EA027490B1 - Device for thermally processing rails - Google Patents

Device for thermally processing rails Download PDF

Info

Publication number
EA027490B1
EA027490B1 EA201500843A EA201500843A EA027490B1 EA 027490 B1 EA027490 B1 EA 027490B1 EA 201500843 A EA201500843 A EA 201500843A EA 201500843 A EA201500843 A EA 201500843A EA 027490 B1 EA027490 B1 EA 027490B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
collector
divider
cooling
rail
inlet
Prior art date
Application number
EA201500843A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201500843A1 (en
Inventor
Сергей Васильевич ХЛЫСТ
Владимир Михайлович КУЗЬМИЧЕНКО
Сергей Михайлович СЕРГЕЕВ
Андрей Николаевич ШЕСТАКОВ
Илья Сергеевич ХЛЫСТ
Михаил Николаевич КИРИЧЕНКО
Павел Александрович ПШЕНИЧНИКОВ
Алексей Геннадьевич ИВАНОВ
Константин Геннадьевич КОЖЕВНИКОВ
Алексей Владимирович ГОНТАРЬ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания"
Publication of EA201500843A1 publication Critical patent/EA201500843A1/en
Publication of EA027490B1 publication Critical patent/EA027490B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62Quenching devices
    • C21D1/667Quenching devices for spray quenching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/04Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D11/00Process control or regulation for heat treatments
    • C21D11/005Process control or regulation for heat treatments for cooling

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)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of metallurgy and, in particular, to the thermal processing of rails, including railroad rails. The proposed invention for thermally processing rails allows for simultaneously solving the problem of coupling a pipeline and a collector when the coupled surfaces thereof differ in form and achieving a gradual change in speed of a flow of coolant medium at the entrance to the collector, and also allows for dividing the flow of coolant medium inside the collector. Together, these features allow for equally distributing a flow of coolant medium in a collector and for achieving the required (specified) equal distribution of coolant medium on the surface of a rail.

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработки рельсов, в том числе железнодорожных рельсов.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to heat treatment of rails, including railway rails.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известна система охлаждения горячекатаной длинной стальной балки, в частности рельса (КИ 2450877, \УО 2009/107639, МПК В21В 45/02), содержащая множество камер, расположенных в продольном направлении прокатанной стальной балки, при этом каждая из множества камер выполнена с дутьевым отверстием, обращенным от камеры к прокатанной стальной балке, для выдувания сжатого воздуха для охлаждения, вводимого в камеру через впускное отверстие для газа, соединенное с камерой, сопловой пластиной с множеством сопловых отверстий, расположенной на дутьевом отверстии таким образом, что она обращена к прокатанной стальной балке, соплом для подачи охлаждающей воды в камеру и выпрямляющей пластиной, расположенной между впускным отверстием для газа и соплом для подачи охлаждающей воды и предотвращающей непосредственный удар сопловой пластины сжатым газом для охлаждения, вводимым через впускное отверстие для газа, при этом система охлаждения выполнена с возможностью распыления охлаждающей среды, полученной смешиванием охлаждающей воды, подаваемой через сопло для подачи охлаждающей воды, и сжатого газа для охлаждения, вводимого через впускное отверстие для газа и выпрямленного выпрямляющей пластиной в направлении прокатанной стальной балки через сопловые отверстия сопловой пластины, для равномерного охлаждения поверхностей прокатанной стальной балки.A known cooling system for a hot-rolled long steel beam, in particular a rail (KI 2450877, \ UO 2009/107639, IPC V21B 45/02), containing many chambers located in the longitudinal direction of the rolled steel beam, each of the many chambers made with a blow hole facing from the chamber to the rolled steel beam for blowing compressed air for cooling introduced into the chamber through a gas inlet connected to the chamber, a nozzle plate with a plurality of nozzle openings located on the blow hole and so that it faces a rolled steel beam, a nozzle for supplying cooling water to the chamber and a straightening plate located between the gas inlet and the nozzle for supplying cooling water and preventing the nozzle plate from directly impacting with compressed gas for cooling introduced through the inlet for gas, while the cooling system is configured to spray the cooling medium obtained by mixing the cooling water supplied through a nozzle for supplying cooling water and compressed ha and for cooling that is introduced through the gas inlet and rectified in the rectifying plate toward the rolled steel bar through the nozzle holes of the nozzle plate for uniform cooling of the surfaces of the rolled steel bar.

Данный способ характеризуется тем, что процесс термообработки рельса осуществляется средой с постоянной охлаждающей способностью, что не обеспечивает гибкого изменения скорости охлаждения в процессе термообработки одного рельса для получения оптимальных характеристик рельса.This method is characterized in that the heat treatment of the rail is carried out by a medium with constant cooling ability, which does not provide a flexible change in the cooling rate during the heat treatment of one rail to obtain optimal rail characteristics.

Недостатком системы является то, что сопла, подающие воду, расположены после выпрямляющей пластины и подают воду непосредственно на сопловые пластины, что не позволяет получить достаточно равномерное распределение воды в воздушной среде.The disadvantage of the system is that the nozzles supplying water are located after the straightening plate and supply water directly to the nozzle plates, which does not allow to obtain a fairly uniform distribution of water in the air.

Поэтому образуется неравномерное распределение охлаждающей среды (водовоздушной смеси) по сопловой пластине. В результате это приводит к неравномерному распылению охлаждающей среды через сопловые отверстия и, соответственно, к неравномерному охлаждению термообрабатываемой поверхности рельса (стальной балки).Therefore, an uneven distribution of the cooling medium (air-water mixture) is formed over the nozzle plate. As a result, this leads to uneven spraying of the cooling medium through the nozzle openings and, accordingly, to uneven cooling of the heat-treating surface of the rail (steel beam).

Другим недостатком является средство достижения равномерности распределения воздуха в камере, а именно, выпрямляющая пластина, установленная в горизонтальном положении в широкой части камеры с образованием такого зазора, при котором сжатый газ для охлаждения, проходя между боковыми краями выпрямляющей пластины и внутренними стенками широкой части камеры, равномерно распределяется в узкой части камеры. Для обеспечения равномерности распределения воздуха к установке выпрямляющей пластины, с точки зрения авторов заявляемого изобретения, должны предъявляться высокие требования, так как при незначительных отклонениях при монтаже в камере происходит существенное перераспределение воздуха в камере.Another disadvantage is the means of achieving uniform distribution of air in the chamber, namely, a straightening plate mounted horizontally in a wide part of the chamber with the formation of such a gap in which compressed gas for cooling, passing between the side edges of the straightening plate and the inner walls of the wide part of the chamber, evenly distributed in the narrow part of the camera. To ensure uniform distribution of air to the installation of a straightening plate, from the point of view of the authors of the claimed invention, high requirements must be imposed, since with slight deviations during installation in the chamber there is a significant redistribution of air in the chamber.

Кроме того, достижению технического результата, указанного в этом патенте, способствует форма камеры, которая образована широкой частью, выполненной широкой для обеспечения впуска газа, узкой частью, ширина которой меньше, чем у широкой части, и наклонной частью, которая соединяет между собой широкую и узкую части, при этом дутьевое отверстие расположено в конце узкой части.In addition, the achievement of the technical result indicated in this patent is facilitated by the shape of the chamber, which is formed by a wide part, made wide for gas inlet, a narrow part, the width of which is smaller than that of the wide part, and an inclined part that connects the wide and narrow parts, while the blow hole is located at the end of the narrow part.

Такая сложная форма камер является недостатком с точки зрения удобства конструирования, компоновки и монтажа устройств для термообработки рельсов. Практический опыт показывает, что форма коллекторов определяется исходя из конкретных условий проектирования установки термообработки и целесообразно использование различных форм верхних, нижних, боковых коллекторов, например, для термообработки рельсов переменного и/или несимметричного профиля, или длинномерных стальных профилей, или конструирования установок в стесненных производственных условиях.Such a complex shape of the chambers is a disadvantage in terms of ease of design, layout and installation of devices for heat treatment of rails. Practical experience shows that the shape of the collectors is determined based on the specific conditions of the design of the heat treatment plant and it is advisable to use various forms of the upper, lower, side collectors, for example, for heat treatment of rails of variable and / or asymmetric profile, or long steel profiles, or design of installations in cramped production facilities conditions.

Известно изобретение Способ и устройство для термической обработки рельса (патент КИ 2456352, С2Ш 9/04), содержащее механизмы загрузки, выгрузки, позиционирования и фиксации рельса, турбокомпрессор, систему воздуховодов и коллекторов с сопловыми отверстиями для подачи охлаждающей среды одновременно на головку и подошву рельса, механизмы позиционирования воздуховодов и коллекторов с сопловыми отверстиями, систему регулирования подачи охлаждающей среды, систему контроля температуры, отличающимся тем, что оно имеет систему импульсной квазинепрерывной и/или непрерывной инжекции воды в воздушный поток, содержащую емкость для воды, систему водных трубопроводов, регуляторы расхода и давления воды в виде управляемых клапанов и управляемых регулирующих клапанов, импульсные инжекторы с системой управления для инжектирования воды в импульсном квазинепрерывном и/или непрерывном режиме в поток воздушной среды с регулируемым изменением степени влажности воздуха и ее давления для обеспечения изменения охлаждающей способности среды, при этом механизмы загрузки, выгрузки, позиционирования и фиксации рельса выполнены с возможностью расположения рельса в процессе обработки положением головкой вниз. Описанный способ позволяет задавать режим охлаждения и управлять скоростью охлаждения рельса, но на входе охлаждающей среды в коллектор появляется неравномерность потока охлаждающей среды из-за резкого изме- 1 027490 нения скорости потока в связи с разностью сечений (сечение трубопровода газа существенно меньше сечения коллектора), что приводит к недостаточно равномерному распределению охлаждающей среды внутри коллектора.The invention is known A method and a device for heat treatment of a rail (patent KI 2456352, С2Ш 9/04), comprising mechanisms for loading, unloading, positioning and fixing the rail, a turbocharger, a duct system and manifolds with nozzle openings for supplying a cooling medium to the rail head and sole simultaneously , positioning mechanisms for ducts and manifolds with nozzle openings, a cooling medium control system, a temperature control system, characterized in that it has a pulsed quasine system continuous and / or continuous injection of water into an air stream containing a water tank, a system of water pipelines, water flow and pressure regulators in the form of controlled valves and controlled control valves, pulse injectors with a control system for water injection in a pulsed quasi-continuous and / or continuous mode into the air stream with a controlled change in the degree of air humidity and its pressure to ensure changes in the cooling ability of the medium, while the mechanisms of loading, unloading, positioning Hovhan and fixing rails adapted to be positioned during processing of the rail head-down position. The described method allows you to set the cooling mode and control the cooling rate of the rail, but at the inlet of the cooling medium into the collector there appears an uneven flow of the cooling medium due to a sharp change in the flow velocity due to the difference in cross sections (the cross section of the gas pipeline is much smaller than the cross section of the collector), which leads to an insufficiently uniform distribution of the cooling medium inside the collector.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом является одновременное сопряжение отличающихся по форме сопрягаемых поверхностей трубопровода и коллектора и плавное изменение скорости потока охлаждающей среды на входе в коллектор, а также рассечение потока охлаждающей среды внутри коллектора, что в совокупности способствует равномерному распределению потока охлаждающей среды в коллекторе и получению требуемого (заданного) равномерного распределения охлаждающей среды на поверхности рельса.The technical result is the simultaneous coupling of mating surfaces of the pipeline and the manifold that differ in shape and a smooth change in the flow rate of the cooling medium at the inlet to the collector, as well as the dissection of the flow of cooling medium inside the collector, which together contributes to a uniform distribution of the flow of cooling medium in the collector and obtain the desired ) uniform distribution of the cooling medium on the rail surface.

Технический результат достигают в устройстве для термической обработки рельса, содержащем систему трубопроводов газа, трубопроводов воды, систему импульсной квазинепрерывной и/или непрерывной инжекции воды в газовый поток, включающей импульсные инжекторы с системой управления для инжектирования воды в импульсном квазинепрерывном и/или непрерывном режиме в поток газовой среды с регулируемым изменением степени влажности газа и его давления для обеспечения изменения охлаждающей способности среды, охлаждающие модули, каждый из которых содержит верхний, и/или боковой, и/или нижний коллекторы для подачи охлаждающей среды одновременно на головку и подошву рельса, в котором согласно изобретению, трубопроводы подачи газовой среды сопряжены с коллекторами посредством переходных фланцев с встроенными инжекторами, выпускные отверстия которых направлены в трубопроводы газовой среды для формирования охлаждающей среды, при этом, по крайней мере, в верхних коллекторах установлены рассекатели.The technical result is achieved in a device for heat treatment of a rail containing a system of gas pipelines, water pipelines, a system of pulsed quasi-continuous and / or continuous injection of water into a gas stream, including pulse injectors with a control system for injecting water in a pulsed quasi-continuous and / or continuous mode into a stream gas environment with a controlled change in the degree of humidity of the gas and its pressure to ensure changes in the cooling ability of the medium, cooling modules, each of which contains upper and / or lateral and / or lower manifolds for supplying a cooling medium simultaneously to the rail head and sole, in which according to the invention, the gas supply pipelines are coupled to the manifolds via adapter flanges with integrated injectors, the outlet openings of which are directed into the gas pipelines environment for the formation of a cooling medium, while at least in the upper collectors installed dividers.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 - схематичный вид расположения модулей охлаждения, где:FIG. 1 is a schematic view of an arrangement of cooling modules, where:

- рельс;- rail;

- модуль охлаждения;- cooling module;

- коллектор верхний;- top collector;

- коллектор боковой;- lateral collector;

- коллектор нижний.- lower collector.

Фиг. 2- схематичный вид модуля охлаждения, где:FIG. 2- schematic view of a cooling module, where:

I - рельс;I - rail;

- коллектор верхний;- top collector;

- коллектор боковой;- lateral collector;

- коллектор нижний;- lower collector;

- трубопроводы газовой среды;- gas pipelines;

- трубопроводы воды;- water pipelines;

- система управления;- control system;

- решетка с направляющими отверстиями;- lattice with guide holes;

- переходной фланец;- adapter flange;

- инжектор.- injector.

Фиг. 3 - схематичный вид коллектора с переходным фланцем (вариант I), где:FIG. 3 is a schematic view of a manifold with a transition flange (option I), where:

- коллектор;- collector;

- трубопровод подачи газовой среды;- gas supply pipeline;

- трубопроводы воды;- water pipelines;

- переходный фланец;- adapter flange;

II - отверстие ввода охлаждающей среды;II - a hole for entering the cooling medium;

- инжектор;- injector;

- рассекатель- divider

Фиг. 4 - схематичный вид рельса с решетками коллекторов, где:FIG. 4 is a schematic view of a rail with collector grids, where:

- рельс;- rail;

- решетка;- lattice;

9а - направляющие отверстия.9a - guide holes.

Фиг. 5 - схематичный вид рассекателя в коллекторе, где:FIG. 5 is a schematic view of a divider in a collector, where:

- коллектор;- collector;

- решетка;- lattice;

9а - направляющие отверстия;9a - guide holes;

- рассекатель;- divider;

- отверстие ввода охлаждающей среды;- cooling fluid inlet;

- ширина ската рассекателя;- the width of the ramp of the divider;

φ - угол между скатами рассекателя;φ is the angle between the slopes of the divider;

Ь - ширина решетки;B is the width of the lattice;

£ - расстояние от рассекателя до решетки; р - ширина входного отверстия 11 коллектора.£ is the distance from the divider to the grate; p is the width of the inlet 11 of the collector.

Фиг. 6 - схематичный вид коллектора с переходным фланцем (вариант II).FIG. 6 is a schematic view of a manifold with a transition flange (option II).

- 2 027490- 2 027490

Фиг. 7 - схематичный вид коллектора с переходным фланцем (вариант III).FIG. 7 is a schematic view of a manifold with a transition flange (option III).

Фиг. 8 - схематичный вид коллектора с переходным фланцем (вариант IV).FIG. 8 is a schematic view of a manifold with a transition flange (option IV).

Фиг. 9 - схематичный вид коллектора с переходным фланцем (вариант V).FIG. 9 is a schematic view of a manifold with a transition flange (option V).

Фиг. 10 - схематичный вид коллектора с переходным фланцем (вариант VI).FIG. 10 is a schematic view of a manifold with a transition flange (option VI).

Фиг. 11 - схематичный вид коллектора с переходным фланцем (вариант VII).FIG. 11 is a schematic view of a manifold with a transition flange (option VII).

Фиг. 12а, б, в, г - графики распределения твердости по длине рельса.FIG. 12a, b, c, d - graphs of the distribution of hardness along the length of the rail.

Предпочтительный вариант изобретенияPreferred Embodiment

Вдоль длины рельса 1 (фиг. 1) последовательно размещены модули охлаждения 2. Количество охлаждающих модулей 2 определяют таким образом, чтобы обеспечить одновременно охлаждение всей длины рельса 1. Каждый модуль охлаждения 2 может содержать: верхний 3 коллектор, и/или один боковой 4 коллектор, и/или два боковых 4 коллектора и/или нижний 5 коллектор (фиг. 1), расположенные вдоль соответствующих охлаждаемых поверхностей рельса 1. Коллекторы 3, 4, 5 соединены с системой трубопроводов 6 газовой среды, соединенной с системой трубопроводов 7 воды. Система 8 (фиг. 2) импульсной квазинепрерывной и/или непрерывной инжекции воды в газовый поток.Along the length of the rail 1 (Fig. 1), cooling modules 2 are arranged in series. The number of cooling modules 2 is determined in such a way as to ensure cooling of the entire length of rail 1. At the same time, each cooling module 2 may contain: an upper 3 collector, and / or one side 4 collector , and / or two lateral 4 collectors and / or lower 5 collector (Fig. 1) located along the respective cooled surfaces of rail 1. Collectors 3, 4, 5 are connected to the piping system 6 of the gas medium connected to the piping system 7 of water. System 8 (Fig. 2) pulsed quasi-continuous and / or continuous injection of water into the gas stream.

Предпочтительно выполнение коллекторов 3, 4, 5 в форме продольно ориентированного параллелепипеда (фиг. 3) или других (различных) видов форм в зависимости от типов термообрабатываемых поверхностей и условий компоновки модулей охлаждения 2. Некоторые возможные варианты приведены на фиг. 6, 7, 8, 9, 10, 11. Коллектор 3, 4, 5 имеет входное отверстие 11, обеспечивающее ввод охлаждающей среды, а сторона, обращенная к поверхности рельса 1, представляет собой решетку 9 (фиг. 2) с направляющими отверстиями 9а (фиг. 4, 5) для подачи охлаждающей среды на термообрабатываемые поверхности рельса. Площадь входного отверстия 11 коллектора может быть меньше или равна площади решетки 9 коллектора. Кроме того, входное отверстие 11 коллектора 3, 4, 5 может быть расположено как параллельно, так и под углом к решетке 9 с направляющими отверстиями 9а. Трубопровод 6 газа сопряжен с коллектором 3, 4, 5 переходным фланцем 10 (фиг. 2, 3), который наилучшим образом обеспечивает соединение трубопровода 6 газа и коллектора 3, 4, 5, существенно отличающихся по форме сопрягаемых поверхностей, и одновременно обеспечивает плавное изменение скорости потока охлаждающей среды на входе в коллектор.It is preferable to make the collectors 3, 4, 5 in the form of a longitudinally oriented parallelepiped (Fig. 3) or other (different) types of shapes depending on the types of heat-treating surfaces and the layout conditions of the cooling modules 2. Some possible options are shown in Fig. 6, 7, 8, 9, 10, 11. The collector 3, 4, 5 has an inlet 11 providing an input of cooling medium, and the side facing the surface of the rail 1 is a grating 9 (Fig. 2) with guide holes 9a (Fig. 4, 5) for supplying a cooling medium to the heat-treatable surface of the rail. The area of the inlet 11 of the collector may be less than or equal to the area of the grille 9 of the collector. In addition, the inlet 11 of the collector 3, 4, 5 can be located both parallel and at an angle to the grill 9 with the guide holes 9a. The gas pipeline 6 is interfaced with the manifold 3, 4, 5 by the adapter flange 10 (Fig. 2, 3), which in the best way ensures the connection of the gas pipeline 6 and the manifold 3, 4, 5, which significantly differ in the shape of the mating surfaces, and at the same time provides a smooth change flow rates of the cooling medium at the inlet to the collector.

В переходном фланце 10 встроен инжектор 12, таким образом, что его выпускное отверстие направлено в трубопровод 6 газовой среды (фиг. 3) для формирования охлаждающей среды. В коллекторе 3, 4, 5 установлен рассекатель 13 (фиг. 3, 5), обеспечивающий рассечение потока охлаждающей среды внутри коллектора. Рассекатель 13 представляет собой двускатную поверхность (фиг. 5). Длина рассекателя 13, как правило, имеет от 0,5 до 0,9 длины коллектора, ширину 1 ската рассекателя рассчитывают по формуле ρ/(28ίη(φ/2))<1<ϋ/(2δίη(φ/2)), где ρ - ширина входного отверстия 11;An injector 12 is integrated in the adapter flange 10, so that its outlet is directed into the gas medium conduit 6 (FIG. 3) to form a cooling medium. In the collector 3, 4, 5, a divider 13 is installed (Fig. 3, 5), which ensures the dissection of the flow of cooling medium inside the collector. The divider 13 is a gable surface (Fig. 5). The length of the divider 13, as a rule, has from 0.5 to 0.9 the length of the collector, the width of 1 slope of the divider is calculated by the formula ρ / (28ίη (φ / 2)) <1 <ϋ / (2δίη (φ / 2)), where ρ is the width of the inlet 11;

φ - угол между поверхностями ската рассекателя, при этом φ<180;φ is the angle between the surfaces of the slope of the divider, with φ <180;

Ь - ширина коллектора.B is the width of the collector.

При ширине ската рассекателя 1=Ь/(28ш(<р/2)) рассекатель перекроет сечение коллектора по ширине полностью и весь поток охлаждающей среды будет перенаправлен из входного отверстия 11 коллектора только на торцевые участки коллектора, что приведет к неоднородности потока охлаждающей среды на поверхности рельса. При 1<ρ/(2δίη(φ/2)) часть потока охлаждающей среды пойдет прямо на отверстия решетки, что также приведет к неоднородности потока. Это приведет к более высокой скорости истечения охлаждающей среды из направляющих отверстий 9а, как следствие, к более высокой скорости охлаждения поверхности рельса в этих местах, в результате чего образуется неоднородность свойств рельса по длине.With a ramp ramp width of 1 = b / (28sh (<p / 2)), the divider will cut off the collector cross-section in full width and the entire coolant flow will be redirected from the manifold inlet 11 only to the end sections of the collector, which will lead to a nonuniform coolant flow to rail surface. For 1 <ρ / (2δίη (φ / 2)), part of the flow of the cooling medium will go directly to the openings of the lattice, which will also lead to inhomogeneity of the flow. This will lead to a higher rate of flow of the cooling medium from the guide holes 9a, as a consequence, to a higher cooling rate of the rail surface in these places, resulting in a heterogeneity of the rail properties along the length.

Установка в коллекторе рассекателя 13 симметрично относительно входного отверстия 11 приводит к разделению потока на равные части.Installation in the collector of the divider 13 symmetrically with respect to the inlet 11 leads to the separation of the flow into equal parts.

Возможно использование рассекателя 13, имеющего поверхность с круглыми отверстиями и/или пазами прямоугольной и/или другой формы. Кроме того, поверхность рассекателя 13 по длине может иметь переменную ширину.It is possible to use a divider 13 having a surface with round holes and / or grooves of a rectangular and / or other shape. In addition, the surface of the divider 13 in length may have a variable width.

Наличие переходных фланцев, двускатных рассекателей и решеток с направляющими отверстиям позволяют использовать коллекторы разнообразных форм для дифференцированной термообработки (в соответствии с типами термообрабатываемых изделий).The presence of transitional flanges, gable dividers and gratings with guide holes allow the use of manifolds of various shapes for differentiated heat treatment (in accordance with the types of heat-treated products).

Предпочтительный вариант установки рассекателей 13 в коллекторах 3, 4, 5. Возможны варианты устройства, когда рассекатель 13 может быть установлен только в коллекторах 3 или 4, или 5, или 3 и 4, или 3 и 5, или 4 и 5, что позволит использовать предложенное устройство, например, для рельсов переменного и/или несимметричного профиля или длинномерных симметричных и/или несимметричных стальных профилей.The preferred option for installing the dividers 13 in the collectors 3, 4, 5. Possible device options when the divider 13 can only be installed in the collectors 3 or 4, or 5, or 3 and 4, or 3 and 5, or 4 and 5, which will allow use the proposed device, for example, for rails of variable and / or asymmetric profile or long symmetrical and / or asymmetric steel profiles.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство позволяет проводить регулируемое дифференцированное охлаждение как в проходном, так и садочном режимах. В проходном режиме охлаждения рельс перемещается относительноThe device allows for adjustable differential cooling in both through-flow and cage modes. In the continuous cooling mode, the rail moves relatively

- 3 027490 модулей охлаждения с программно задаваемой скоростью. В садочном режиме охлаждения рельс неподвижен относительно модулей охлаждения. Рельс 1 с прокатного или отдельного нагрева подают в закалочное устройство, позиционируют его относительно модулей охлаждения 2. Охлаждение начинают с температуры не ниже температуры аустенизации рельса.- 3 027490 cooling modules with programmable speed. In the charge cooling mode, the rail is stationary relative to the cooling modules. Rail 1 with rolling or separate heating is fed into the quenching device, positioned relative to the cooling modules 2. Cooling starts from a temperature not lower than the austenization temperature of the rail.

Турбокомпрессор (на фигуре не показан) по трубопроводам 6 подает газ. Воду, поступающую по трубопроводам 7, инжекторы 12, встроенные в переходный фланец 10, инжектируют в трубопроводы 6 газовой среды, где смешивание воды с газом приводит к образованию охлаждающей среды. Система управления 8 в зависимости от температуры и влажности окружающей среды регулирует подачу массового расхода газа, обеспечивая заданное давление в коллекторах 3, 4, 5, и инжектируемой воды, регулируя их массовое соотношение в заданном интервале для получения охлаждающей среды с заданными характеристиками, что обеспечивает заданную (постоянную/требуемую) скорость истечения потока охлаждающей среды.A turbocharger (not shown in the figure) supplies gas through pipelines 6. The water flowing through pipelines 7, injectors 12, built into the adapter flange 10, are injected into the pipelines 6 of the gas medium, where the mixing of water with gas leads to the formation of a cooling medium. The control system 8, depending on the temperature and humidity of the environment, regulates the flow of the mass gas flow rate, providing a given pressure in the collectors 3, 4, 5, and injected water, adjusting their mass ratio in a given interval to obtain a cooling medium with specified characteristics, which ensures a given (constant / required) flow rate of the coolant flow.

Полученная охлаждающая среда из трубопровода 6 через переходный фланец 10, способствующий снижению сопротивления потоку охлаждающей среды, и входное отверстие 11 поступает в коллекторы 3, 4, 5, где рассекатель 13 внутри коллекторов 3,4,5 рассекает поток охлаждающей среды и обеспечивает равномерность ее распределения по объему коллекторов.The resulting cooling medium from the pipeline 6 through the adapter flange 10, which helps to reduce the resistance to the flow of the cooling medium, and the inlet 11 enters the collectors 3, 4, 5, where the divider 13 inside the collectors 3,4,5 cuts the flow of the cooling medium and ensures uniform distribution by volume of collectors.

Далее охлаждающая среда через направляющие отверстия 9а решетки 9 коллекторов 3,4,5 направляется на соответствующие охлаждаемые поверхности рельса 1.Next, the cooling medium through the guide holes 9a of the lattice 9 of the collectors 3,4,5 is directed to the corresponding cooled surface of the rail 1.

Пример реализации.Implementation example.

Термообработке подвергали полнопрофильные пробы рельсов типа Р65 длиной 1,6 м, вдоль рельса последовательно установлены два модуля охлаждения, содержащие верхний, два боковых и нижний коллекторы, чтобы иметь возможность оценить равномерность потока на поверхности рельса как по длине одного (любого) коллектора, так и в местах примыкания (соединения) модулей охлаждения. Пробы рельсов были выбраны из одной плавки стали К76Ф химического состава: 0,78% углерода, 0,93% марганца, 0,36% кремния, 0,077% ванадия, 0,038% хрома, 0,009% фосфора, 0,004% серы. Нагрев рельсовых проб проводили в экспериментальной печи садочного типа. Температура нагрева рельсов под закалку составляла 850°С. Охлаждение проб осуществляли по программно-заданному режиму для данного химического состава плавки рельса по патенту № 2456352, МПК С2ГО 9/04, С2ГО 11/00 с использованием предложенного устройства. Этот же тип рельсовых проб опробовали в проходном режиме в соответствии с заявками на патент КИ 2011131883, КИ 2011144110.Full-profile samples of P65-type rails with a length of 1.6 m were subjected to heat treatment, two cooling modules were installed in series along the rail, containing upper, two lateral and lower collectors in order to be able to evaluate the uniformity of flow on the rail surface both along the length of one (any) collector and at the junctions (junctions) of the cooling modules. Samples of rails were selected from one smelting of K76F steel with a chemical composition: 0.78% carbon, 0.93% manganese, 0.36% silicon, 0.077% vanadium, 0.038% chromium, 0.009% phosphorus, 0.004% sulfur. Rail samples were heated in an experimental furnace-type furnace. The temperature of the heating rails for hardening was 850 ° C. The samples were cooled according to the program-defined mode for a given chemical composition of rail smelting according to patent No. 2456352, IPC S2GO 9/04, S2GO 11/00 using the proposed device. The same type of rail samples was tested in a continuous mode in accordance with patent applications KI 2011131883, KI 2011144110.

Макро- и микроструктура термообработанных образцов оценивалась на полнопрофильных темплетах. В макроструктуре темных и светлых полос не наблюдалось, микроструктура представляет собой перлит различной степени дисперсности.The macro- and microstructure of heat-treated samples was evaluated on full-profile templates. No dark and light bands were observed in the macrostructure; the microstructure is perlite of varying degrees of dispersion.

Оценка равномерности термообработки рельсов по длине коллекторов проводилась по твердости НВ измеряемой по поверхности катания головки (ПКГ) рельса с шагом 50 мм, после снятия поверхностного обезуглероженного слоя до 0,5 мм. Распределение (значения) твердости по Бринеллю на поверхности катания головки рельса приведены на фиг. 12.The uniformity of the heat treatment of the rails along the length of the collectors was assessed by the hardness of the HB measured on the roll surface of the rail head (PCG) with a pitch of 50 mm, after removing the surface decarburized layer to 0.5 mm. The distribution (values) of Brinell hardness on the tread surface of the rail head are shown in FIG. 12.

а) для предлагаемого устройства в садочном режиме без переходного фланца, но с рассекателем;a) for the proposed device in the charge mode without adapter flange, but with a divider;

б) для предлагаемого устройства в садочном режиме с переходным фланцем, но без рассекателя;b) for the proposed device in the cage mode with a transitional flange, but without a divider;

в) для предлагаемого устройства в садочном режиме с переходным фланцем и рассекателем.c) for the proposed device in the cage mode with an adapter flange and divider.

г) для предлагаемого устройства в проходном режиме с переходным фланцем и рассекателем.g) for the proposed device in a continuous mode with an adapter flange and divider.

Из графика на фиг. 12а видно, что разброс твердости в пределах 25 НВ, из графика на фиг. 12б разброс в пределах 50 НВ. Графики на фиг. 12в, г показывают, что разброс твердости составляет менее 10 НВ и подтверждает лучший результат по равномерности охлаждения рельса.From the graph in FIG. 12a shows that the spread of hardness is within 25 HB, from the graph in FIG. 12b scatter within 50 HB. The graphs in FIG. 12c, d show that the spread of hardness is less than 10 HB and confirms the best result in the uniformity of cooling of the rail.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Предложенное устройство для термообработки рельсов одновременно решает проблему сопряжения отличающихся по форме сопрягаемых поверхностей трубопровода и коллектора и плавного изменения скорости потока охлаждающей среды на входе в коллектор, а также рассечения потока охлаждающей среды внутри коллектора, что в совокупности способствует равномерному распределению потока охлаждающей среды в коллекторе и получению требуемого (заданного) равномерного распределения охлаждающей среды на поверхности рельса.The proposed device for heat treatment of rails simultaneously solves the problem of pairing mating surfaces of the pipeline and the manifold and smoothly changing the flow rate of the cooling medium at the inlet to the collector, as well as cutting the flow of the cooling medium inside the collector, which together contributes to a uniform distribution of the flow of cooling medium in the collector and obtaining the required (predetermined) uniform distribution of the cooling medium on the rail surface.

Claims (13)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Устройство для термической обработки рельса, содержащее систему трубопроводов газа, трубопроводов воды, систему импульсной квазинепрерывной и/или непрерывной инжекции воды в газовый поток, включающее импульсные инжекторы с системой управления для инжектирования воды в импульсном квазинепрерывном и/или непрерывном режиме в поток газовой среды с регулируемым изменением степени влажности газа и его давления для обеспечения изменения охлаждающей способности среды, охлаждающие модули, каждый из которых содержит верхний, и/или боковой, и/или нижний коллекторы для подачи охлаждающей среды одновременно на головку и подошву рельса, отличающееся тем, что трубопроводы подачи газовой среды сопряжены с коллекторами посредством переходных фланцев с1. Device for heat treatment of a rail, comprising a system of gas pipelines, water pipelines, a system of pulsed quasi-continuous and / or continuous injection of water into a gas stream, including pulse injectors with a control system for injecting water in a pulsed quasi-continuous and / or continuous mode into a gas stream with an adjustable change in the degree of humidity of the gas and its pressure to ensure changes in the cooling ability of the medium, cooling modules, each of which contains a top and / or side, and / or lower manifolds for supplying a cooling medium to the rail head and sole simultaneously, characterized in that the gas supply pipelines are interfaced with the manifolds by means of adapter flanges with - 4 027490 встроенными инжекторами, выпускные отверстия которых направлены в трубопроводы газовой среды для формирования охлаждающей среды, при этом, по крайней мере, в верхних коллекторах установлены рассекатели.- 4 027490 with built-in injectors, the outlet openings of which are directed into the pipelines of the gaseous medium to form a cooling medium, while at least in the upper collectors are installed dividers. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коллекторы объединены в охлаждающие модули, каждый из которых содержит по крайней мере один верхний, два боковых, один нижний коллекторы.2. The device according to claim 1, characterized in that the collectors are combined in cooling modules, each of which contains at least one upper, two side, one lower collectors. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коллектор предпочтительно имеет форму продольно ориентированного параллелепипеда.3. The device according to claim 1, characterized in that the collector preferably has the shape of a longitudinally oriented parallelepiped. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входное отверстие коллектора может быть расположено под углом к решетке с направляющими отверстиями.4. The device according to claim 1, characterized in that the inlet of the collector can be located at an angle to the lattice with guide holes. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входное отверстие коллектора по площади равно или меньше площади решетки коллектора.5. The device according to claim 1, characterized in that the inlet of the collector is equal in area to or less than the area of the collector lattice. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что переходный фланец имеет форму усеченной пирамиды, сопрягающей трубопровод с коллектором.6. The device according to claim 1, characterized in that the transitional flange has the shape of a truncated pyramid that mates the pipeline with the collector. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рассекатель имеет двускатную поверхность.7. The device according to claim 1, characterized in that the divider has a gable surface. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что задают угол между скатами рассекателя в зависимости от ширины входного отверстия, ширины решетки и расстояния от рассекателя до решетки с направляющими отверстиями.8. The device according to claim 1, characterized in that the angle between the slopes of the divider is set depending on the width of the inlet, the width of the grate and the distance from the divider to the grate with guide holes. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рассекатель имеет длину 0,5-0,9 длины коллектора и установлен симметрично относительно входного отверстия коллектора.9. The device according to claim 1, characterized in that the divider has a length of 0.5-0.9 length of the collector and is installed symmetrically with respect to the inlet of the collector. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхности рассекателя могут иметь круглые отверстия и/или пазы прямоугольной или другой формы.10. The device according to claim 1, characterized in that the surface of the divider can have round holes and / or grooves of a rectangular or other shape. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность рассекателя по длине может иметь переменную ширину.11. The device according to claim 1, characterized in that the surface of the divider along the length may have a variable width. 12. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что коллектор может быть выполнен в виде емкости, имеющей в поперечном сечении круг.12. The device according to claims 1 and 3, characterized in that the collector can be made in the form of a tank having a circle in cross section. 13. Устройство по пп.1, 3, 12, отличающееся тем, что коллектор может быть выполнен в виде емкости, имеющей в поперечном сечении многоугольник.13. The device according to claims 1, 3, 12, characterized in that the collector can be made in the form of a tank having a polygon in cross section.
EA201500843A 2013-04-17 2013-04-17 Device for thermally processing rails EA027490B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2013/000327 WO2014171848A1 (en) 2013-04-17 2013-04-17 Device for thermally processing rails

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201500843A1 EA201500843A1 (en) 2015-12-30
EA027490B1 true EA027490B1 (en) 2017-07-31

Family

ID=51731657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201500843A EA027490B1 (en) 2013-04-17 2013-04-17 Device for thermally processing rails

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2987872B1 (en)
EA (1) EA027490B1 (en)
PL (1) PL2987872T3 (en)
RU (1) RU2607882C1 (en)
TR (1) TR201812809T4 (en)
WO (1) WO2014171848A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107052720B (en) * 2017-04-12 2019-11-08 浙江金固股份有限公司 A kind of manufacturing method and its use molding wheel of this method of steel wheel
US20240254580A1 (en) * 2021-05-31 2024-08-01 Sms Group Gmbh Forced air cooling for cooling long steel products

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4953832A (en) * 1988-03-24 1990-09-04 Bethlehem Steel Corporation Apparatus for the controlled cooling of hot rolled steel samples
EA006413B1 (en) * 2004-04-26 2005-12-29 Мечеслав Станиславович Желудкевич Method for controlled cooling during thermal treatment of articles from different materials, metals and alloys thereof by air-and-water mixture and device therefor
WO2009107639A1 (en) * 2008-02-27 2009-09-03 新日本製鐵株式会社 Cooling system and cooling method of rolling steel
RU2369646C1 (en) * 2008-07-21 2009-10-10 ООО Научно-производственное предприятие "Томская электронная компания" Method of differentiated thermal processing of rolled rail and device to this end
RU2456352C1 (en) * 2010-11-11 2012-07-20 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Procedure and device for thermal treatment of rails

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2129670A (en) * 1935-05-11 1938-09-13 Cora M Brunner Means for cooling rails
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
JPH01246323A (en) * 1988-03-28 1989-10-02 Nippon Steel Corp Device for holding rail in heat treatment apparatus for rail
JPH08295938A (en) * 1995-04-27 1996-11-12 Nkk Corp Method for cooling high temperature rail and device therefor
JP2001523554A (en) * 1997-11-14 2001-11-27 コンカスト スタンダード アクチェンゲゼルシャフト Spray nozzle for spraying coolant onto continuous casting products
AT409268B (en) * 2000-05-29 2002-07-25 Voest Alpine Schienen Gmbh & C METHOD AND DEVICE FOR HARDENING RAILS
DE102004015741A1 (en) * 2004-03-29 2005-10-20 Sms Demag Ag Device for cooling sheets and strips
RU2487177C2 (en) 2011-07-28 2013-07-10 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Method and installation for thermal treatment of rails
RU2484148C1 (en) 2011-10-27 2013-06-10 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Method and device for thermal treatment of rails

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4953832A (en) * 1988-03-24 1990-09-04 Bethlehem Steel Corporation Apparatus for the controlled cooling of hot rolled steel samples
EA006413B1 (en) * 2004-04-26 2005-12-29 Мечеслав Станиславович Желудкевич Method for controlled cooling during thermal treatment of articles from different materials, metals and alloys thereof by air-and-water mixture and device therefor
WO2009107639A1 (en) * 2008-02-27 2009-09-03 新日本製鐵株式会社 Cooling system and cooling method of rolling steel
RU2369646C1 (en) * 2008-07-21 2009-10-10 ООО Научно-производственное предприятие "Томская электронная компания" Method of differentiated thermal processing of rolled rail and device to this end
RU2456352C1 (en) * 2010-11-11 2012-07-20 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Procedure and device for thermal treatment of rails

Also Published As

Publication number Publication date
TR201812809T4 (en) 2018-09-21
EP2987872A1 (en) 2016-02-24
RU2607882C1 (en) 2017-01-20
EA201500843A1 (en) 2015-12-30
EP2987872A4 (en) 2016-12-07
EP2987872B1 (en) 2018-07-18
PL2987872T3 (en) 2018-12-31
WO2014171848A1 (en) 2014-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2715320C (en) Cooling system and cooling method of rolling steel
ES2951582T3 (en) Method for thermal treatment of rails
US9695496B2 (en) Method and device for avoiding surface defects caused by zinc dust in a continuous strip galvanising process
RU2607882C1 (en) Device for thermal treatment of rails
WO2012064223A1 (en) Method and device for heat treating rails
JP5759103B2 (en) Control method of metal material in heat treatment furnace
EP2748547A1 (en) Apparatus and method for the thermal treatment of lump or agglomerated material
TW200812719A (en) Method for setting arrangement of spray cooling nozzles and hot steel plate cooling system
RU2655411C2 (en) Preliminary cooling system with controlled internal adjustment
CN102079510A (en) Brimstone furnace and sulfur trioxide preparation system
US20080066834A1 (en) Direct-Fired Furnace Utilizing an Inert Gas to Protect Products Being Thermally Treated in the Furnace
CN202595217U (en) Band steel cooling system
RU2614861C2 (en) Method and device for steel article heat treatment
US20240254580A1 (en) Forced air cooling for cooling long steel products
JP6335502B2 (en) Low temperature gas production equipment
EP1842931A1 (en) Method for heat treatment
KR101572942B1 (en) Continuous annealing line of rapid cooling section
Molino Gas flows and mixing in models of the Inco flash smelting furnace.
CZ305053B6 (en) Device for cooling extruded or rolled metal sections
CN109689902A (en) Device and method for forming lateral domes on the sheet metal strip for leave annealing furnace
MX2012011023A (en) Method and device for wire patenting by radiation-convection heat transfer.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG TJ TM RU