DE4343565C1

DE4343565C1 - Verfahren zur Herstellung von Schienenrädern und Schienenradteilen

Info

Publication number: DE4343565C1
Application number: DE19934343565
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Ing Velten; Gerd Dipl Ing Herbold; Juergen Dr Ing Schneider
Original assignee: VER SCHMIEDEWERKE GmbH
Current assignee: VER SCHMIEDEWERKE GmbH
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2013-12-22
Also published as: WO1995017529A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schie nenrädern und Schienenradteilen aus Stahlblöcken, die bei etwa 1300°C geschmiedete und nach dem Schmieden warm durch Stauchen und Lochen zu Ringkörper umgeformt werden, worauf die Ringkör per in der gleichen Hitze durch Warmwalzen zu Rohlingen mit vorgegebenen Walzmaßen umgeformt und abschließend durch eine mechanische Kaltbearbeitung auf die Endabmessungen der Schie nenräder beziehungsweise Schienenradteile gebracht werden.

Die Erfindung befaßt sich also mit der Herstellung von Schie nenrädern, die insgesamt einteilig, aber auch aus Radscheibe, der auch die Radnabe zugeordnet ist, und aus Radreifen zusam mengesetzt sein können. Radscheibe und Radreifen können unmit telbar aufeinandersitzen, wie auch über gummielastische Elemen te miteinander verbunden sein.

Schienenräder unterliegen im Interesse hoher Gebrauchssicher heit und hoher Laufleistung entsprechend hohen Anforderung be züglich ihrer Festigkeitseigenschaften, deren Einhaltung regel mäßig aufwendige Wärmebehandlungen mit sorgfältiger Temperatur führung im Anschluß an das Warmwalzen verlangt. Bei der Schie nenradherstellung finden derzeit Stähle Verwendung, die bei spielsweise unter den deutschen Werkstoffnummern 1.1206, 1.1210 und 1.2824 erfaßt sind und Kohlenstoffgehalte über 0,41% haben.

Entsprechende Forderungen, aber auch hohe Härte der Lauffläche, sind auch aus der Schienenherstellung bekannt, für die nach der DE PS 34 46 794 Stähle mit 0,55 bis 0,82% C, 0,25 bis 0,50% Si, 0,8 bis 1,3% Mn, 0,010 bis 0,070% Al, 0,010 bis 0,025% N, 0,05 bis 0,2% V und 0,02 bis 0,1% Nb eingesetzt werden, die auch geringe Anteile an Cr, Ni und Mo enthalten können und üb liche P- und S-Gehalte haben. Aufgrund unterschiedlicher Bean spruchung von Schiene einerseits und Schienenrad andererseits, auch aufgrund des tatsächlichen Verschleißverhaltens läßt sich das nach DE PS 34 46 794 nicht in ein wirtschaftliches Herstel lungsverfahren für Schienenräder übertragen. Der Wirtschaft lichkeit steht auch im Gegensatz zu Durchlaufverfahren bei Langprodukten die Einzelstückbehandlung bei der Schienenradher stellung entgegen.

Aus der DE-OS 14 58 420 ist ein Verfahren zum Warmwalzen hochfester und gleichzeitig kaltzäher Baustähle, vornehmlich für Bauelemente, unter Nitridausscheidung bekannt, nach dem ein Stahl mit 0,08 bis 0,3% C, 0,02 bis 0,6% Si, 0,5 bis 2,5% Mn, weniger als 0,045% N und wenigstens 0,01% an Aluminium in Form von AlN sowie einem Karbidbildner und jeweils bis 1% Ni, Cr, Mo, Cu im Temperaturbereich von 1200 bis 700°C warmbearbeitet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Wirtschaftlichkeit des gat tungsgemäßen Verfahrens zu verbessern, ohne Nachteile bezüglich der Eigenschaften der Schienenräder und Schienenradteile hin nehmen zu müssen.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, ausscheidungshärtbare ferritisch-perlitische Stähle einzusetzen, bestehend aus (in Masse %)

C\|0,25 bis 0,40
Si	0,40 bis 0,90
Mn	1,2 bis 1,6
P	maximal 0,015
S	maximal 0,015
Al	maximal 0,03
N	0,01 bis 0,03
Cr	0,10 bis 0,50
Ni	maximal 0,15
Mo	0 bis 0,1
V	0,06 bis 0,15
Ti	0 bis 0,04

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Beimengungen eingesetzt werden,

- wobei das Warmwalzen der Ringkörper beginnt, nachdem die Temperatur der Ringkörper auf 1050 bis 940°C gebracht worden ist und nach Abschluß des Walzvorganges der Radreifenrohling so abgekühlt wird, daß der Temperaturrückgang von 800 auf 600°C in 7 bis 15 Minuten eintritt und schließlich ohne weitere Wärmebehandlung die Kaltbearbeitung durchgeführt wird. Vorzugsweise erfolgt die gesteuerte Abkühlung von 800 auf 600°C innerhalb eines Zeitintervalls von etwa 10 Minuten.

Mit dem Einsatz der genannten Stähle, in die auch die sog. AFP Stähle mit der Bezeichnung "27 MnSiV6+Ti" und "36 MnSiV6+Ti" fallen, und der vorgeschlagenen Verfahrensführung wird eine Wiedererwärmung der warmgewalzten Rohlinge vermieden und Ener gie eingespart, der Aufwand zur Temperaturführung beim Warmwal zen fällt demgegenüber nicht ins Gewicht. Eine geringfügige Verlängerung der Taktzeit zur Realisierung der erfindungs gemäßen Temperaturführung wird durch die eingesparte Wärmenach behandlung deutlich überkompensiert.

Die Erfindung ermöglicht es auch, Differenzierungen in den Schienenradteilen gerecht zu werden, und schlägt insbesondere zur Herstellung von Radscheiben mit integrierter Radnabe, die meist etwas zäher sein sollen, vor, daß Stähle eingesetzt wer den mit (in Masse %)

C\|0,26 bis 0,32
Si	0,60 bis 0,80
Mn	1,40 bis 1,60
P	maximal 0,01
S	maximal 0,01
Al	maximal 0,025
N	0,015 bis 0,025
Cr	0,15 bis 0,20
Ni	maximal 0,1
Mo	0 bis 0,05
V	0,08 bis 0,12
Ti	0,018 bis 0,03

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Beimengungen.

Radreifen können demgegenüber etwas spröder eingestellt werden, indem nach einer Ausgestaltung des Verfahrens, also insbeson dere zur Herstellung von Schienenradteilen, die beim bestim mungsgemäßen Gebrauch Schienenkontakt haben, Stähle eingesetzt werden mit (in Masse %)

C\|0,33 bis 0,37
Si	0,60 bis 0,70
Mn	1,30 bis 1,50
P	maximal 0,01
S	maximal 0,01
Al	maximal 0,025
N	0,015 bis 0,025
Cr	0,15 bis 0,20
Ni	maximal 0,1
Mo	0 bis 0,02
V	0,08 bis 0,12
Ti	0 bis 0,03

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Beimengungen.

Bei der konventionellen Reifenfertigung erfolgt das Warmwalzen regelmäßig bei Temperaturen um 1050°C, bei der Erfindung vor teilhafterweise auch bei abgesenkten Temperaturen, wobei mit dem Warmwalzen der Ringkörper erst begonnen werden soll, nach dem die Temperatur der Ringkörper auf etwa 950°C reduziert worden ist, wobei das Warmwalzen dann derart mit negativer Energiebilanz aus Umformwärme und Wärmeentzug durchgeführt wird, daß sich zum Ende des Warmwalzens eine im Bereich von 900°C liegende Endwalztemperatur im erzeugten Rohling einge stellt hat.

Der wirtschaftliche Effekt der Erfindung ist bedeutend, insbe sondere bei Radreifen mit Durchmessern über 1000 mm; die Quali tät der Schienenräder und Schienenradteile kann auf einem hohen Niveau gehalten werden.

Eine Versuchsreihe mit insgesamt 10 t Vormaterialeinsatz, bei der von Rundstäben mit 406 mm Durchmesser des Werkstoffes "36 MnSiV6" ausgegangen wurde, führte bei einer Profilhöhe von 140 mm zu Fertigreifenabmessungen von 1385 mm Außendurchmesser, 1200 mm Innendurchmesser und 92,5 mm Wandstärke. Von den Rund stäben wurden Blockabschnitte von 450 kg Trenngewicht abge sägt, diese bei 1300°C geschmiedet und anschließend gestaucht und gelocht. Die Warmwalzanfangstemperatur wurde auf 950°C festgelegt und ebenso pyrometrisch gemessen wie die Einhaltung der Walztemperaturabsenkung auf 900°C während des Warmwalzens.

Die Ablage erfolgte an ruhender Luft. Die Qualitätsprüfung der fertigen Radreifen zeigte die Erfüllung geforderter Eigenschaf ten.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Schienenrädern und Schienen radteilen aus Stahlblöcken, die bei etwa 1300°C geschmiedete und nach dem Schmieden warm durch Stauchen und Lochen zu Ring körper umgeformt werden, worauf die Ringkörper in der gleichen Hitze durch Warmwalzen zu Rohlingen mit vorgegebenen Walzmaßen umgeformt und abschließend durch eine mechanische Kaltbearbei tung auf die Endabmessungen der Schienenräder beziehungsweise Schienenradteile gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß ausscheidungshärtbare ferritisch-perlitische Stähle beste hend aus (in Masse %) C|0,25 bis 0,40 Si 0,40 bis 0,90 Mn 1,2 bis 1,6 P maximal 0,015 S maximal 0,015 Al maximal 0,03 N 0,01 bis 0,03 Cr 0,10 bis 0,50 Ni maximal 0,15 Mo 0 bis 0,10 V 0,06 bis 0,15 Ti 0 bis 0,04

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Beimengungen eingesetzt werden,

- wobei das Warmwalzen der Ringkörper beginnt, nachdem die Temperatur der Ringkörper auf 1050 bis 940°C gebracht worden ist und nach Abschluß des Walzvorganges der Radreifenrohling so abgekühlt wird, daß der Temperaturabfall von 800°C auf 600°C in 7 bis 15 Minuten eintritt und schließlich ohne weitere Wärmebehandlung die Kaltbearbeitung durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere zur Herstellung von Radscheiben mit integrierter Radnabe, dadurch gekennzeichnet, daß Stähle eingesetzt werden mit (in Masse %) C|0,26 bis 0,32 Si 0,60 bis 0,80 Mn 1,40 bis 1,6 P maximal 0,01 S maximal 0,01 Al maximal 0,025 N 0,015 bis 0,025 Cr 0,15 bis 0,20 Ni maximal 0,10 Mo 0 bis 0,05 V 0,08 bis 0,12 Ti 0,018 bis 0,03

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Beimengungen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere zur Herstellung von Schienenradteilen, die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch Schienenkontakt haben, dadurch gekennzeichnet, daß Stähle eingesetzt werden mit (in Masse %) C|0,33 bis 0,37 Si 0,60 bis 0,70 Mn 1,30 bis 1,5 P maximal 0,01 S maximal 0,01 Al maximal 0,025 N 0,015 bis 0,025 Cr 0,15 bis 0,20 Ni maximal 0,10 Mo 0 bis 0,02 V 0,08 bis 0,12 Ti 0 bis 0,03

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Beimengungen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmwalzen der Ringkörper beginnt, nachdem die Tempera tur der Ringkörper auf etwa 950°C gebracht worden ist, wobei das Warmwalzen mit negativer Energiebilanz aus Umformwärme und Wärmeentzug derart durchgeführt wird, daß sich eine im Bereich von 900°C liegende Endwalztemperatur einstellt.