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Verfahren zum Teilhärten und gleichzeitigen Richten von Schienen Es
ist bekannt, daß beim Abschrecken von Kohlenstoffstählen eine Volumen- und Formveränderung
bis zu einem gewissen Maße unvermeidlich ist. Beim Teilhärten länglicher Körper
wird der gehärtete Teil meist länger, und die Körper verbiegen sich in entsprechenderWeise.
DieseVerziehung ist um so geringer, je kleiner die Abkühlgeschwindigkeit und je
niedriger der Kohlenstoffgehalt ist.
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Es ist kaum möglich, die Größe der Verziehung des gehärteten Teils
und demzufolge die Verbiegung des Körpers im voraus zu bestimmen. Mit den bis jetzt
bekannten und angewandten Verfahren zur Verminderung der Formänderung hat man gewisse
Ergebnisse erzielt, jedoch sind dieselben bei weitem nicht regelmäßig, gerade wegen
der Schwierigkeit, die Größe der durch das Härten erzeugten Formänderung im voraus
zu bestimmen.
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Bei der Vorrichtung entsprechend der Erfindung wird diese Schwierigkeit
dadurch überwunden, daß während des Härtens selbst ein Richten des Körpers bewirkt
wird; dessen Stärke zwangsläufig der durch das Härten erzeugten Formänderung angepaßt
ist.
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Es ist auch schon värgeschlagen worden, zum Härten von Schienen diese
mittels Treibrollen durch einen Härtetrog zu führen.
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In der Vorrichtung entsprechend der Erfindung werden die Treibrollen
durch Richtwalzen ersetzt, welche auf Federn gelagert sind, deren Durchbiegung um
so größer ist, je größer die Formänderung ist. Dadurch wird zwangsweise die durch
das Härten hervorgerufene Krümmung in dem Maße ausgeglichen, in dem sie im Verlauf
des Härtens stattfindet: Um die Wirkung der neuen Vorrichtung zu gewährleisten,
müssen gleichzeitig die Laufflächen ständig durch Bürsten gereinigt werden.
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Das Richten kann auch über die Härtebahn hinaus auf einer genügend
großen Länge fortgesetzt werden. Da dieses Richten vor dem Erkalten stattfindet,
werden die Fasern nicht übermäßig beansprucht, und es gelingt, gerade Schienen herzustellen,
die keine Querrisse aufweisen. Der Schienenkopf ist so gehärtet, daß die Schiene
nicht nur ihre ganze Festigkeit gegen Schläge beibehält, sondern daß diese Festigkeit
außerdem erhöht und eine gehärtete Schiene erzeugt wird, die bei Schlagversuchen
einer größeren Anzahl von Hammerschlägen als vor dem Härten widersteht.
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Da nun die Wirkung der Federn zwangsläufig um so höher wird, je größer
die durch das Härten hervorgerufene Krümmung ist, so ergibt sich daraus, daß das
Richten des behandelten Gutes sich immer in regelmäßiger Weise vollzieht, ohne daß
es nötig wäre, im voraus die Größe der durch das Härten
hervorgerufenen
Krümmung genau zu kennen.
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Ist das Profil nicht symmetrisch, wie dies. z. B. bei Rillenschierien
der Fall ist, die ein' Fahrkopf mit großem Querschnitt und ei"r Leitkopf mit kleinem
Querschnitt besitz ;.' dann werden außer den senkrecht über de Schienenfuß angeordnetenRollen
nochgleiche, in ihrer Lage und Federkraft einstellbare Rollen senkrecht zur Seitenfläche
des Schienenkopfes angeordnet, welche die beim Teilhärten der unsymmetrischenProfile
auftretenden seitlichen Verziehungen ausgleichen.
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Bei solchen Rillenschienen müssen außerdem Mittel angewendet werden,
die es gestatten, jedenQuerschnitt entsprechend seiner Stärke zu härten. Würde nämlich
der Schienenköpf für die gleiche Zeit der Härtewirkung ausgesetzt wie der Leitkopf,
so würde der Leitkopf infolge der zu starken Härtung zu spröde werden. Gemäß der
Erfindung wird daher die Anordnung so getroffen, daß beim Durchlaufen einer nicht
symmetrischen Schiene durch dieHärtebahn einzelneTeile der Schiere beständig und
andere Teile nur auf einem Teil des Weges untergetaucht bleiben. Andere Teilewerden
gegebenenfalls auf ihrem ganzen Wege vor der Berührung mit .der Flüssigkeit geschützt.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sind auf der beiliegenden
Zeichnung dargestellt.
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Die Fig. i und 2 sind schematische Darstellungen der Vorrichtung in
Seitenansicht und im Grundriß.
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In Fig. 2 a ist im Grundriß eine Rinne dargestellt, die aus der Härtewanne
. herausgezogen wurde.
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. Die 'Fig. 3, 4, 5 und 6 sind teilweise Querschnitte einer Anlage
zum Teilhärten von Schienen mit verschiedenen Profilen.
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Fig. 7 ist ein vervollständigter Querschnitt, aus dem- die Anordnung
der oberen Rollen ersichtlich ist.
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Die Fig: 8 und 9 zeigen jeweils einen teilweisen Längsschnitt und
eine teilweise- Seitenansicht, die der Fig..7 entspricht.
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Die Fig. io und ii zeigen im Querschnitt eine Rinne für das getrennte
Hätten gewisser Teile des Schienenprofils.
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Die dargestellte Maschine besteht aus einer Wanne i, die auf einem
Sockel 2 ruht und auf den Längsseiten mit Becken 3 versehen sind, die zur Aufnahme
der überlaufenden Härteflüssigkeit, z. B. Wasser oder Öl, dienen. Diese Flüssigkeit
gelangt durch auf dem Boden befindliche Rohre 4 in die Wanne, aus der sie über Seitenplatten
5, deren -Höhe nach Belieben geregelt werden kann, in die Becken 3 über- und von
dort durch] vom Boden dieser Becken abgehende- Rohrleitungen 6 abläuft: Auf dem
Boden der Wanne i -und auf dem Sockel 2 sind Lager 7 vorgesehen, welche die waagerechten
Achsen von Rollen 8 tragen, "'"auf denen die zu härtende Schiene 9 ruht. Weitere
Lager io tragen die senkrechten sen von Rollen i i und 12, die abwechselnd beide
Seiten der Schiene verteilt sind.
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Die verschiedenen Lager lassen sich in senkrechter und waagerechter
Richtung einstellen, damit die Maschine den Profilen der zu behandelnden Schienen
angepaßt werden kann.
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Für ungewöhnliche Fälle ist es außerdem möglich, die Durchmesser und
Profile der Rollen 8, 11 und 12 zu ändern.
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In Fig. 5 ist ein Lager io dargestellt, bei dem die Lagerbüchsen 13,
welche die Achse einer Rolle 12 tragen, gleitbar angeordnet sind und durch starke
Federn 14 gegen die Schiene gedrückt werden. Diese Anordnung gestattet es, die Schiene
-auf den Rollen i i mit ortsfester Achse entgegengesetzt zu der durch das Härten
erzeugten Durchbiegung zu biegen, wenn es sich um eine Schiene mit nichtsymmetrischemProfil
handelt; esgenügt, die Spannung der Federn 14 derart zu regeln, daß das Richten
oder das Durchbiegen der Schiene in einer gegebenen Richtung und mit einem gegebenen
Krümmungsradius während des Härtens stattfindet.
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Die Verschiebung der Rollen 12 in Richtung der Schiene kann durch
geeignete Anschläge begrenzt werden: Auf dem Sockel befinden sich noch auf jeder
Seite der Wanne 'Ständer 15, in denen in senkrechter Richtung Lager 16 gleiten können,
welche die waagerechte Achse der Rollen 17 tragen; die von oben gegen den auf zwei
Rollen 8 abgestützten Teil der Schiene (Fig. 7, 8, 9) drücken. Die beiden Lager
16 sind miteinander durch ein durch die Schraubenspindeln 21 in der Höhe verstellbares
Joch 18 verbunden und werden durch kräftige Federn i9 nach unten gedrückt, die sich
mit Hilfe von Muttern 2o auf Schraubenspindeln 21 stützen, welche in den Sockel
der Ständer 15 geschraubt sind.
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Man kann auf diese Weise den Druck der Rollen 17 derart regeln, daß
ein Durchbiegen der Schiene gegen die Zwischenrollen 8 erzeugt wird. Dieses Durchbiegen
kann entweder so geregelt werden, daß es gerade genügt, um die entgegengesetzte,
durch das Härten erzeugte Durchbiegung auszugleichen, oder kann auch kleiner oder
größer gewählt werden, wenn dies in gewissen Fällen erwünscht ist.
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Beim Durchlaufen hebt die Schiene diese Rollen und drückt dabei die
Federn i9 zusammen. Die Gegenkraft der entsprechend eingestellten Federn bestimmt
die gewünschte Durchbiegung.
Die waagerechte Achse 23 einer jeden
der Rollen 17 ist über die Lager 16 hinaus verlängert und trägt Zahnräder 2q., welche
die Drehbewegung dieser Rolle und damit die Fortbewegung der Schiene 9 erzeugen.
Diese Zahnräder können durch Gallsche Ketten oder durch andere Mittel mit Hilfe
von Motoren 25 angetrieben werden.
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Im Inneren der Wanne i sind noch umlaufende Metallbürsten 26 angeordnet,
die durch Ketten, Zahnräder o. dgl. angetrieben werden und-die zu härtende Schiene
abbürsten und reinigen. Bei dem dargestellten Beispiel befindet sich eine dieser
Bürsten am Vorderende der Wanne und zwei weitere nach dem hinteren Ende zu. Natürlich
kann die Anzahl und Lage dieser Bürsten dem Bedarf entsprechend gewählt werden.
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Sollen Schienen mit nicht symmetrischem Profil behandelt werden, z.
B. Rillenschienen (Fig. q., 5, io,i i), so wird in der Wanne eine schmale und lange
Rinne 27 vorgesehen, deren Rand derart in die Rille der Schiene eindringt, daß sich
der dicke Schienenkopf außerhalb, der Leitkopf dagegen in der Rinne befindet. Durch
eine Querwand 28 wird die Rinne in zwei Abteile 27a, 27b geteilt; das erste enthält
die Härteflüssigkeit und wird durch eine Rohrleitung 29 gespeist, die mit einer
gewissen Anzahl Düsen 30 versehen ist, welche die Flüssigkeit gegen den Leitkopf
oder einen sonstigen zu härtendenTeil richten (Fig. 2a und i i). Die Flüssigkeit
fließt aus diesem Abteil beständig durch eine Rohrleitung 31 ab.
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Das andereAbteil 27b bleibt leer. In Fig. i i ist ersichtlich, daß
der Rand der Rinne 27, welcher in die Rille eindringt, mit einem Belag aus feinem
Drahtnetz 32 versehen ist, der sich gegen den Boden der Rille legt und die Berührung
der Härteflüssigkeit mit diesem Teil des Schienenprofils vermeidet. Dieser Belag
kann sich über einen Teil oder über die ganze Länge des Abteils 27a erstrecken.
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Der Belag kann dadurch gebildet werden, daß man das Drahtnetz doppelschleifenförmig
biegt und mit Hilfe von Flacheisen 33 und von Schrauben auf der Rinne 27 befestigt.
Es kann auch jeder andere geeignete Belag benutzt werden.
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An den Enden der Wanne und der Rinne müssen natürlich Einschnitte
für das Ein-und Austreten der Schiene vorgesehen werden, ebenso in der Wand z8.
Solange diese Einschnitte nicht durch die Schiene selbst geschlossen sind, muß dies
durch besondere Verschlüsse geschehen, um das Ausfließen der Flüssigkeit zu verhindern.
Zu diesem Zweck können selbsttätig schließende Klappen benutzt werden, wie sie bereits
bei Härtewannen für Schienen üblich sind. Die Arbeitsweise der in der beschriebenen
Weise ausgebildeten Vorrichtung ist leicht verständlich.
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Die aus einem nicht dargestellten Glühofen tretende Schiene gelangt
mit dem Schienenkopf nach unten in Richtung des Pfeils in die Vorrichtung (Fig.
i und 2). Sie tritt zwischen den ersten Rollensatz i 1, 8, 17, durch den
sie fortbewegt wird, und wandert durch die Wanne i, wo sie zunächst von der Bürste
26 gereinigt wird. In dem Maße, in dem das Härtebad auf den Schienenkopf einwirkt,
wird die Schiene durch die Rollen 17 kräftig gegen die Rollen 8 gedrückt, so daß
die durch das Härten bewirkte Durchbiegung sofort ausgeglichen wird, gegebenenfalls
durch ein entgegengesetztes Durchbiegen, ohne däß dadurch die Metallfasern übermäßig
beansprucht werden, da dieser Vorgang bei hoher Temperatur stattfindet. Die seitliche-Durchbiegung
bei nicht symmetrischen Profilen wird ebenfalls in gleicher Weise ausgeglichen.
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Das Härten des Schienenkopfes erfolgt der ganzen Länge der Wanne nach
während einer Zeitspanne, die von der Geschwindigkeit der Fortbewegung der Schiene
abhängt. Die Gleichmäßigkeit des Härtens auf der ganzen Länge der Schiene wird dadurch
gesichert, daß die Oberfläche durch die Bürsten 26 vom Oxyd befreit wird und daß
die beständig erneuerte Flüssigkeit an allen Stellen` eine gleich hohe Temperatur
beibehält.
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Bei Rillenschienen oder ähnlichen Profilen wird die Lage der Querwand
28 in der Rinne 27 derart geregelt, daß die Härtedauer des Rillenkörpers gerade
genügt, um jede Zerbrechlichkeit zu vermeiden. Da der Boden der Rille durch den
Belag 32 geschützt ist, kann dieser Teil gar nicht oder in gewünschter Weise nur
wenig gehärtet werden.
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Für Schienen dieser Art können die Rollen i i über der Rinne 27 derart
angeordnet werden, daß sie sich gegen den Schienensteg legen, wogegen die Rollen
12 vorzugsweise in Höhe des Schienenkopfes angeordnet sind, um die gewünschte entgegengesetzte
Durchbiegung zu erzeugen. Nach Bedarf kann den Rollen 8 ein etwas konkaves Profil
(Fig. 5) gegeben werden, damit sie einen Teil des Druckes der Rollen 12 aufnehmen.
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Im übrigen können die verschiedenen Rollen 8, 11, 12, 17 Profile erhalten,
die sich denjenigen der Schienen anpassen.