wird. Daher wird das Fall brachte das Verfahren, selbst wenn es noch ver- pulvrige Bett, das diese Fläche bedeckt, eine stagnievollständigt wurde, noch zahlreiche Nachteile. rende Zone, und das in Ruhe befindliche pulvrigeAttempts have also been made to connect harder rails to the rail and to the position of the rail in the long, for example by reducing the amount of powdery agents. Actually transmitted in calm concentration of carbon and manganese in steel. sensitive and non-flowing powdery agents However, due to the lack of suitable heating means, the steel received the heat very poorly, and the agents work Visual measures when cooling down after the WaI- therefore heat-insulating. That's why heating cools down a microscopically ill-defined structure. ßes, in a powdery, non-flowing, Workpiece placed in the zones rich in carbon and manganese extremely heat-resistant agent the cooling rate was too fast to slow down. This property is in contrast to the completion of the pearlitic transformation into that of a bed of pulverulent leaves kept in flow. This was done with a lower temperature deformable agent, although the agent itself is in and gave a little bainite and a little martensite. is the same in both cases. The surface of the This resulted in two defects, namely a rail foot, which is the lower surface in railways very great fragility and the appearance of intrinsic forms during treatment according to the ren cracks and flakes. In addition, it was necessary to invent the horizontal surface because the hot one at the end of the roller train a very slow down-rail when introducing it into the one that is kept in flux to cool the rails. Turn 180 ° on each powdery bed. Hence the Fall brought the process to a stagnation, even if there was still a powdery bed covering this area still had numerous disadvantages. erende zone, and the powdery one at rest

In Anbetracht der hohen Produktion von Walzen- 4° Mittel, das die die Oberfläche gewordene Fläche des straßen war es notwendig, Abkühlungskanäle von Schienenfußes bedeckt, wird ein wärmedämmendes sehr großer Kapazität vorzusehen, die viel Platz be- Mittel, das sich der Abkühlung auf dieser Fläche anspruchten und teuer waren. Andererseits hatte die widersetzt.Considering the high production of roller 4 ° means that the surface of the streets it was necessary to cover cooling ducts of the rail base, becomes a heat insulating to provide a very large capacity, which means that there is plenty of space for cooling on this surface demanding and expensive. On the other hand, she had resisted.

Behandlung von Schienen in den Kanälen Deforma- Eine andere dem Profil der Schiene zuzuschrei-Treatment of splints in the canals deforma- Another attributable to the profile of the splint-

tionen der Schienen wegen der notwendigen Förde- 45 bende besondere Eigenschaft ist es, daß die Oberrung derselben zur Folge und brachte eine unregel- fläche des Schienenfußes etwa doppelt so groß ist mäßige Abkühlung mit sich, so daß ein Nachrichten wie diejenige des Schienenkopfes, wenn die Massen der Schienen erforderlich war. der beiden etwa gleich sind. Da beim Verfahren ge-Because of the necessary conveyance, the special property of the rails is that the upper support the same and brought about an irregular surface of the rail foot which is about twice as large moderate cooling with itself, so that a news like that of the rail head when the crowds the rails was required. the two are about the same. Since the procedure

Schließlich waren die inneren Eigenschaften des maß der Erfindung die ganze, horizontale Oberfläche Stahles sehr verschieden. Obgleich es dabei notwen- 50 gewordene Fläche der Abkühlung entzogen ist, ist dig war, den Kohlenstoff- und Mangangehalt des die Fläche, die fortfährt sich abzukühlen, beimAfter all, the internal properties of the measure of the invention were the entire, horizontal surface Steel very different. Although the area that has become necessary is withdrawn from cooling, it is dig was the carbon and manganese content of the surface that continues to cool when

Schienenfuß und Schienenkopf von derselben Größenordnung. Da die Massen von gleicher Größenordnung sind, ist auch die mittlere Geschwindigkeit 55 der Abkühlung für Schienenfuß und Schienenkopf im wesentlichen dieselbe, im Gegensatz zu den Vorgängen bei der natürlichen Abkühlung in der Luft oder in einer Flüssigkeit, wo der Schienenfuß sich etwa zweimal so schnell abkühlt wie der Schienentische oder vorzugsweise bainitische Umwandlung 60 kopf. Aus der Gleichheit der Abkühlungsgeschwinerfährt. digkeiten von Schienenfuß und Schienenkopf beimRail foot and rail head of the same order of magnitude. Because the masses of the same order of magnitude the mean cooling speed is 55 for the rail foot and rail head essentially the same, in contrast to what happens during natural cooling in the air or in a liquid where the rail foot cools down about twice as fast as the rail table or preferably bainitic conversion 60 head. From the equality of the cooling speed drive. of the rail base and rail head at

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Kühlmittel durch ein Bett aus hitzebeständigem, in Fluß gehaltenem Pulver gebildet, das auf konstanter Temperatur gehalten wird, und 65 die Schiene wird in das Bett derart eingeführt, daß der Schienenkopf unten, der Schienenfuß oben und die ebene Fläche des letzteren horizontal ist, so daßIn a preferred embodiment of the process, the coolant is passed through a bed of heat-resistant, fluxed powder maintained at constant temperature, and 65 the rail is inserted into the bed in such a way that the rail head is below, the rail base is above and the flat surface of the latter is horizontal so that

Stahles zu begrenzen, gestattete dies nicht die Härte in dem erwünschten Maße zu erhöhen.Limiting steel did not allow the hardness to be increased to the extent desired.

Das Verfahren gemäß der Erfindung beseitigt alle Fehler der bisherigen Verfahren.The method according to the invention eliminates all the errors of the previous methods.

Gemäß der Erfindung wird die vom Walzwerk kommende noch heiße Schiene in ein auf konstanter Temperatur gehaltetenes Kühlmittel derart getaucht, daß der Stähl eine vollständige isotherme perli-According to the invention, the still hot rail coming from the rolling mill is turned into a constant one Temperature maintained coolant immersed in such a way that the steel has a complete isothermal pearl

Verfahren gemäß der Erfindung folgt, daß die Schiene im Laufe der Abkühlung gerade und daher von Deformationen frei bleibt.The method according to the invention follows that the rail in the course of cooling straight and therefore remains free from deformation.

Im Endeffekt benutzt das Verfahren gemäß der Erfindung stellenweise die gute Wärmeleitfähigkeit in Fluß gehaltener pulvriger Mittel und an anderen Stellen die gute Wärmeisolation in Ruhe befind-In the end, the method according to the invention uses the good thermal conductivity in places powdery agents kept in flow and in other places the good thermal insulation is at rest.

3 43 4

licher pulvriger Mittel. Diese Wirkungskombination hohen Temperaturen vermeidet die Absonderung hängt mit der Form des Schienenprofils und der von voreutektoidem Zementit, der sehr fein, interStellung desselben im Bett zusammen. Die Einheit- cellularartig, verteilt bleibt, wodurch die Verschleißlichkeit der Abkühlungsgeschwindigkeiten hängt festigkeit ohne Risiko der Brüchigkeit wächst. Aus andererseits sowohl mit den Verhältnissen der Ober- 5 diesem einzigen Grunde sind die Zusammensetzung, flächen als auch mit den Verhältnissen der Massen die Struktur, die mechanischen Eigenschaften und von Schienenfuß zu Schienenkopf zusammen. die Gebrauchseigenschaften verschieden und besser.licher powdery means. This combination of effects of high temperatures avoids the secretion depends on the shape of the rail profile and that of pre-eutectoid cementite, which is very fine interposition same in bed together. The unit - cellular-like, remains distributed, which reduces the wear and tear the cooling rate depends on the strength without the risk of increasing brittleness. the end on the other hand, both with the conditions of the above 5 this sole reason are the composition, surfaces as well as with the proportions of the masses the structure, the mechanical properties and from rail foot to rail head together. the properties of use different and better.

Selbstverständlich hängen die Temperatur des Bei den bekannten Verfahren ist der Gehalt anOf course, the temperature of the In the known processes depends on the content

Kühlmittels und die Zeit des Aufenthalts der Schie- Zusätzen, nämlich Mn, Ni, Cr, Mo, sehr beschränkt,Coolant and the time of stay of the sliding additives, namely Mn, Ni, Cr, Mo, very limited,

nen in diesem von der Zusammensetzung des Stahles io und man kann diese Elemente nur zusetzen, indemnen in this from the composition of the steel io and one can only add these elements by

und der Temperatur der Schienen beim Verlassen des man den Kohlenstoffgehalt entsprechend herabsetztand the temperature of the rails when leaving the one, the carbon content is reduced accordingly

Walzwerkes ab. im Verhältnis von eutektischem Stahl zu Kohlenstoff,Rolling mill. in the ratio of eutectic steel to carbon,

Im Falle einer isothermen, perlitischen Umfor- um zu vermeiden, daß im Verlauf der natürlichen mung kann die Temperatur im Hinblick auf die vor- Abkühlung auf dem Rost nicht Härtebildner aufstehenden Betrachtungen zwischen 560 und 620⁰C 15 treten, wie Bainit und Martensit in Mischung. Margewählt werden mit einer von der Temperatur ab- tensit ist eine Ursache der Brüchigkeit und vergröhängigen Aufenthaltszeit im Bett von 200 bis ßert das Risiko der Flockenbildung. Wenn jedoch die 800 Sekunden. Die Härte liegt zwischen 23 und Abkühlung langsam im Kanal erfolgt, haben die 43 Rockwell (Rockwell-Kegel) je nach Zusammen- Elemente der Legierung keinen günstigen Einfluß setzung und Behandlung. 20 mehr.In the case of an isothermal, pearlitic transformation, in order to avoid that in the course of the natural formation, the temperature can occur between 560 and 620 ^° C., such as bainite and martensite in a mixture, with regard to the pre-cooling on the grate, not hardness builders . Be chosen with a temperature difference is a cause of the fragility and a long stay in bed from 200 to increases the risk of flake formation. However, if the 800 seconds. The hardness is between 23 and cooling takes place slowly in the canal, the 43 Rockwell (Rockwell cones) depending on the composition of the alloy have no favorable influence on setting and treatment. 20 more.

Im Falle einer isothermen, bainitischen Umfor- Wenn jedoch die Abkühlung der Schienen am Aus-In the case of isothermal, bainitic deformation, however, if the cooling of the rails at the end

mung, die bevorzugt wird, kann die Temperatur gang des Walzwerkes nach dem Verfahren gemäßtion, which is preferred, the temperature range of the rolling mill according to the method according to

zwischen 380 und 460⁰C gewählt werden mit einer der Erfindung stattfindet, können die Schienen derbetween 380 and 460 ⁰ C can be chosen with one of the invention takes place, the rails of the

von der Temperatur abhängigen Aufenthaltszeit von vollen günstigen Wirkung der Zusätze teilhaft werden.The temperature-dependent residence time can benefit from the full beneficial effect of the additives.

300 bis 900 Sekunden. Die Härte liegt zwischen 25 Infolgedessen können die nach dem erfmdungsgemä-300 to 900 seconds. The hardness is between 25 As a result, the according to the invention

34 und 44 Rockwell (Rockwell-Kegel) entsprechend ßen Verfahren zu behandelnden Schienen 0,4 bis34 and 44 Rockwell (Rockwell cone) according to the procedure to be treated splints 0.4 to

der Zusammensetzung und Behandlung. Diese letzt- l°/oC, 0,5 bis 2,5°/oMn, 0,02 bis l,8°/oSi undthe composition and treatment. These last- 1 ° / oC, 0.5 to 2.5 ° / oMn, 0.02 to 1.8 ° / oSi and

genannte isothermische Umformung bietet zusatz- außerdem 0 bis 1,5% Cr, 0 bis 0,5% Mo, 0 biscalled isothermal forming also offers 0 to 1.5% Cr, 0 to 0.5% Mo, 0 to

liehe Vorteile, denn man kann durch sie größere 0,4% V und 0 bis 0,25% Nb enthalten, ohne daßlent advantages, because they can contain larger 0.4% V and 0 to 0.25% Nb without

Härten, eine sehr große Verschleißfestigkeit und eine 30 Nachteile entstehen, aber indem die Schienen vonHardening, a very high wear resistance and a 30 disadvantages arise, but by removing the rails from

sehr große Standfestigkeit gegenüber wechselnden diesen Zusätzen profitieren.very high stability against changing these additives benefit.

Kräften erhalten. Außerdem ergibt eine mäßigere Ferner ist bei den Schienen gemäß der ErfindungMaintain strength. In addition, there is a more moderate further is with the rails according to the invention

Temperatur des in Fluß gehaltenen Bettes eine grö- die Struktur in der ganzen Masse homogen und in-Temperature of the bed kept in flux a large structure in the whole mass homogeneous and in

ßere Wirtschaftlichkeit und eine sehr große Unemp- folgedessen auch in jedem beliebigen Querschnitt,ßer economic efficiency and a very large impulse also in any cross-section,

findlichkeit. Schließlich sind die Struktur und die 35 was bei natürlich abgekühlten Schienen nicht derdelicacy. After all, the structure and the 35 which are not the case with naturally cooled rails

Eigenschaften des Stahles gleichmäßiger. Die sehr Fall ist. Bei diesen weist der langsamer abgekühlteProperties of steel more uniform. Which is very case. In these, the slower cooled down shows

schwache Unterschiedlichkeit in der Struktur und in Kern des Schienenkopfes eine Struktur auf, bei derweak differences in the structure and in the core of the rail head a structure in which

den Eigenschaften beruht auf dem geringeren Einfluß die proeutektischen Elemente sauber getrennt sindthe properties is based on the lower influence the proeutectic elements are cleanly separated

der Verschiedenheit der Zusammensetzung, sei es und bei der der Perlit grober ist. Der Stahl ist imthe difference in composition, whether or not the pearlite is coarser. The steel is in

zwischen dem Kopf und dem Fuß einer Schiene oder 40 Kern weniger hart als an der Oberfläche. Außerdembetween the head and the foot of a splint or core less hard than on the surface. aside from that

von einem Guß zum anderen. findet, wenn der Stahl genügend mit Legierungsele-from one pour to another. found when the steel is sufficiently alloyed

Die Eigenschaften, die die Schienen durch die Be- menten versehen ist, in den oberflächlichen SchichtenThe properties that the rails are provided by the elements are in the superficial layers

handlung nach dem Verfahren gemäß der Erfindung und in den dünneren Teilen, wo die Abkühlungtreatment according to the method according to the invention and in the thinner parts where the cooling

erhalten, können unter verschiedenen Gesichtspunk- schneller ist, eine sehr schädliche Bildung von Bainitcan get faster under various points of view, a very harmful formation of bainite

ten betrachtet werden, nämlich unter den Gesichts- 45 und Martensit statt.be considered, namely under the face 45 and martensite instead.

punkten der chemischen Zusammensetzung, der In den stellenweise behandelten Schienen ist die Struktur, der mechanischen Eigenschaften, des äuße- Struktur natürlich heterogen, und in den Schienen, ren Aussehens und der Gebrauchseigenschaften. die einer Härtung mit anschließendem Anlassen Eine nach dem Verfahren gemäß der Erfindung be- unterworfen worden sind, ist die Struktur sorbitisch, handelte Schiene unterscheidet sich von den bekann- 50 die auf Grund der Umformung von Bainit abweicht, ten Stahlschienen durch mindestens eine der eben und sie wird durch ein kostspieligeres Verfahren erangegebenen Eigenschaften und in der Mehrzahl der halten. Diese Produkte unterscheiden sich also von Fälle gleichzeitig durch mehrere Eigenschaften. den Produkten, die erfindungsgemäß wärmebehandeltpoints of the chemical composition, the In the rails treated in places is the Structure, the mechanical properties, the external structure naturally heterogeneous, and in the rails, ren appearance and the usage properties. that of hardening with subsequent tempering A have been subjected to the method according to the invention, the structure is sorbitic, traded rail differs from the known - 50 which differs due to the deformation of bainite, ten steel rails through at least one of the flat ones, and it is specified through a more costly process Properties and in the majority of hold. So these products are different from Falls through multiple properties at the same time. the products that are heat-treated according to the invention

Bei der bekannten Schienenherstellung mit natür- wurden, bei denen nicht nur die Struktur und dieIn the known rail production with natural were, in which not only the structure and the

licher Abkühlung am Ausgang des Walzwerkes, sei 55 Härte homogen sind, sondern auch die Strukturlicher cooling at the exit of the rolling mill, assuming hardness 55 is homogeneous, but also the structure

es in der freien Luft auf einem Rost, sei es in einem durch niedrig gelegenen reinen Bainit, ohne Spurit in the open air on a grate, be it in a low-lying pure bainite, without a trace

Kanal, würde die Abkühlung von hohen Tempera- von Martensit, gebildet wird, wobei Bainit eineChannel, the cooling of high tempera- tures would be formed by martensite, where bainite is a

türen im Falle übereutektoiden Stahles langsam ge- außerordentlich feine und harte Mischung von FerritIn the case of hypereutectoid steel, an extraordinarily fine and hard mixture of ferrite slowly emerges

nug sein, um die zellenartige Absonderung von und Zementit ist.be enough to see the cellular secretion of cementite and it is.

voreutektoidem Zementit zuzulassen, was eine Ur- 60 Im Verlauf einer Abkühlung, die durch ein Bett sache der Brüchigkeit ist. In Anbetracht der größe- aus in Fluß gehaltenem Pulver geregelt wird, bleibt ren Absonderung der Schiene, die in der mittleren die Schiene gerade und frei von bleibenden Defor-Region den Kohlenstoffgehalt erhöht, ist man ge- mationen oder inneren Spannungen, während bei zwungen, zu einer globalen, stark übereutektoiden den bekannten Verfahren mit Härten und Anlassen Zusammensetzung Zuflucht zu nehmen. Beim Ver- 65 die Schiene sich deformiert und nach dem Ausfahren gemäß der Erfindung kann man im Gegensatz richten wesentliche schädliche innere Spannungen dazu einen Stahl benutzen, der durchschnittlich koh- behält,
lenstoffreieher ist. Die schnelle Abkühlung von sehr Ein anderes, mit dem Verfahren gemäß der Er-To allow pre-eutectoid cementite, which is a cause of brittleness in the course of cooling caused by a bed. In view of the size of the powder that is kept in flow, the splint remains secreted; to resort to a global, strongly hypereutectoid the known procedures of hardening and tempering composition. When the rail is deformed and after it has been extended according to the invention, in contrast, substantial harmful internal stresses can be used for this purpose using a steel which on average retains its carbon content,
is fuel-free. The rapid cooling of very another, with the method according to the

5 65 6

rindung verbundenes Merkmal ist es, daß der Stoß- Die Einrichtung zur Aufrechterhaltung einerThe feature associated with this is that the shock The device for maintaining a

widerstand der Schienen größer oder wenigstens konstanten Temperatur kann bestehen aus einerResistance of the rails greater or at least constant temperature can consist of a

gleich demjenigen der gehärteten und angelassenen Kühleinrichtung, einer Heizeinrichtung und einemequal to that of the hardened and tempered cooler, heater and one

Schienen ist bei gleichem Kohlenstoffgehalt und durch einen Temperaturfühler gesteuerten Tem-With the same carbon content and temperature controlled by a temperature sensor

gleicher Härte. 5 peraturregier, der über einen Servomechanismussame hardness. 5 temperature regulator controlled by a servomechanism

Im Falle, daß der flüssige Stahl nicht im Vakuum die Kühleinrichtung und die Heizeinrichtung be-In the event that the liquid steel does not load the cooling device and the heating device in a vacuum

zur Abgabe von Wasserstoff behandelt worden ist tätigt.has been treated to give off hydrogen.

und stark legiert ist, weist er bei Anwendung der Die Heizeinrichtung kann elektrisch oder eineand is heavily alloyed, it has when using the The heating device can be electrical or a

bekannten Verfahren Flocken auf, die nach der Be- Verbrennungseinrichtung sein, aber man kann auchknown method on flakes, which be after the combustion device, but you can also

handlung Härteaufkräuselungen ergeben oder die BiI- io eine Heizung durch das Treibgas selbst betreiben,action result in hardness ripples or the BiI- io operate a heating system through the propellant gas itself,

dung von Rissen beim Richten zur Folge haben. Die Kühleinrichtung kann auf dem Umlauf von Luft,result in the formation of cracks during straightening. The cooling device can be based on the circulation of air,

Hingegen weist der gemäß der Erfindung behandelte Nebel oder Wasser beruhen. Außerdem kann auchIn contrast, the treated according to the invention is based on fog or water. Besides, can also

Stahl bei gleicher chemischer Zusammensetzung eine Einspritzung von zerstäubtem Wasser in dasWith the same chemical composition, atomized water is injected into the steel

weder Flocken noch Härtungsaufkräuselungen noch Treibgas stattfinden.neither flakes nor hardening crimps nor propellant gas take place.

Risse vom Richten auf. Bei der Prüfung mittels 15 Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung hat geUltraschalles entdeckt man keine Ungleichmäßig- ringe Abmessungen und kann dem Kühlbett einer keiten. Walzenstraße mit hoher Produktion vorgeschaltetCracks from straightening up. When tested by means of 15 A device according to the invention has ultrasound one does not discover any uneven dimensions and one can add to the cooling bed. Upstream roller mill with high production

Zusammengefaßt können die charakteristischen werden. Auf jeden Fall braucht sie bei gleicher mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäß Produktion weniger Platz als die Kühlkanäle. Die behandelten Stahls gegenüber nach bekannten Ver- 20 Vorrichtung kann auch vollständig mechanisiert und fahren hergestellten Schienen wie folgt aufgeführt automatisiert werden, indem bekannte Handhabungswerden: verfahren der Automatisierung und Regulierung In summary, the characteristic ones can be. In any case, she needs the same mechanical properties of the inventive production less space than the cooling channels. the treated steel compared to known Ver 20 device can also be completely mechanized and drive produced rails can be automated as follows, using known handling: processes of automation and regulation

1. Bei gleichem Kohlenstoffgehalt ist der Stahl unterworfen werden.1. If the carbon content is the same, the steel is to be subjected.

zäher, härter, standfester gegenüber wechseln- In der Zeichnung ist die Vorrichtung gemäß dertougher, harder, more stable compared to change- In the drawing, the device is according to the

den Beanspruchungen und verschleißfester. 25 Erfindung in verschiedenen Ausführungsbeispielenthe stresses and more wear-resistant. 25 invention in various exemplary embodiments

2. Bei gleicher Härte ist der Stahl zäher, wider- dargestellt. Es zeigt2. With the same hardness, the steel is tougher, shown here. It shows

standsfähiger gegenüber wechselnden Bean- F i g. 1 eine schematische Ansicht mit einemmore resistant to changing demands. 1 is a schematic view with a

spruchungen und verschleißfester. Schnitt durch die Vorrichtung,cracks and more wear-resistant. Section through the device,

3. Bei gleicher Behandlung im Stahlwerk, d. h. bei Fi g. 2 die Stellung einer Schiene in dem in Fluß gleichem Gehalt an Einschlüssen und an Was- 30 gebrachten Pulverbett,3. With the same treatment in the steelworks, i. H. at Fi g. 2 the position of a rail in the one in flux the same content of inclusions and the powder bed brought in,

serstoff, sind die Schienen bei der Prüfung mit Fig. 3 eine Variante der Vorrichtung gemäßhydrogen, the rails in the test with FIG. 3 are a variant of the device according to

Ultraschall besser und weisen einen höheren Fig. 1 für den Fall, daß die Abkühlungsdauer der Stoßwiderstand und eine größere Verschleiß- Schiene bei isothermer Behandlung größer ist als festigkeit gegenüber wechselnden Beanspruchun- der Produktionsrhythmus der Walzenstraße, gen auf. 35 F i g. 4 die Kombination eines Bettes für schnelleUltrasound better and have a higher Fig. 1 in the event that the cooling time of the Impact resistance and a larger wear rail with isothermal treatment is greater than resistance to changing loads gen on. 35 Fig. 4 the combination of a bed for quick

Bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfin- Abkühlung und Homogenisierung der Schiene mit dung kann man gute Schienen in eutektoidem Stahl einem Ofen zur isothermen Umwandlung und zur mit feinlamellarer perlitischer Struktur erhalten, die Haltung der Schiene auf konstanter Temperatur, eine Zugfestigkeit, beispielsweise zwischen 91 und Fig. 5 eine Variante der Vorrichtung gemäßWhen using the method according to the invention cooling and homogenization of the rail with one can use good rails in eutectoid steel in a furnace for isothermal conversion and for Preserved with a fine lamellar pearlitic structure, keeping the splint at a constant temperature, a tensile strength, for example between 91 and FIG. 5, a variant of the device according to

112 kg/mm² oder Schienen in reiner bainitischer 40 F i g. 3 mit zwei Windkammern. Struktur mit einer Zugfestigkeit beispielsweise zwi- F i g. 1 zeigt einen Querschnitt der Vorrichtung,112 kg / mm ² or splints in pure bainitic 40 fig. 3 with two wind chambers. Structure with a tensile strength, for example between F i g. 1 shows a cross section of the device,

sehen 122 und 143 kg/mm² erhalten. deren Länge senkrecht zur Zeichenebene der Längesee 122 and 143 kg / mm ² obtained. their length perpendicular to the plane of the length

Bei sonst gleichen Bedingungen haben die gemäß der längsten herzustellenden Schienen entspricht. Wie der Erfindung behandelten Stähle ganz allgemein bes- auch in den übrigen Figuren sind die mechanischen sere Eigenschaften bei der Verwendung. Aussonde- 45 Vorrichtungen nicht dargestellt, denn sie können rungen wegen ovaler Flecken, Stauchen des Schie- sehr verschieden ausgebildet sein, und ihre Anordnenkopfes, Abblättern, Rißbildungen usw. kommen nung bildet für den Fachmann keine Schwierigviel weniger vor und ergeben auch bei schwierigsten keiten.All other things being equal, the rails to be manufactured have to correspond to the longest. As The steels dealt with in the invention are generally described in the other figures as well as the mechanical ones its properties when using. Ausonde- 45 devices not shown because they can due to oval spots, compression of the slide, and their arrangement head, Flaking, cracking, etc. are no problem for a person skilled in the art less before and result in even the most difficult situations.

Bedingungen eine längere Standfestigkeit und Ge- Mit 1 ist eine Walze am Ausgang einer Walzenbrauchsdauer. 50 straße bezeichnet. Eine gerade Schienet, die aufWith 1, a roller is at the end of a roller service life. 50 street designated. A straight line that appeared

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur dieser Walze 1 sich befindet oder die zur Wegfüh-Durchführung des Verfahrens. Diese besteht aus rung von der Walzenstraße seitlich darauf gleiten einer oder mehreren Hebevorrichtungen, die die kann, wird an zahlreichen Punkten ergriffen, um jede heiße Schiene am Ausgang der Walzenstraße an zahl- Deformation unter dem Einfluß des Gewichtes zu reichen Punkten anheben und sie, vorzugsweise paral- 55 vermeiden und wird durch Hebemittel in die Stel-IeI zur Walzachse, so drehen, daß der Schienenkopf lung Z? gehoben. Die Schiene wird dann in der Stelunten und der Schienenfuß oben ist, so daß dessen lung C gedreht und in eine Stellung D über ein in ebene Fläche im wesentlichen horizontal ist, ferner Fluß gehaltenes Bett geführt. In dieser Stellung, nämaus einem innen mit einem perforierten Boden ver- lieh mit dem Schienenkopf nach unten, und der sehenen Behälter, der das Bett aus hitzebeständigem 60 ebenen Fläche des Schienenfußes nach oben in hori-Pulver enthält, das durch einen von einer unterhalb zontaler Stellung, wird die Schiene in das in Fluß des Bodens angeordneten Windkammer durch den gehaltene Bett eingeführt, in dem sie, wie bei E dar-Boden kommenden Strom in Bewegung gehalten gestellt ist, schwimmt.The invention also relates to a device on which this roller 1 is located or to the device for carrying out the method. This consists of one or more lifting devices sliding laterally from the roller train, which can be gripped at numerous points in order to raise each hot rail at the exit of the roller train at numerous points and, preferably, deformation under the influence of weight parallel to 55 avoid and is turned by lifting means in the position to the rolling axis so that the rail head ment Z? upscale. The rail is then in the Stelunten and the rail foot is up, so that its lung C rotated and guided in a position D over a flat surface substantially horizontal, furthermore flow-held bed. In this position, namely a bottom with a perforated interior lent with the rail head down, and the container seen, which contains the bed of heat-resistant 60 flat surface of the rail foot upwards in hori powder, which is through one of one below zontal position, the rail is introduced into the flow of the soil disposed in the wind chamber through the retained bed in which they are as floor next current is set kept in motion at e, floats.

wird, aus einer Einrichtung zur Aufrechterhaltung Das hitzebeständige, in Fluß gehaltene pulvrigebecomes, from a device for maintaining the heat-resistant, flown powdery

einer bestimmten konstanten Temperatur in dem in 65 Bett, das in an sich bekannter Weise zusammenge-Fluß gehaltenen Bett und aus einer zweiten Hebevor- setzt ist, ist in einen Behälter 2 eingeschlossen, der richtung, die die Schiene aus dem Bett heraushebt in seinem unteren Teil einen horizontalen perforier- und sie auf einem Kühlbett ablegt. ten Boden 3 aufweist, der so ausgebildet ist, daß diea certain constant temperature in the bed in a known manner held bed and from a second lifting device is enclosed in a container 2, the direction that lifts the rail out of the bed in its lower part a horizontal perforating and put them on a cooling bed. th bottom 3 which is designed so that the

Körner des Bettes nicht durch die Öffnungen desselben hindurchgehen können. Der Behälter 2 ist unterhalb des Rostes durch eine Windkammer 4 verlängert, in die ein Gebläse 5 Luft oder ein anderes geeignetes Gas drückt, das kalt oder gegebenenfalls erwärmt sein kann. Die Menge des Gases hält sich in den Grenzen, die gegeben sind, um das Bett in Fluß zu halten.Grains of the bed cannot pass through the openings of the same. The container 2 is below the grate is extended by a wind chamber 4, into which a fan 5 air or another suitable Presses gas, which can be cold or possibly heated. The amount of gas is kept in the limits that are given to keep the bed flowing.

Außerdem sind Vorrichtungen zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur in dem in Fluß gehaltenen Bett vorgesehen, die aus einer oder mehreren Heizeinrichtungen oder eine oder mehreren Kühleinrichtungen bestehen können. Beispielsweise kann die Heizeinrichtung 6 eine elektrische oder eine Verbrennungseinrichtung sein, während die Kühleinrichtung? durch die Zirkulation von Luft, von Nebel oder von Wasser gebildet sein kann. Die Heizvorrichtung kann aber auch darin bestehen, daß das Treibgas selbst auf eine geeignete Temperatur gebracht wird, und die Kühleinrichtung kann eine solche sein, die zerstäubtes Wasser in das Treibgas injiziert.In addition, devices for maintaining a constant temperature in the are in flux held bed is provided, consisting of one or more heating devices or one or more Cooling devices can exist. For example, the heating device 6 can be an electrical or a Be incinerator while the cooling device? by the circulation of air, of Fog or water. The heating device can also consist in that the Propellant gas itself is brought to a suitable temperature, and the cooling device can a be those that inject atomized water into the propellant.

Zur Konstanthaltung der Temperatur kann ein nicht dargestellter Temperaturregler vorgesehen sein, der die Heizvorrichtung und die Kühlvorrichtung über einen Servomechanismus betätigt und selbst durch einen Temperaturfühler S gesteuert wird, die nach dem Ausdehnungsprinzip oder als Elektrokontaktvorrichtung oder Widerstandsvorrichtung ausgebildet sein kann.A temperature controller (not shown) can be provided to keep the temperature constant. which operates the heating device and the cooling device via a servo mechanism and itself is controlled by a temperature sensor S, based on the expansion principle or as an electrical contact device or resistance device can be formed.

Die bei E eingetauchte Schiene kühlt sich ab, und der Stahl wandelt sich isotherm um, weil die Temperatur des Mittels konstant gehalten wird. Nach Abkühlung auf die Temperatur des Mittels und nach der vollständigen isothermen Umwandlung des Stahles wird die Schiene aus dem Bett herausgehoben und nimmt die StellungF ein. Sie kann dann in eine Stellung G übergeführt und bei H auf ein Kühlbett 9 abgelegt werden.The rail immersed at E cools down and the steel transforms isothermally because the temperature of the medium is kept constant. After cooling to the temperature of the medium and after complete isothermal transformation of the steel, the rail is lifted out of the bed and assumes the position F. It can then be transferred to a position G and placed on a cooling bed 9 at H.

Wenn die Schiene in dem in Bewegung gehaltenen Bett die Stellung E der Fig. 2 einnimmt, kann man feststellen, daß Konvektionswärmeströme, die durch die unregelmäßige Bewegung und das Aneinanderstoßen der Pulverkörner in dem in Fluß gehaltenen Mittel entstehen, über der horizontalen Fache des Schienenfußes nicht auftreten, wo das Pulver unter Berücksichtigung eines Böschungswinkels, wie bei e angegeben, sich als kompakte Masse absetzt.When the rail in the bed kept in motion is in position E of FIG. 2, it can be seen that convection heat currents, which arise due to the irregular movement and the collision of the powder grains in the fluid kept means, do not exceed the horizontal fold of the rail foot occur where the powder, taking into account an angle of repose, as indicated at e , settles as a compact mass.

Die F i g. 3 vervollständigt die F i g. 1 für den Fall, daß die Aufenthaltsdauer der Schienen im Bett größer ist als der Rhythmus der Produktion der Walzenstraße. Wenn beispielsweise die Walzenstraße eine Schiene in der Minute produziert, die Abkühlungszeit kleiner als oder gleich 3 Minuten ist und die Zeit der Konstanthaltung der Temperatur zur Sicherung der Umwandlung des Stahles 10 Minuten ist, also zusammen sich eine Tauchzeit von 13 Minuten ergibt, müssen gleichzeitig 13 Schienen eingebettet werden. Wenn man annimmt, daß der Schienenfuß 15 cm breit und der für die Zirkulation im Bett notwendige Zwischenraum 25 cm beträgt, der Abstand zwischen zwei benachbarten Schienen also 40 cm betragen muß, dann muß die Breite des Bettes 13 · 40 cm = 520 cm sein. In diesem Falle wird die Schiene beim Übergang von der Stellung D in die Stellung E eingebettet und erfährt dann im Pulverbett eine seitliche Bewegung von der Stellung E zur Stellung E'. Die Schiene wird dann aus dem Bett herausgehoben und gelangt von der Stellung E' in die Stellung F, wird dann in die Stellung G übergeführt und bei H auf ein Kühlbett 9' abgelegt, wo die nebeneinander befindlichen Schienen sich abkühlen, bis sie in die Entnahmestellung/ gelangen.The F i g. 3 completes the FIG. 1 for the case that the length of stay of the rails in the bed is greater than the rhythm of the production of the roller train. For example, if the rolling mill produces one rail per minute, the cooling time is less than or equal to 3 minutes and the time to keep the temperature constant to ensure the transformation of the steel is 10 minutes, i.e. a total immersion time of 13 minutes, 13 Rails are embedded. Assuming that the rail foot is 15 cm wide and the space necessary for circulation in the bed is 25 cm, i.e. the distance between two adjacent rails must be 40 cm, then the width of the bed must be 13 x 40 cm = 520 cm. In this case, the rail is embedded in the transition from position D to position E and then experiences a lateral movement in the powder bed from position E to position E '. The rail is then lifted out of the bed and moves from position E ' to position F, is then transferred to position G and placed on a cooling bed 9' at H, where the rails located next to one another cool down until they are in the removal position / reach.

Bei einer solchen Vorrichtung können die Heizvorrichtung und die Kühlvorrichtung in dem Bade angeordnet sein, und zwar unter dem Niveau derIn such a device, the heating device and the cooling device can be in the bath be arranged, below the level of the

ίο Schienen, wenn die Fördervorrichtung darüber in der Luft angeordnet ist, oder unter den Schienen im gegenteiligen Fall. Die Heiz- oder Kühlelemente können beispielsweise in Rohren 10 angeordnet sein, die parallel zueinander längs oder quer in bezug auf die Länge des Behälters angeordnet sein können. Man kann auch zusätzliche Kühlkörper längs der Eintrittsseite unter der Stellung E und benachbarten Stellungen der Schienen anordnen, nämlich dort, wo Wärme abzuführen ist, um die Schienen auf die gewünschte Temperatur abzukühlen, und keine solche Körper im übrigen Teil des Bettes anordnen, wo die Schienen auf konstanter Temperatur gehalten werden sollen und wo im Gegensatz Wärmeverluste auszugleichen sind.ίο rails, if the conveyor is placed above them in the air, or under the rails in the opposite case. The heating or cooling elements can for example be arranged in tubes 10 which can be arranged parallel to one another longitudinally or transversely with respect to the length of the container. You can also arrange additional heat sinks along the entry side under position E and adjacent positions of the rails, namely where heat is to be dissipated in order to cool the rails to the desired temperature, and no such bodies in the rest of the bed where the rails are arranged should be kept at a constant temperature and where, in contrast, heat losses are to be compensated.

Man kann die Schienen in dem in Fluß gehaltenen Bett auch nur während der Zeit halten, die zur Abkühlung auf die gewünschte Temperatur und zur Homogenisierung der Temperatur notwendig ist, dann aus dem Mittel herausziehen und sie durch eine zusätzliche Vorrichtung laufen lassen, wo sie auf konstanter Temperatur während derjenigen Zeit gehalten werden, die notwendig ist, um die vollständige isotherme Umwandlung durchzuführen. Eine solche Variante ist in F i g. 4 dargestellt, deren linker Teil eine Einrichtung gemäß F i g. 1 zeigt. An diese Einrichtung schließt sich beispielsweise ein Stoßofen 11 oder ein Dämpfstoßofen an, durch den die Schienen bis zur Ausgangsstellung / laufen. Dann kommen sie auf ein Kühlbett 9 an die freie Luft.You can also keep the rails in the bed kept in flux only for the time necessary to cool down to the desired temperature and to homogenize the temperature, then pull them out of the means and let them run through an additional device, where they are at a constant level Temperature must be maintained for the time necessary to complete the isothermal conversion. Such a variant is shown in FIG. 4, the left part of which is a device according to FIG. 1 shows. This device is followed, for example, by a pusher furnace 11 or a steam pusher furnace through which the rails run to the starting position /. Then they come to the open air on a cooling bed 9.

Fig. 5 zeigt eine Variante der Fig. 3. Statt einer Windkammer sind zwei Windkammern 12 und 13 vorgesehen. Die erste Windkammer 12 befindet sich an derjenigen Seite, wo die heißen und schnell abzukühlenden Schienen ankommen, und sie empfängt kalte Luft oder kaltes Gas von einem Gebläse 14. Die zweite Windkammer 13 empfängt heißes Gas von derjenigen Temperatur, bei der die Stabilisierung der Schienen und die isotherme Umformung des Stahles stattfindet. Man kann außerdem Kühlrohre IS anordnen, die in dem in Fluß befindlichen Bett an der Eintrittsseite der Schienen vorgesehen werden.FIG. 5 shows a variant of FIG. 3. Instead of one wind chamber, there are two wind chambers 12 and 12 13 provided. The first wind chamber 12 is on the side where the hot and fast rails to be cooled arrive and it receives cold air or cold gas from a blower 14. The second wind chamber 13 receives hot gas from the temperature at which the stabilization the rails and the isothermal forming of the steel takes place. You can also Arrange cooling tubes IS, which are provided in the bed in flux on the entry side of the rails will.

Die heißen Gase für die Windkammer 13 können aus einer beliebigen Quelle kommen, beispielsweise können sie von einem Gebläse 16 kommen und durch eine Heizkammer 17 laufen, die auf der gewünschten Temperatur durch einen Brenner 18 gehalten wird durch Mischung mit Rauchgasen und Regelung der Temperatur durch ein Pyrometer 19.The hot gases for the wind chamber 13 can come from any source, for example they can come from a fan 16 and run through a heating chamber 17 set to the desired Temperature is maintained by a burner 18 by mixing with flue gases and regulating the Temperature by pyrometer 19.

In allen Fällen nimmt die Kühleinrichtung für eine Walzenstraße mit hoher Leistung verhältnismäßig wenig Platz in Anspruch und kann in einer Kühlhalle zwischen dem Ausgang einer Walzenstraße und einem Kühlbett mit freier ruhender Luft angeordnet werden. Ferner kann die Aufeinanderfolge der verschiedenen Arbeitsgänge vollständig automatisiert werden, ohne daß dies besondere Schwierigkeiten bieten würde.In all cases, the cooling equipment for a rolling train with high performance takes proportionally takes up little space and can be placed in a cold store between the exit of a roller train and a Cooling bed can be arranged with free still air. Furthermore, the sequence of the various Operations can be fully automated without this being particularly difficult would.

009 548/174009 548/174

Claims

Patent claims:

1. A method for the heat treatment of rails, characterized in that the rail still showing the rolling temperature after leaving the rolling stand picks up with a lifting device and rotates it if necessary so that the rail head after below shows that they are in this position transversely to their longitudinal axis in a constant temperature immersed held fluidized bed and they are cooled in it to the fluidized bed temperature and that they are then taken out of the fluidized bed for further cooling.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the case that a pearlitic structure is desired, the fluidized bed temperature is selected between 560 and 620 ⁰ C and the rail is left in the fluidized bed depending on its temperature between 200 and 800 seconds .

3. The method according to claim 1, characterized in that in the event that a bainitic structure is desired, the fluidized bed temperature is selected between 380 and 460 ⁰ C and the rail is left in the fluidized bed depending on its temperature between 300 and 900 seconds .

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the rail is transported transversely through the fluidized bed while it remains in the fluidized bed.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the rail after reaching the fluidized bed temperature removed from the fluidized bed and placed in an oven 200 to Maintained at the same temperature for 800 or 300 to 900 seconds and then is fed to a cooling bed.

6. Device for performing the method according to one of claims 1 to 4, characterized by one containing the known fluidized bed of heat-resistant powder Container (2), which has a perforated base (3), one arranged below this base Has wind chamber (4) and a fan (5) opening into this wind chamber, by a Temperature control device (6, 7, 8) to maintain a certain fluidized bed temperature, and by a conveyor device known per se, which one the rail in numerous Has support points supporting lifting and turning device.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the temperature control device a heating device (6), a cooling device (7) and one controlled by a temperature sensor (8) Has temperature controller.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the cooling device (7) on the Side of the container (5) is arranged on which the rail is inserted.

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized by the rails in the Container (5) transporting transverse conveyor in the transverse direction.

10. The device according to claim 9, characterized by a second wind chamber (4 ') of the perforated floor (3) and in the transport direction of the rails behind the first wind chamber (4) and a second fan (5 ') opening into this from below

11. The device according to claim 10, characterized in that the first wind chamber (4) Cooling air, the second wind chamber (4 ') introduces hot gas into the container.

12. Application of the method according to one of claims 1 to 5 on a rail which consists of Steel consists of 0.4 to 1% carbon, 0.5 to 2.5% manganese, 0.02 to 1.8% silicon, 0 to 1.5% chromium, 0 to 0.5% molybdenum, 0 to 0.4% vanadium, 0 to 0.25% niobium, the remainder iron and Contains manufacturing-related impurities.

1 sheet of drawings