DE670050C

DE670050C - Process for the manufacture of rails

Info

Publication number: DE670050C
Application number: DER87726D
Authority: DE
Original assignee: HERMAN JOHAN VAN ROYEN DR
Current assignee: HERMAN JOHAN VAN ROYEN DR
Priority date: 1933-04-11
Filing date: 1933-04-11
Publication date: 1939-01-10

Description

Verfahren zur Herstellung von Schienen Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Herstellung verschleißfester Eisenbahnschienen Stähle zu verwenden, die eutektoide Zusammensetzung und lamellar-perlitisches Gefüge besitzen und in denen sich ein so hoher Mangangehalt befindet, daß zur Erzielung des perlitischen Gefüges der Kohlenstoffgehalt unter 0,9% gesenkt werden muß. Weiterhin hat man auch in Verbindung mit dem Mangan bei dem genannten Stahl Zusätze weiterer Doppelcarbidbildner, insbesondere des Molybdäns, in Anwendung gebracht, um den Stahl unempfindlicher gegen Stoß und Schlagbeanspruchungen zu machen. Ferner ist der Einfluß der Walzendtemperatur auf die Festigkeitseigenschaften eines mittelharten unlegier ten Kohlenstoffstahls bekannt.Method of making rails It has already been proposed have been to use steels for the manufacture of wear-resistant railroad tracks, possess the eutectoid composition and lamellar-pearlitic structure and in which are so high in manganese that to achieve the pearlitic Structure the carbon content must be reduced below 0.9%. Furthermore, one also has In connection with the manganese in the steel mentioned, additions of further double carbide formers, especially molybdenum, used to make the steel less sensitive to make against shock and impact loads. Furthermore, there is the influence of the final rolling temperature on the strength properties of a medium-hard unalloyed carbon steel known.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, welches das Ziel verfolgt, bei den verschleißfesten Schienen der genannten Zusammersetzungs- und Gefügeeigenschaften eine weitere Steigerung derjenigen Festigkeitseigenschaften, auf die es im Gebrauch ankommt, insbesondere der Stoß- und Schlagbeanspruchungen, zu erzielen. Nach den Erfahrungen der Reichsbahn ist bei Schienen von hoher Verschleißfestigkeit und gesteigerter Härte großer Wert darauf zu legen, daß diese bei den Schlagversuchen ebenso hohe Anforderungen erfüllen, wie weniger harte Schienen. Außerdem ist es von größter Wichtigkeit, das Entstehen von Dauerbrüchen mit Sicherheit zu verhindern. Diese Brucherscheinungen sind auf die Bildung von Haarrissen im Schienenkopf zurückzuführen. Man darf also mit einer Beseitigung der Dauerbrucherscheinungen rechnen, wenn die Entstehung von derartigen Rissen mit Sicherheit vermieden. wird.The subject of the invention is a method which pursues the goal in the case of the wear-resistant rails with the above-mentioned compositional and structural properties a further increase in the strength properties to which it is exposed in use arrives, in particular the shock and impact loads to achieve. After the The experience of the Reichsbahn is with rails of high wear resistance and increased Hardness to attach great importance to the fact that this is just as high in the impact tests Meet requirements such as less rigid rails. It is also of the greatest importance It is important to reliably prevent the occurrence of fatigue fractures. These Breakage phenomena are due to the formation of hairline cracks in the rail head. One can therefore count on the elimination of the fatigue fracture when the The formation of such cracks is avoided with certainty. will.

Es wurde gefunden, daß es zur Vermeidung von Haarrissen beim Walzen von Schienen aus einem Stahl, der bei einem Kohlenstoffgehalt unter o,9%, einem erhöhten Mangangehalt (0,55 bis o, 8o %) und einem Molybdängehalt von etwa o,15 bis o,3 % sowie gegebenenfalls bei zusätzlichen Gehalten geringer Mengen von Chrom, Wolfram oder/ und Vanadin lamellar-perlitisches Gefüge hat, erforderlich ist, diesen Stahl zu Blöcken von 2 bis 2,5 t zu vergießen und die Blöcke langsam erheblich, und zwar vorzugsweise bis auf Raumtemperatur abzukühlen, langsam auf die normale Walzanfangstemperatur (etwa i 2oo°) zu erhitzen und sodann mit der üblichen Geschwindigkeit derart zu verwalzen, daß vor dem letzten Stich das Einschalten einer Walzpause notwendig wird, um die Walzstücke bis zu einer Temperatur wenig über goo° abzukühlen, so daß sie nach dem letzten Stich mit einer Temperatur von wenig unter goo° die Walze verlassen. Die langsame Abkühlung läßt sich erreichen, indem man die Blöcke längere Zeit als üblich in der Kokille verweilen läßt, also etwa 5 Stunden, gegenüber der sonst üblichen Dauer von 2 Stunden.It has been found that in order to avoid hairline cracks when rolling rails made of a steel with a carbon content below 0.9%, an increased manganese content (0.55 to 0.8%) and a molybdenum content of about 0.15 to o, 3% and, if necessary, with additional contents of small amounts of chromium, tungsten and / and vanadium has a lamellar-pearlitic structure, it is necessary to cast this steel into blocks of 2 to 2.5 t and the blocks slowly and considerably, preferably to cool down to room temperature, slowly heat to the normal rolling start temperature (about i 2oo °) and then roll at the usual speed in such a way that before the last stitch it is necessary to switch on a rolling break in order to keep the rolled pieces up to a temperature a little above goo ° to cool down, so that after the last stitch they leave the roller with a temperature a little below goo °. The slow cooling can be achieved by letting the blocks stay in the mold for a longer time than usual, that is to say about 5 hours, compared to the otherwise usual time of 2 hours.

Es hat sich weiterhin als zweckmäßig erwiesen, Vorkehrungen zu treffen, damit die Schiene, die sich bei der üblichen Behandlungsweise auf dem Kühlbett stark krümmt und zum Zwecke des Geraderichtens in der Kälte einer beträchtlichen Verformung unterworfen werden muß; schon auf dem Kühlbett im wesentlichen eine gerade gestreckte Form erhält. Zu diesem Zweck wird die Schiene nach dein, Verlassen der Walze, also in der Wärme, einer Vorbiegung unterworfen, die so gewählt wird, daß sie der Richtung und Größe nach derjenigen Biegung, welche die Schiene beim Abkühlen erfährt, entgegengesetzt ist. Bei dieser Behandlungsweise verläßt die Schiene das Kühlbett in einer fast geraden Form, so daß es nachträglich nur einer geringen Veränderung ihrer Form bedarf. Diese Behandlung, die zur Verringerung der inneren Spannungen beiträgt; führt zu einer weiteren Verbesserung der Zuverlässigkeit erfindungsgemäß hergestellter Schienen.It has also proven useful to take precautions thus the splint, which is strong with the usual treatment on the cooling bed bends and, for the purpose of straightening in the cold, a considerable deformation must be subjected; already on the cooling bed essentially a straight one Shape. For this purpose, the rail after your, leaving the roller, so in the warmth, subjected to a pre-bending which is chosen so as to match the direction and size according to the bend which the rail experiences as it cools, opposite is. With this type of treatment, the rail leaves the cooling bed almost in one direction straight shape, so that only a slight change in shape is required afterwards. This treatment that helps reduce internal tension; leads to a further improvement in the reliability of rails produced according to the invention.

Umdie Ausbildung des lamellar-pcrlitischen Gefüges während der Abkühlung der fertig gewalzten Schiene nicht zu stören, muß dieser in an sich bekannter Weise vor zu starker Wärmeentziehung geschützt werden. Zu diesem Zweck wird sie nicht in der üblichen Weise -auf dem Kühlbett abgekühlt, sondern bei etwa 750° unter eine vor Wärmeabgabe schützende Haube geschoben und in dieser der Abkühlung überlassen, bis die Temperatur etwa 5oo` beträgt. Nunmehr kann die Schiene an der Luft weiter abgekühlt werden.About the formation of the lamellar-pcrlitic structure during cooling not to disturb the finished rolled rail, this must be done in a manner known per se be protected from excessive heat extraction. To that end, she won't in the usual way -cooled on the cooling bed, but at about 750 ° below a Protective hood pushed against heat emission and left to cool down in this, until the temperature is about 5oo`. Now the splint can continue in the air be cooled down.

Nach den Feststellungen des Erfinders ist die Verhinderung der Risse nicht etwa auf die verzögerte Abkühlung zurückzuführen. Diese dient vielmehr nur dazu, um die Ausbildurig des lamellar-perlitischen Gefüges zu gewährleisten. Auch beim Unterlassen der angegebenen Maßnahmen zur Verlangsamung der Abkühlung treten die gefährlichen Querrisse nicht auf.According to the inventor's findings, it is the prevention of cracks not due to the delayed cooling. Rather, this only serves to ensure the formation of the lamellar-pearlitic structure. Even if the specified measures are not taken to slow the cooling down the dangerous transverse cracks do not open.

Eine bevorzugte Zusammensetzung des Stahles ist die folgende: Kohlenstoff 0,73 bis o,8o%, Mangan o,8o bis o,65%, Molybdän o,3 bis öäzo'o. Als Mindestmolybdängehalt, von dem eine Einwirkung im Sinne der Erfindung zu erwarten ist, dürfen o, i 5 o;o angenommen werden: Das Molybdän kann ganz oder teilweise durch Chrom, Wolfram oder Vanadin ersetzt werden. In diesem Falle kann der Mangangehalt bis auf etwa o, 5 % sinken. Stets muß aber dafür Sorge getragen werden, daß das eutektoide Gefüge bestehen bleibt. Die Nebenbestandteile, wie Silicium; Phosphor und Schwefel, sind in den bei Schienen üblichen Mengen vorbanden.A preferred composition of the steel is the following: carbon 0.73 to 0.8o%, manganese 0.38 to 0.65%, molybdenum 0.3 to 0.05%. The minimum molybdenum content, from which an effect in the sense of the invention is to be expected, may be assumed to be o, i 5 o; o: The molybdenum can be completely or partially replaced by chromium, tungsten or vanadium. In this case the manganese content can drop to about 0.5%. However, care must always be taken to ensure that the eutectoid structure remains intact. The minor components, such as silicon; Phosphorus and sulfur are present in the usual amounts for rails.

Die bevorzugten Eigenschaften, welche die nach dem neuen Verfahren hergestellten Schienen gegenüber solchen Schienen besitzen, die aus eutektoidem Stahl mit erhöhtem Mangangehalt oder Mangan- und Chrom- oder Mangan- und Molybdängehalt hergestellt sind, ohne der Behandlung gemäß der Erfindung unterworfen zu werden, sind aus der nachfolgenden Versuchsreihe ersichtlich.The preferred properties obtained by the new process have manufactured splints compared to splints made of eutectoid Steel with a high manganese content or manganese and chromium or manganese and molybdenum content are made without being subjected to the treatment according to the invention, can be seen from the following series of tests.

Der gemäß der Erfindung behandelte molybdänhaltige Stahl ist den anderen verschleißfesten Stählen mit tutektoidem Gefüge in bezug auf seine Schlagfestigkeit beträchtlich überlegen. Außerdem neigt er aber, wie erwähnt, nicht zur Rißbildung. Er besitzt daher eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Dauerbeanspruchung.The molybdenum-containing steel treated according to the invention is the other wear-resistant steels with a tutectoid structure with regard to its impact resistance considerably superior. In addition, as mentioned, it does not tend to crack. It therefore has a greater resistance to long-term stress.

Die Herstellung von anderen Werkstük- i ken als Schienen ist nicht Gegenstand der Erfindung. Schlagversuche an Schienen S 4:g. Erster Schlag 5ooo mkg, jeder weitere 3000 rnkg, Gewicht des Hammers rooo kg, vorgeschrieben: 8o mm Durchbiegung. Herstellungsverfahren mittlere Durchbiegung mm der Schienen Art des verschleißfesten Schienenstlhles vor dem Durchbrechen eutektoider Kohlenstoffstahl mit 0,75 bis 84. 0,8o0/0 C und erhöhtem Mn-Gehalt wie üblich . . . . . . . : . . . , . . eutektoider Stahl mit o,7o bis 0,750(o C, 87 o,65 bis 0,50 0/0 Mn und 0,4 bis 0,5 0/0 Cr üblicher Mo-Stahl mit eutek- eutektöider Stahl mit 0,75 bis o,8o0/0 V, 95 toidem Gefüge 0,8o bis o,650/0 Mn, 0,3 bis ö,20/0 Mo erfindungsgemäß behandelter eutektoider Stahl mit o;73 bis 0,8o 0/0 C, r xo Stahl gleicher Zusammen- ö;ßo bis o,650/, Mn, 0,3 bis o,21/, Mo setzurig The production of other work pieces than rails is not the subject of the invention. Impact tests on rails S 4: g. First stroke 5,000 mkg, each additional 3000 mkg, Weight of the hammer rooo kg, prescribed: 8o mm deflection. Manufacturing process average deflection mm of the rails Type of wear-resistant rail steel before breaking through eutectoid carbon steel with 0.75 to 84. 0.8o0 / 0 C and increased Mn content as usual . . . . . . . :. . . ,. . eutectoid steel with o.7o to 0.750 (o C, 87 0.65 to 0.50 0/0 Mn and 0.4 to 0.5 0/0 Cr Usual Mo steel with eutectoid steel with 0.75 to 0.80 / 0 V, 95 toidem structure 0.8o to 0.650 / 0 Mn, 0.3 to Ö, 20/0 Mo Eutectoid steel treated according to the invention with o; 73 to 0.8o 0/0 C, r xo Steel of the same composition- ö; ßo to o, 650 /, Mn, 0,3 to o, 21 /, Mo settled

Claims

1'ATINT ANsrRticHR: i. Process for avoiding hairline cracks when rolling rails made of a steel that has a carbon content below 0.9%, an increased manganese content (0.55 to 0.800%) and a molybdenum content of about 0.15 to 0.30 / 0 and, if necessary, with additional contents of small amounts of chromium, tungsten and / and vanadium, has a lamellar-pearlitic structure, characterized in that this steel is cast into blocks of 2 to 2.5 t and the blocks slowly increase significantly, preferably up to, cooled to room temperature, slowly heated to the normal rolling start temperature (about i 2oo °) and then with the usual. Speed are rolled in such a way that before the last stitch it is necessary to switch on a rolling pause in order to cool the rolled pieces to a temperature a little above goo °, so that after your last stitch they leave the whales at a temperature a little below goo °.

2. The method according to claim i, characterized in that that the rails, before they get on the cooling bed, such a pre-bending are subjected to a nearly straight shape as they cool.