DE3728498A1 - Vorrichtung und verfahren zur waermebehandlung von schienen - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zur waermebehandlung von schienenInfo
- Publication number
- DE3728498A1 DE3728498A1 DE19873728498 DE3728498A DE3728498A1 DE 3728498 A1 DE3728498 A1 DE 3728498A1 DE 19873728498 DE19873728498 DE 19873728498 DE 3728498 A DE3728498 A DE 3728498A DE 3728498 A1 DE3728498 A1 DE 3728498A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rail
- head
- quenching
- flange
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/04—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/04—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
- C21D9/06—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails with diminished tendency to become wavy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
Der Gegenstand der Erfindung umfaßt eine Vorrichtung
und Verfahren zur Herstellung von Eisenbahnschienen
und bezieht sich insbesondere auf das Härten einer
Schiene aus unlegiertem Hartstahl durch Wärmebe
handlung.
Die Erfindung ist besonders auf das Härten einer
Schiene durch Wärmebehandlung durch Erwärmen der
Schiene in einer solchen Weise anwendbar, die
während der Behandlung für das Schienenprodukt
eine ausgeglichene thermische Deformation mit
resultierender Geradlinigkeit erzielt, die den
Bedarf nachfolgender mechanischer Schritte zur
Kompensation der Verwerfung beträchtlich reduziert.
Der Fachmann wird jedoch erkennen, daß diese Er
findung ohne weiteres für die Verwendung auf an
deren Gebieten oder für die Anwendung auf andere
Gegenstände angepaßt werden kann, zum Beispiel
bei denen ähnliche Wärmebehandlungsverfahren an
gewendet werden und die Deformation des Produktes
unerwünscht ist.
Eine Eisenbahnschiene ist typischerweise aus un
legiertem Hartstahl bzw. Hartstahl (nachfolgend
als Hartstahl bezeichnet) zusammengesetzt. Da
sich Größe, Leistung und Gewicht der Züge erhöh
ten, verursachten die erhöhten Belastungen auf
die Schiene, genauso wie die erhöhten Rollreibungs-
und Seitenschubkräfte eine beschleunigte Abnutzung
der Schiene. Diese verringerte Lebensspanne einer
solchen Schiene erforderte erhöhte Kosten für
Instandhaltungsarbeiten und Austausch, häufigere
Inspektionen und wesentliche Sicherheitsbedenken.
Verschiedene Formen und Arten einer verfestigten oder
gehärteten Schiene wurden in der Schienenindustrie
vorgeschlagen und angewandt, um diese Probleme zu
überwinden, alle mit unterschiedlichem Erfolgsgrad.
Es wurde gefunden, daß die Mängel, die in den mei
sten herkömmlichen Vorschlägen vorhanden sind, so
sind, daß diese Vorschläge selbst von begrenzter
Ökonomie und praktischem Wert sind. Es ist bekannt,
Schienenabschnitte, die diesen Abnutzungskräften
unterzogen werden, mit Wärme zu behandeln. Eine
solche Wärmebehandlung ist für eine Hartstahl-
oder Legierungsstahlschiene anwendbar. Diese Ver
fahren zeigen jedoch das Problem, daß die metallur
gische Umwandlung, metallurgische Volumenveränderungen
oder thermische Deformierung in der Schiene oftmals
mechanische Schritte erfordern, um die Deformierung
der Schiene zu kompensieren. Solche mechanische
Kompensationsschritte sind teuer und schwer durch
führbar, beinhalten gewöhnlich relativ große
Kräfte und beschränken die Länge der Schiene, die
bearbeitet werden kann. Trotzdem ist ein nachfol
gendes Richten erforderlich, um eine annehmbare
Schiene herzustellen.
Andere Vorschläge beinhalteten die Anwendung einer
Legierungsstahlschiene mit besseren Abnutzungsei
genschaften, eine solche Schiene hat jedoch in
ihrem Volumen durchweg die gleichen Eigenschaften
und umfaßt folglich eine vergleichsweise teure
Schiene. Der erhöhte Aufwand der Legierungsschiene
hat ihre Anwendbarkeit auf solche Situationen be
grenzt, bei denen diese Kosten gerechtfertigt sein
können.
Folglich bestand in der Industrie ein gesteigerter
Bedarf nach verbesserten Vorrichtungen und Ver
fahren zur Herstellung von Eisenbahnschienen mit
verbesserten Abnutzungseigenschaften, die jedoch
mit Kosten hergestellt werden können, die geringer
als die des Legierungsstahls sind.
Die vorliegende Erfindung betrachtet eine neue
und verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zum
Härten einer Hartstahleisenbahnschiene, das alle
oben genannten Probleme und andere überwindet, um
ein neues Verfahren und eine Ausrüstung zu schaffen,
die in ihrer Gestaltung einfach ist, die Schiene,
wo es erforderlich ist, ökonomisch härtet, leicht
auf eine Vielzahl von Abmessungseigenschaften der
Schiene anzupassen ist, und die eine abnutzungs
beständige Schiene liefert, wobei der Bedarf nach
nachfolgenden mechanischen Schritten zur Kompen
sation der Verwerfung verringert wird.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren und ein Aufbau bzw. eine Vorrichtung zur
Wärmebehandlung einer Eisenbahnschiene geschaffen,
um eine Schiene mit verbesserten Abnutzungseigen
schaften herzustellen. Die Schiene weist Kopf-,
Steg- und Flanschabschnitte auf, die um vertikale
und horizontale neutrale Achsen angeordnet sind.
Das Verfahren umfaßt den ersten Schritt der Vor
erwärmung der gesamten Schiene, einschließlich
der Kopf-, Steg- und Flanschabschnitte auf eine
erste ausgewählte Temperatur unterhalb der me
tallurgischen Transformationstemperatur bzw. Um
wandlungstemperatur (nachfolgend als Transforma
tionstemperatur bezeichnet) des Schienenstahls.
Der zweite Schritt umfaßt das Erwärmen des Kopf
abschnittes und des Flanschabschnittes der Schiene
auf ausgewählte Temperaturen oberhalb der metallur
gischen Transformationstemperatur für eine ausge
glichene thermische Deformation der Schiene um
diese Achsen herum. Der dritte Schritt umfaßt das
Abschrecken der Kopf- und Flanschabschnitte der
Schiene, um die gewünschte metallurgische Struktur
in der Schiene mit verbesserten Abnutzungseigen
schaften zu erzeugen, wobei während des Abschreck
verfahrens eine ausgeglichene thermische Defor
mation der Schiene um diese Achsen herum erzielt
wird. Das Abschreckverfahren umfaßt die Verrin
gerung der Temperatur der Kopf- und Flanschab
schnitte der Schiene auf eine Temperatur unter
halb der metallurgischen Transformationstemperatur.
Der vierte Schritt in diesem Verfahren umfaßt das
Nachkühlen der gesamten Schiene auf Raumtemperatur,
wobei um die Neutralachsen herum eine ausgeglichene
thermische Deformierung aufrechterhalten wird.
Die ausgeglichene thermische Deformierung der ge
samten Kopf-, Steg- und Flanschabschnitte der
Schiene ermöglicht das Härten der Schiene, wobei
eine Schiene mit wesentlicher Geradlinigkeit her
gestellt wird und dadurch der Bedarf nach einer
nachfolgenden mechanischen Behandlung zur Kompen
sation der Verwerfung verringert wird.
Nach einem weiteren Aspekt des Gegenstandes dieser
Erfindung umfaßt der Vorerwärmungsschritt ein ge
samtes Erwärmen der Schiene auf eine Temperatur von
etwa 1000°F (538°C). Danach werden der Kopfabschnitt
und der Flanschabschnitt auf Temperaturen oberhalb
der metallurgischen Transformationstemperatur er
wärmt, nämlich A s für irgend eine Stahllegierung.
Vorzugsweise werden Verfahren der Wirbelstromerwärmung
bzw. Hochfrequenzerwärmung (nachfolgend als Hochfre
quenzerwärmung bezeichnet) angewendet, um diese
ausgeglichene thermische Deformation um die neu
tralen Achsen der Schiene zu erzielen. Der dritte
Schritt des Abschreckens der Kopf- und Flanschab
schnitte umfaßt ein örtlich begrenztes Luftab
schrecken des Kopf- und Flanschabschnittes auf etwa
1000°F (538°C). Ein gesamtes Sprühabschrecken wird
verwendet, um danach die Temperatur der gehärteten
Schiene auf Umgebungsraumtemperatur zu verringern.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein
Aufbau bzw. eine Vorrichtung für das oben beschrie
bene Verfahren geschaffen. Diese Vorrichtung um
faßt eine Induktionsspule bzw. Hochfrequenzspule
(nachfolgend als Induktionsspule bezeichnet) zum
Vorerwärmen, die in Verbindung mit der Schiene an
geordnet ist, zur allgemeinen gesamten Durchwärmung
des Schienenabschnittes auf die erste ausgewählte
Temperatur unterhalb der metallurgischen Trans
formationstemperatur der Schiene. Nachfolgend auf
das gesamte Vorerwärmen werden eine Induktionsheiz
spule für den Schienenkopf und eine Induktionsheiz
spule für den Schienenflansch angeordnet, um den
Kopfabschnitt bzw. den Flanschabschnitt auf ausge
wählte Temperaturen oberhalb der metallurgischen
Transformationstemperatur der Schiene zu erwärmen.
Einrichtungen zum Abschrecken und Abkühlen der er
wärmten Schiene werden nachfolgend um die Schiene
herum angeordnet und wirksam geregelt, um eine im
allgemeinen ausgeglichene thermische Deformation
der Schiene während des Erwärmens, Abschreckens und
Abkühlens zu schaffen, um eine gehärtete und ab
nutzungsbeständige gerade Schiene zu schaffen.
Ein durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung
erhaltener Vorteil ist eine Eisenbahnschiene mit ver
besserten Abnutzungseigenschaften, die durch ver
besserte Wärmebehandlungsverfahren erhalten werden.
Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhalt einer
wärmebehandelten und gehärteten Hartstahlschiene,
die im wesentlichen gerade ist, was folglich den
Bedarf nachfolgender Behandlungsschritte zur mecha
nischen Kompensation der Verwerfung verringert.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehand
lung einer Hartstahleisenbahnschiene, welches die
Ausbildung einer Restspannung in der Schiene bei
der Wärmebehandlung begrenzt.
Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung
ist die Möglichkeit eine unbegrenzte Schienenlänge
zu behandeln, im Gegensatz zu herkömmlichen Ver
fahren, die durch physikalische Zwänge auf relativ
kurze Längen begrenzt sind.
Die Erfindung kann in bestimmten Teilen und Anord
nungen von Teilen und bei bestimmten Schritten und
Anordnungen von Schritten physikalische Form annehmen,
die bevorzugten Ausführungsformen davon werden de
tailliert in dieser Beschreibung erläutert und in
den Zeichnungen verdeutlicht, welche
zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht der Wärmebehandlungs
vorrichtung der Schiene, die entsprechend der vor
liegenden Erfindung ausgebildet ist, die eine durch
diese Vorrichtung laufende Eisenbahnschiene zeigt,
Fig. 2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht
eines Teils der Vorrichtung von Fig. 1 mit ausge
wählten Abschnitten davon im Querschnitt zur Ver
einfachung der Darstellung,
Fig. 3A eine Längsansicht einer Schiene in der
erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmebehandlungvor
richtung, in der die Elemente der Vorrichtung zur
Vereinfachung der Darstellung im Teilschnitt ge
zeigt sind und
Fig. 3B eine graphische Darstellung in Verbindung
mit der Schiene von Fig. 3A, die die durch die Ele
mente der Wärmebehandlungsvorrichtung in der Schiene
erzeugten Temperaturen besonders verdeutlicht.
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in
denen die Darstellungen dem Zweck der Verdeutlichung
der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
dienen. Eine Eisenbahnschiene 10 mit einer verti
kalen neutralen Achse 12 und einer horizontalen
neutralen Achse 14 wird zum Härten durch Wärmebe
handlung in einer Wärmebehandlungsvorrichtung 16
aufgenommen, um eine Schiene mit verbesserten Ab
nutzungseigenschaften zu schaffen. Noch spezifischer
und mit Bezug auf Fig. 1 weist die Schiene 10 in
Übereinstimmung mit herkömmlichen Schienenkonstruk
tionen einen Kopfabschnitt 20, einen Stegabschnitt
22 und einen Flanschabschnitt 24 auf. Die Schiene
ist vorzugsweise einstückig aus Hartstahl gebildet.
Da eine typische Schiene 10 eine große Länge auf
weist, betrachtet der Gegenstand dieser Erfindung
das relative Leiten dieser Schiene durch die Vor
richtung 16 in der Weise, wie es durch den Pfeil
26 der Figur gezeigt ist, wenn die Vorrichtung 16
auf einen Rahmen (nicht gezeigt) befestigt ist,
der relativ zur Bewegung der Schiene 10 fixiert ist.
Alternativ kann die Vorrichtung 16 auf einen
rollenden Rahmen (nicht gezeigt) befestigt sein,
der dann entlang der befestigten Schiene 10 ge
führt werden kann. In jedem oben beschriebenen
Verfahren ist die relative Bewegungsrichtung
zwischen der Schiene 10 und der Wärmebehandlungs
vorrichtung 16, so wie es durch den Pfeil 26 ge
zeigt ist.
Um die Schiene 10 der Wärmebehandlungsvorrichtung
16 auszusetzen, wird zuerst zur allgemeinen Aus
richtung der Schiene, bezogen auf die Vorrichtung
16 ein Schienenabschnitt vorzugsweise durch An
druckrollen 32, 34, 36, 38 angeordnet. Eine Vor
wärm-Induktionsspule 40, durch eine Elektroenergie
quelle (nicht gezeigt) beschickt, erwärmt die
Schiene 10 auf eine Temperatur unterhalb der me
tallurgischen Transformationstemperatur der Schiene vor,
wie es nachfolgend ausführlicher erläutert wird.
Führungseinrichtungen, wie die Walzen 42, 44 in
entsprechender Verbindung mit der Schienenkopf
induktionsspule 46 und der entgegengesetzt ange
ordneten Basis- oder Flanschinduktionsspule 48
richten die Induktionsspulen 46, 48 für ein im
wesentlichen gleichzeitiges Erwärmen des Kopfab
schnittes 20 und des Flanschabschnittes 24 bis
zur ausgewählten Temperatur oberhalb der metallur
gischen Transformationstemperatur aus, um die
metallurgische Transformation in der Schiene zu
bewirken und schließlich einen gehärteten Schienen
kopf herzustellen. Das Erwärmen des Kopfabschnittes
und des Flanschabschnittes der Schiene in im wesent
lichen gleichzeitiger Weise resultiert in einer aus
geglichenen thermischen Deformation der Schiene, um
die neutralen Achsen 12 und 14 herum, und verhindert
die thermische oder metallurgische Deformation der
Schiene bis zu dem Ausmaß, das bewirkt, daß die
Schiene aus einer annehmbaren Geradlinigkeit gebogen
oder gekrümmt wird.
Führungseinrichtungen, wie die Walzen 50, 52 richten
eine Kopfabschreckvorrichtung 54 und eine Flanschab
schreckvorrichtung 56 aus, die durch Luftabschrecken
zur Verringerung der Temperatur des Kopf- und Flansch
abschnittes auf die Temperatur unter der metallur
gischen Transformationstemperatur der Schiene wirken.
Das geregelte Erwärmen und Abschrecken des Schienen
kopfes bewirkt das Härten des Schienenkopfes, um die
verbesserten Abnutzungseigenschaften zu erzielen,
die für Eisenbahnschienen gefordert sind.
Führungswalzen 62, 64 richten eine Sprühwasser-Abkühl
vorrichtung 66 aus, die die Temperatur der Schiene
10 auf etwa Raumtemperatur verringert. Führungs
walzen 68, 70, 72, 74 dienen schließlich als Richt
hilfen für die Schiene, die aus der Wärmebehandlungs
vorrichtung 16 gleitet.
Mit besonderem Bezug auf Fig. 2 wird eine detaillier
tere auseinandergezogene Perspektivansicht des Erfin
dungsgegenstandes zur besonderen Darstellung der
Erwärmungs-, Abschreck- und Kühlschritte des Erfin
dungsgegenstandes gezeigt, wobei die Schiene 10
gleichzeitig mit deren neutralen Achsen 12 und 14
zur Vereinfachung der Darstellung als Phantom gezeigt
ist. Das Härten der Schiene 10 wird durch Temperatur
erhöhung des Kopfabschnittes der Schiene über die
metallurgische Transformationstemperatur und Ab
schrecken des Kopfabschnittes in bekannter Weise
durchgeführt, um einen gehärteten Kopfabschnitt 20
mit verbesserten Abnutzungseigenschaften zu bilden.
Es ist eine Besonderheit der Erfindung, daß die
Wärmebehandlung in ausgeglichener Weise um die
neutralen Achsen 12, 14 herum durchgeführt wird,
um die Geradlinigkeit der Schiene 10 aufrechtzu
erhalten und nachfolgende mechanische Schritte
der Kompensation der Verwerfung, wie Biegen oder
Dehnen der Schiene zu verringern. Das Erwärmen
der Kopf- und Flanschabschnittes der Schiene 20,
24 auf eine Temperatur oberhalb der metallurgischen
Transformationstemperatur wird durch herkömmliche
wassergekühlte Induktionsspulen 46, 48 durchge
führt, die die Kopf- und Flanschabschnitte durch
Hochfrequenzerwärmung erwärmen. Die Hochfrequenz
erwärmung zeigt die Vorteile eines regelbaren
Erwärmungsschrittes zur exakten Regelung der Tem
peratur und der metallurgischen Transformations
tiefe. Eine ausgeglichene thermische Deformation
um die Horizontalachsen herum wird durch im
wesentlichen gleichzeitiges Erwärmen der Kopf-
und Flanschabschnitte in der Weise durchgeführt,
die ein Gleichgewicht in den thermischen Defor
mationskräften erzeugt. Dies wird erreicht, indem
das Metallvolumen, das im Kopf auf eine bestimmte
Temperatur erwärmt wird und das Metallvolumen, das
im Flansch auf eine andere Temperatur erwärmt wird,
so geregelt werden, daß die Biegekräft im allge
meinen gleich und entgegengesetzt sind. Eine aus
geglichene thermische Deformation um die Vertikal
achse 12 herum wird durch die Symmetrie der Schiene
und der Heizelemente durchgeführt.
Nach Temperaturerhöhung der Schiene auf den ausge
wählten Wert oberhalb der metallurgischen Transfor
mationstemperatur wird die Schiene mit örtlich be
grenzten Luftabschreckvorrichtungen 54, 56 abge
schreckt, um die Temperatur des Kopfabschnittes 20
auf einen bestimmten Wert zu verringern, um das
Härten des Kopfabschnittes 20 der Schiene in der
gewünschten Weise durchzuführen. Genauso wie die
Induktionsspulen in im allgemeinen entgegengesetzter
Weise ausgerichtet sind, sind die Luftabschreck
kammern 54, 56 ähnlich entgegengesetzt ausgerichtet
und die Flanschabschreckvorrichtung 56 schreckt den
Flansch in der Weise ab, um erneut eine ausge
glichene thermische Deformation um die Neutral
achsen herum zu erzielen. Es ist zu bemerken, daß
das Abschrecken des Kopfabschnittes 20 in exakter
Weise durchgeführt wird, um die gewünschte metallur
gische Struktur und folglich Härte im Kopfabschnitt
der Schiene zu erzeugen. Das Abschrecken des
Flanschabschnittes 24 ist nicht so mit dem Erreichen
der gewünschten metallurgischen Struktur im Flansch
verbunden, wie es mit dem Ausgleichen der thermischen
Deformation des Flansches mit der thermischen De
formation des Kopfabschnittes 20 verbunden ist, so
daß sie gleich sind und dadurch die Verwerfung der
Schiene 10 verhindert wird. Der letzte Schritt beim
erfindungsgemäßen Verfahren umfaßt das Abkühlen der
Schiene bis zu im wesentlichen Raumtemperatur durch
ein gesamtes Wassersprühen 66, das wiederum in der
Weise durchgeführt wird, um die ausgeglichene
thermische Deformation um die Neutralachsen herum
beizubehalten.
Mit besonderem Bezug auf die Fig. 3A und 3B sind
die Temperaturwerte, die in der Schiene 10 erzielt
werden, sowie sie in dieser Vorrichtung 16 behan
delt wird, graphisch dargestellt. Die Temperaturen
in der graphischen Darstellung des Kopfabschnittes
20 sind durch Kreuze, die Temperaturen des Steges 22
durch Dreieckslinien und die Temperatur des Flansch
abschnittes 24 durch punktierte Linie dargestellt.
Die gestrichelte Linie 80 zeigt allgemein die
metallurgische Transformationstemperatur. Sowie sich
die Schiene durch die Vorwärmspule 40 bewegt, wie es
in Fig. 3A gezeigt ist, wird die Temperatur aller
drei Abschnitte der Schiene 10 auf eine Temperatur
unterhalb der metallurgischen Transformationstem
peratur erhöht, in diesem Beispiel etwa 1000°F
(538°C). Die metallurgische Transformationstem
peratur ist die Temperatur oberhalb von A s für
irgend eine Stahllegierung. Die Vorerwärmung der
Schiene 10 durch die Vorwärmspule 40 ermöglicht
eine vorläufige thermische Ausdehnung der gesamten
Schiene und verhindert die Probleme der Ausbildung
einer übermäßigen Restspannung im Endprodukt.
Es liegt ebenfalls im Schutzumfang der Erfindung,
eine Schiene zu bearbeiten, die Restwärme aus
dem Walzverfahren aufweist. Die Restwärme kann
die Notwendigkeit des Vorwärmschrittes verringern
oder gänzlich eliminieren. Nach dem Vorwärmen
erhöht das Erwärmen des Kopfabschnittes 20 und
des Flanschabschnittes 24 auf eine Temperatur
oberhalb der metallurgischen Transformationstem
peratur durch die Induktionsspulen 46, 48 die
Temperatur des Kopfabschnittes auf etwa 1900°F
(1038°C) und des Flanschabschnittes auf etwa 1500°F
(816°C). Diese Temperaturen werden nur als Bei
spieltemperatur beschrieben. Die bestimmten Erwär
mungstemperaturen werden entsprechend der angewendeten
Stahllegierung und der Wärmebehandlung variieren, die
für das Schienenprodukt erforderlich ist. Die Ab
schreckkammern 54, 56 richten das Abschreckmedium
auf den Kopfabschnitt und den Flanschabschnitt, um
diese auf etwa 1000°F (538°C) abzukühlen und die
Abkühlsprühvorrichtung 66 kühlt die gesamte Schiene
auf etwa Raumtemperatur ab. Das Abschreckmedium
kann Luft oder Sprühnebel oder alternativ jeder
Typ eines herkömmlich bekannten Abschreckmittels
sein.
Es ist zu bemerken, daß durch das gesamte Verfahren
hindurch, um die neutralen Achsen 12, 14 der Schiene
eine ausgeglichene thermische und metallurgische
Deformation auftritt, sodaß die Schiene beim Aus
tritt aus der Abkühlsprühvorrichtung 66 eine Gerad
linigkeit aufweist, die der Geradlinigkeit der
Schiene im allgemeinen äquivalent ist, sowie sie
die Wärmebehandlungsvorrichtung 16 betrat. Die ausge
glichene thermische Deformation der gesamten Schiene
10 gestattet die Wärmebehandlung einer Hartstahl
schiene, um eine verbesserte abnutzungsbeständige
Schiene zu schaffen und verringert die nachfolgenden
Schritte der herkömmlichen Wärmebehandlungsver
fahren, die einen Biege- oder Dehnungsschritt ein
schließen, um die während der herkömmlichen Wärme
behandlungsverfahren erzeugte Verwerfung mechanisch
zu kompensieren.
Claims (10)
1. Verfahren zur Wärmebehandlung einer Schiene,
wobei die Schiene Kopf-, Steg- und Flanschabschnitte
und eine vertikale und horizontale neutrale Achse
aufweist, um eine Schiene mit metallurgischer
Struktur mit hoher Abnutzungsbeständigkeit her
zustellen,
gekennzeichnet durch
einen ersten Schritt des Vorwärmens der Schiene auf eine erste ausgewählte Temperatur unterhalb der metallurgischen Transformationstemperatur,
einen zweiten Schritt des Erwärmens des Kopf abschnittes und des Flanschabschnittes der Schiene auf ausgewählte Temperaturen oberhalb der metallur gischen Transformationstemperatur zur ausgeglichenen thermischen Deformation der Schiene um diese Achsen herum,
einen dritten Schritt des Abschreckens des Kopf- und Flanschabschnittes der Schiene, um während des Abschreckverfahrens die gewünschte metallurgische Struktur in der Schiene mit ausgeglichener ther mischer Deformation der Schiene um diese Achsen herum zu erzeugen und
einen vierten Schritt des Nachkühlens der ge samten Schiene von unterhalb der Transformations temperatur auf Umgebungsraumtemperatur, wobei das Gleichgewicht der thermischen Deformation um diese Achsen herum beibehalten wird.
einen ersten Schritt des Vorwärmens der Schiene auf eine erste ausgewählte Temperatur unterhalb der metallurgischen Transformationstemperatur,
einen zweiten Schritt des Erwärmens des Kopf abschnittes und des Flanschabschnittes der Schiene auf ausgewählte Temperaturen oberhalb der metallur gischen Transformationstemperatur zur ausgeglichenen thermischen Deformation der Schiene um diese Achsen herum,
einen dritten Schritt des Abschreckens des Kopf- und Flanschabschnittes der Schiene, um während des Abschreckverfahrens die gewünschte metallurgische Struktur in der Schiene mit ausgeglichener ther mischer Deformation der Schiene um diese Achsen herum zu erzeugen und
einen vierten Schritt des Nachkühlens der ge samten Schiene von unterhalb der Transformations temperatur auf Umgebungsraumtemperatur, wobei das Gleichgewicht der thermischen Deformation um diese Achsen herum beibehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Schritt ein gesamtes Erwärmen der Schiene
auf eine Temperatur von etwa 1000°F (538°C) umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Schritt das Erwärmen des Kopfabschnittes
auf etwa 1900°F (1038°C) und des Flanschabschnittes
auf etwa 1500°F (816°C) umfaßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Schritt die Hochfrequenzerwärmung der
Kopf- und Flanschabschnitte umfaßt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der dritte Schritt das Abschrecken der Kopf- und
Flanschabschnitte auf etwa 1000°F (538°C) umfaßt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der dritte Schritt ein örtlich begrenztes Abschrecken
der Kopf- und Flanschabschnitte mit Luft umfaßt.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der vierte Schritt ein gesamtes Sprühabschrecken um
faßt.
8. Wärmebehandlungsvorrichtung für eine Schiene
zum Härten einer Schiene für hohe Abnutzungsbeständig
keit, wobei eine wesentliche Geradlinigkeit der Schie
ne durch die Wärmebehandlung hindurch aufrechterhalten
wird,
gekennzeichnet durch
eine Vorwärm-Induktionsspule (40), die in Ver bindung mit der Schiene (10) angeordnet ist, um den Schienenabschnitt auf eine erste ausgewählte Tem peratur unterhalb der metallurgischen Transformations temperatur der Schiene allgemein insgesamt durchzu wärmen,
eine Induktionsheizspule (46) des Schienen kopfes zum Erwärmen des Schienenkopfabschnittes (20) der Schiene (10) auf eine zweite ausgewählte Tem peratur oberhalb der metallurgischen Transformations temperatur,
eine Induktionsheizspule (48) des Schienen flansches zum Erwärmen des Flanschabschnittes (24) der Schiene (10) auf eine dritte ausgewählte Tem peratur oberhalb der metallurgischen Transformations temperatur, wobei die erste, zweite und dritte Tem peratur für eine im allgemeinen ausgeglichene ther mische Deformation der Schiene während des Erwärmens ausgewählt sind und
Einrichtungen (54, 56, 66) zum Abschrecken und Kühlen der Schiene (10), worin während des Abschreckens und Abkühlens eine im allgemeinen ausgeglichene ther mische Deformation erzielt wird.
eine Vorwärm-Induktionsspule (40), die in Ver bindung mit der Schiene (10) angeordnet ist, um den Schienenabschnitt auf eine erste ausgewählte Tem peratur unterhalb der metallurgischen Transformations temperatur der Schiene allgemein insgesamt durchzu wärmen,
eine Induktionsheizspule (46) des Schienen kopfes zum Erwärmen des Schienenkopfabschnittes (20) der Schiene (10) auf eine zweite ausgewählte Tem peratur oberhalb der metallurgischen Transformations temperatur,
eine Induktionsheizspule (48) des Schienen flansches zum Erwärmen des Flanschabschnittes (24) der Schiene (10) auf eine dritte ausgewählte Tem peratur oberhalb der metallurgischen Transformations temperatur, wobei die erste, zweite und dritte Tem peratur für eine im allgemeinen ausgeglichene ther mische Deformation der Schiene während des Erwärmens ausgewählt sind und
Einrichtungen (54, 56, 66) zum Abschrecken und Kühlen der Schiene (10), worin während des Abschreckens und Abkühlens eine im allgemeinen ausgeglichene ther mische Deformation erzielt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Heizspule (46) für den Kopf und die Heizspule (48)
für den Flansch im allgemeinen entgegengesetzt zueinan
der angeordnet sind, um den Kopfabschnitt (20) und den
Flanschabschnitt (24) der Schiene im wesentlichen
gleichzeitig zu erwärmen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtungen zum Abschrecken und Kühlen einer
Luftabschreckvorrichtung 54 für den Kopf, eine ent
gegengesetzt angeordnete Luftabschreckvorrichtung 56
für den Flansch und eine gesamte Sprühwasserabkühl
vorrichtung 66 umfaßt, wobei die Abschreckvorrichtungen
für eine im allgemeinen ausgeglichene thermische
Deformierung der Schiene 10 während des Abschreckens
angeordnet sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/900,996 US4749419A (en) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | Method for heat treating rail |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3728498A1 true DE3728498A1 (de) | 1988-03-17 |
DE3728498C2 DE3728498C2 (de) | 1998-04-02 |
Family
ID=25413439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3728498A Expired - Fee Related DE3728498C2 (de) | 1986-08-28 | 1987-08-26 | Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schienen |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4749419A (de) |
KR (1) | KR940008929B1 (de) |
AU (1) | AU613374B2 (de) |
DE (1) | DE3728498C2 (de) |
FR (1) | FR2603306B1 (de) |
GB (1) | GB2194557B (de) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0730401B2 (ja) * | 1986-11-17 | 1995-04-05 | 日本鋼管株式会社 | 靭性の優れた高強度レ−ルの製造方法 |
DE3842808C1 (de) * | 1988-12-20 | 1989-08-31 | Aeg-Elotherm Gmbh, 5630 Remscheid, De | |
US5000798A (en) * | 1989-11-07 | 1991-03-19 | The Algoma Steel Corporation, Limited | Method for shape control of rail during accelerated cooling |
US5228747A (en) * | 1989-12-18 | 1993-07-20 | Greene Kenneth M | Seating system |
CH689643A5 (fr) * | 1994-02-18 | 1999-07-30 | Speno International | Installation pour le reprofilage des rails d'une voie ferrée. |
FR2738843B1 (fr) * | 1995-09-20 | 1997-10-17 | Sogerail | Procede de traitement thermique d'un rail en acier |
US5885522A (en) * | 1996-09-12 | 1999-03-23 | Midland Steel Products Co. | Method and apparatus for heat treating and straightening structural members |
AT504706B1 (de) * | 2006-12-22 | 2012-01-15 | Knorr Technik Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung von metallischen langprodukten |
US9040882B2 (en) * | 2007-09-12 | 2015-05-26 | Inductotherm Corp. | Electric induction heating of a rail head with non-uniform longitudinal temperature distribution |
WO2013114600A1 (ja) | 2012-02-02 | 2013-08-08 | Jfeスチール株式会社 | レール冷却方法およびレール冷却装置 |
US20150082611A1 (en) * | 2012-02-06 | 2015-03-26 | Jfe Steel Corporation | Rail restraining method and rail restraining device |
US9585201B1 (en) | 2013-07-02 | 2017-02-28 | Inductotherm Corp. | Electric induction heating of rails |
GB2557667A (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-27 | Ab Skf Publ | Induction heating device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1183111B (de) * | 1959-10-13 | 1964-12-10 | Yawata Iron & Steel Co | Vorrichtung zum durchgreifenden Vergueten von Schienenkoepfen |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1064527A (fr) * | 1951-10-25 | 1954-05-14 | Hu Ttenwerk Rheinhausen Ag | Procédé de trempe de champignons de rails |
FR1237558A (fr) * | 1959-10-14 | 1960-07-29 | Yawata Iron & Steel Co | Rails à champignon trempé et appareil pour le traitement thermique correspondant |
AU6125580A (en) * | 1979-05-07 | 1980-11-20 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Surface hardening of metals by electric arc discharge |
AU5651380A (en) * | 1980-03-17 | 1981-09-24 | Nippon Kokan Kabushiki Kaisha | Heat treated abrasion resistant steel rail head |
ZA801539B (en) * | 1980-03-17 | 1981-08-26 | Nippon Kokan Kk | Method for heat-treating steel rail head |
SU914645A1 (ru) * | 1980-03-19 | 1982-03-23 | Kh Polt I Im V I Lenina | Способ термической обработки рельсов i |
CA1193176A (en) * | 1982-07-06 | 1985-09-10 | Robert J. Ackert | Method for the production of improved railway rails by accelerated colling in line with the production rolling mill |
-
1986
- 1986-08-28 US US06/900,996 patent/US4749419A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-01-22 GB GB8701367A patent/GB2194557B/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-26 DE DE3728498A patent/DE3728498C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-08-28 FR FR8712032A patent/FR2603306B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-28 KR KR1019870009469A patent/KR940008929B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1988
- 1988-06-09 AU AU17528/88A patent/AU613374B2/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1183111B (de) * | 1959-10-13 | 1964-12-10 | Yawata Iron & Steel Co | Vorrichtung zum durchgreifenden Vergueten von Schienenkoepfen |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Metallurgist 22, 5(1978), S.331-333 * |
Stichwort "Härten" aus "Lexikon der Begriffe und Bezeichnungen in der Eisen- und Stahlindustrie" mit Definitionen und Erklärungen, 2.Aufl., 1964, herausgegeben von der Beratungsstelle für Stahl- verwendung in Zusammenarbeit mit dem Verein deutscher Eisenhüttenleute * |
Techn. Mit. Krupp, Werksberichte, Bd. 37, (1979), H.3, S. 105-108 * |
Zeitschrift für Eisenbahnwesen und Verkehrs- technik, 79. Jahrgang, Heft 5, S.22-26 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3728498C2 (de) | 1998-04-02 |
GB2194557B (en) | 1990-07-18 |
FR2603306B1 (fr) | 1990-12-21 |
AU613374B2 (en) | 1991-08-01 |
GB2194557A (en) | 1988-03-09 |
GB8701367D0 (en) | 1987-02-25 |
AU1752888A (en) | 1989-12-14 |
US4749419A (en) | 1988-06-07 |
FR2603306A1 (fr) | 1988-03-04 |
KR880003018A (ko) | 1988-05-13 |
KR940008929B1 (ko) | 1994-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2920719C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von dichten, niedrig legierten Sinterteilen | |
DE3728498C2 (de) | Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schienen | |
DE2919156A1 (de) | Verfahren zur herstellung von hochwertigen schienen mit hoher schweissbarkeit | |
DE4001887C2 (de) | ||
DE69608056T2 (de) | Verfahren zum Wärmebehandeln von Stahlschienen | |
DE102009018683A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Stranggießen einer Bramme | |
EP1263540B1 (de) | Verfahren zur herstellung von dünnwandigen bauteilen aus stahl und danach hergestellte bauteile | |
DE3427639A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum biegen laenglicher werkstuecke, insbesondere rohre | |
DE19521941C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Sinterteilen | |
DE10148305A1 (de) | Verfahren und Anlage zur thermischen Behandlung von Schienen | |
DE2737374C2 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von stählernen Federblättern | |
EP0725152B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen von warmgewalzten Profilen | |
EP0693562B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von profiliertem Walzgut | |
DE1160815B (de) | Verfahren zur Herstellung von Profilen aus kaltgewalzten oder vergueteten Stahl- undNichteisenmetallbaendern | |
EP1530649B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum durchlaufvergüten von bandstahl sowie verwendung des verfahrens | |
DE69609470T2 (de) | Kettensägeschwert | |
DE19613719C1 (de) | Verfahren und Anlage zur Herstellung spannungsarmer Schienen | |
DE975808C (de) | Verwendung von Blechen, Tafeln, Rohren, Profilen od. dgl. mit parallel verlaufenden Haertestreifen zur Herstellung von Bauelementen | |
EP0442864B1 (de) | Verfahren und Anordnung zum Walzen von Stab- und Drahtmaterial | |
DE626579C (de) | An der Oberflaeche gehaerteter Wellenzapfen, insbesondere Kurbelwellenzapfen | |
EP0757110B1 (de) | Verfahren zur Wärme-bzw. Vergütebehandlung eines Gleisteils | |
DE2212402C3 (de) | Verfahren zum Herstellen von Draht oder Profilen aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung | |
DE3927276A1 (de) | Verfahren zum haerten von stahl mit hilfe fluessiger kuehlmedien | |
DE102022130153A1 (de) | Thermisches Behandeln eines metallischen Bauteils | |
DE3403872A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines fahrdrahtes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PERMATRACK SYSTEMS, INC., VICTORIA, CA |
|
8363 | Opposition against the patent | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ABC RAIL PRODUCTS CORP., CHICAGO, ILL., US |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PERMATRACK INTERNATIONAL LTD., BRIDGETOWN, BARBADO |
|
8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |