DE19720061C2 - Verfahren zur Vorbereitung von Schienen für gelaschte Verbindungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung von Schienen, die von einem profilgewalzten, rollengerichteten Schienenstrang abgelängt worden sind, für eine gelaschte Verbindung nach dem Verlegen.

Profilgewalzte Schienenstränge von z. B. 60 m Länge müssen nach dem Erkalten von Walzendtemperatur rollengerichtet werden, um thermisch bedingte Verbiegungen oder Verwerfungen zu eliminieren und den Schienenstrang gerade zu richten. Anschließend wird der Schienenstrang in kürzere Abschnitte von z. B. 10 m unterteilt.

Beim Rollenrichten von Schienen entstehen im Schienenkopf und Schienenfuß Zugeigenspannungen, während im Schienensteg Druckeigenspannungen, jeweils in Längsrichtung der Schienen, auftreten. Wird nun ein langer rollengerichteter Schienenstrang auf die gewünschten Schienenlängen getrennt, wandeln sich die Längseigenspannungen an den entstandenen freien Schienenenden im Bereich des Schienensteges in Zugeigenspannungen in vertikaler Richtung mit einem Maximum an der Schnittkante um. Dieser Spannungsverlauf im Schienensteg an den Schienenenden und im Bereich der Schnittkante ist in Fig. 1 dargestellt. 1 bezeichnet den Schienenkopf, 2 den Schienensteg und 3 den Schienenfuß. Mit 4 sind die Spannungsvektoren bezeichnet.

Nach dem Verlegen können benachbarte Schienen entweder miteinander verschweißt werden oder mittels Laschen verbunden werden. Für die Herstellung gelaschter Verbindungen müssen an den Schienenenden Löcher 5 gebohrt werden, durch die die Laschenbolzen gesteckt werden. Bei Schienen aus profilgewalzten, rollengerichteten Schienensträngen kommt es aufgrund des in Fig. 1 dargestellten Eigenspannungsverlaufs häufig zu Stegbrüchen, wie sie in Fig. 2 erkennbar sind.

Aus der SU 502 962 A ist es bereits bekannt, an Schienenenden auftretende Schäden durch Erhitzen der Schienenenden auf 500 bis 720°C (Spannungsfreiglühen) zu vermeiden. Diese Methode hat sich aber für gelaschte Verbindungen von Schienen, die aus profilgewalzten, rollengerichteten Schienensträngen abgetrennt wurden, als sehr aufwendig und unwirtschaftlich erwiesen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, um die von den Lochungen für die Anbringung der Laschen am Schienenende und der Schnittkante ausgehenden Brüche zu verhindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die beiden Endabschnitte der Schiene mindestens in dem Bereich, in dem die Löcher im Schienensteg für das Durchstecken der Laschenbolzen vorgesehen werden, kurzzeitig auf eine erhöhte Temperatur bis etwa 150°C erwärmt werden. Bevorzugt erfolgt das Erwärmen der Stegabschnitte an den Schienenenden für 4 bis 10 s auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 120°C. Die Erwärmung kann in Höhe der Schwerpunktachse des Schienenprofils vorgenommen werden, und zwar bevorzugt mittels in Schienenlängsrichtung linienförmig angeordneter Gasbrenner.

Alternativ kann die Erwärmung an den Schienenenden erfindungsgemäß über die gesamte Steghöhe vorgenommen werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die gestellte Aufgabe gelöst. Es werden nämlich die vertikalen Zugeigenspannungen im Steg an den Enden rollengerichteter Schienen reduziert. Dabei wird vermieden, daß sich die horizontalen Druckeigenspannungen in schädliche Zug­ eigenspannungen in Längsrichtung der Schiene umwandeln.

Beispiel

An einer Schienenprobe aus dem Profil UIC 60, abgelängt von einem profilgewalzten, rollengerichteten Schienenstrang wurde eine erhöhte Zugeigenspannung in vertikaler Richtung von 214 MPa gemessen. An einer zweiten gleichen Schienenprobe, deren Steg für 5 s mit Hilfe von zwei Reihenbrennern erwärmt wurde, konnte eine Verringerung der Zugeigenspannung auf einen Wert von 135 MPa ermittelt werden. Die kurzzeitige Erwärmung des Schienensteges erfolgte auf 80°C. Eine dritte Schienenprobe wurde für 9 s auf 150°C im Schienensteg erwärmt. Die Zugeigenspannung erniedrigte sich dabei auf 16 MPA.

Die Druckeigenspannung in Längsrichtung des Schienensteges verändert sich durch die erfindungsgemäße kurzzeitige Erwärmung des Schienensteges ebenfalls. Bei der nicht erwärmten Schienenprobe lag die Druckeigenspannung in Längsrichtung bei -118 MPA. Bei der zweiten 5 s auf 80°C im Schienensteg erwärmten Probe war die Druckeigenspannung sogar in eine niedrige Zugeigenspannung von 24 MPA umgewandelt. Bei der dritten Schienenprobe erhöhte sich diese Zugeigenspannung in Längsrichtung sogar auf 284 MPa.

Die vorgenannten Meßwerte sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Die Versuche zeigen, daß man mit sehr kurzen Erwärmungszeiten von z. B. 5 s eine günstige Eigenspannungsverteilung in horizontaler und vertikaler Richtung im Schienensteg erzielen kann. Diese günstige Eigenspannungsverteilung ist die Voraussetzung dafür, daß es bei Schienen mit gelaschter Verbindung nicht zu Brüchen kommt, die von den Löchern im Bereich des Schienenendes und der Schnittkante ausgehen, die zur Anbringung der Laschen notwendig sind.

Tabelle

Claims (5)

1. Verfahren zur Vorbereitung von Schienen, die von einem profilgewalzten, rollengerichteten Schienenstrang abgelängt worden sind, für eine gelaschte Verbindung nach dem Verlegen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endabschnitte der Schiene mindestens in dem Bereich, in dem die Löcher im Schienensteg für das Durchstecken des Laschenbolzens vorgesehen werden, kurzzeitig auf eine erhöhte Temperatur bis etwa 150°C erwärmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegabschnitte an den Schienenenden 4 bis 10 s auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 120°C erwärmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung in Höhe der Schwerpunktachse des Schienenprofils vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung mittels in Schienenlängsrichtung linienförmig angeordneter Gasbrenner vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung über die gesamte Steghöhe vorgenommen wird.