EP1201329A2 - Method and roll straightening device for straightening rails - Google Patents
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- EP1201329A2 EP1201329A2 EP01125208A EP01125208A EP1201329A2 EP 1201329 A2 EP1201329 A2 EP 1201329A2 EP 01125208 A EP01125208 A EP 01125208A EP 01125208 A EP01125208 A EP 01125208A EP 1201329 A2 EP1201329 A2 EP 1201329A2
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- rollers
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- straightening rollers
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
- B21D3/02—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts by rollers
- B21D3/05—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts by rollers arranged on axes rectangular to the path of the work
Definitions
- the invention relates to a method for straightening Rails.
- Rails made by hot rolling or another Thermoforming processes are usually produced based on their temperature at the end of hot forming cooled to ambient temperature on a cooling bed. Because of the different ratios of mass to Surface on the rail head and on the rail base arise thereby long-wave bends. In addition, you can through the deformation process itself and the subsequent ones Short-wave transport processes Straightness deviations are caused. To similar ones Shape errors occur with rails coming from the Deformation heat can be cooled or accelerated be subjected to additional heat treatment.
- DE-A 36 05 648 is a method and a device for straightening railroad tracks remove.
- the tenor here is that the rail during as they pass through the machine changing bends are imprinted in the so-called directional triangles, and so that the rail when straightening one overall curved trajectory with the center of curvature takes place below the rail foot.
- the rail runs through the straightening machine from one to the other Spout in an arc over the rail foot - overlaid of the mutual bends in the individual Directional triangles.
- EN 13 674-1 "Rail superstructure, symmetrical wide foot rails from 46 kg / m", draft September 1999. Corresponding values can be assumed for the rail head. At the same time, EN 13 674-1 limits the maximum vertical flatness deviation over a reference length of three meters to a maximum of 0.3 mm.
- Optimal straight Rails are therefore a prerequisite for one high driving comfort and a low dynamic load of the rail vehicles and the track superstructure.
- the object of the invention is based on the above-described prior art To create processes for roller straightening, which without additional facilities and means of judging Rails without the risk of high Residual tension enables. In addition, a Straightening machine with simple means be trained to do the necessary technical requirements are sufficient.
- a Roller straightening machine for straightening rails including several groups on the one hand on the rail foot and on the other hand straightening rolls on the rail head, by which can be specified by the individual in the group
- Direction of the rail are adjustable, such that in Infeed area of the straightening machine, formed by the first three straightening roles of the groups, at least one Judging role versus the remaining judging roles of other group with a higher degree of delivery so adjustable is that at the last straightening roll of the infeed area a maximum value of the bending deformation can be achieved.
- those roles that in Followed by the straightening role on which the maximum value of the bending deformation is reached from be run through the rail so that the Amplitude of bending deformation on each of these rolls is degraded degressively with the greatest possible degression. This can lead to the development of residual tensile stresses can be avoided particularly effectively. It is cheap in this context furthermore when the roles that the one following the role with the highest Bending deformation positioned rollers are passed through, so that the rails in the Transition area of the elastic-plastic alternate bend be brought into the straight state.
- the level of residual stresses across the cross-section the directional rail can be achieved in that starting from an initial setting the employment of rolls of the straightening machine positioned in the outlet area about the ratio of the bending curvatures to the relevant roles is varied from about 0.7 to 1.3.
- the inventive method can be in excellently on conventionally constructed Perform straightening machines where the straightening rollers of the first group offset in the direction of conveyance of the rail the roles of the second group are arranged.
- the spacing of the straightening rolls in a plane is generally called Called division. In practice it is common Rail straightening machines with divisions from 1400 - 1800 mm interpreted.
- the division of roles on one Straightening machine same, different size or variable be adjustable.
- the rollers can be in the machine horizontally one above the other or vertically next to one another be arranged.
- Conventional straighteners are adjustable Top rollers or equipped with adjustable castors.
- the alternating ones necessary for the straightening process Bends are in the so-called directional triangles achieved.
- known straighteners in question standing type form two straightening roles of the one Group with a standard role of the other group such a triangle.
- the Straightening roll at which the highest bending deformation is achieved will be the last role of a Directional triangle is.
- the directional triangle in question to which the directional role is assigned at which the highest bending deformation is reached in the lead-in area by the rail through the directional path is arranged. To this Way, the gradual degradation of the highest Bending deformation even on machines with a low Number of rolls done safely.
- straightened machine R in a conventional manner straightened machine R is at least seven Straightening rolls 1 - 7 equipped.
- the odd-numbered straightening rolls 1, 3, 5 and 7 of the Straightener R are the rail foot F of the rail S assigned while the even-numbered towards the Rail (S) adjustable straightening rollers 2,4,6 on the Rail head K act.
- the K assigned straightening roles 2,4,6 are in Direction of conveyance P of the rail S offset in this way the straightening rollers 1,3,5,7 assigned to the rail foot F. arranged that each of the straightening rollers 2,4,6 in With respect to the horizontal in the middle between one Pair of straightening rollers 1,3,5 and 7 is arranged.
- the straightening rollers 1, 2 and 3 form the Cornerstones of a first directional triangle RD1.
- the first three straightening rolls 1 - 3 are the infeed area of the Rail S defined.
- a second triangle RD2 is shown in reverse arrangement by straightening rollers 2, 3 and 4 formed a third right triangle RD3 through the Straightening rolls 3, 4, 5 etc.
- the straightening triangles are RD1 to RD3 in Fig. 1 indicated by dashed lines.
- a triangle RD1, RD2, RD3, ... associated straightening rollers 1-7 the rail S in alternately bent.
- the straightening roller 2 assigned to the rail head K is so in the direction of the rail foot F, that the rail S in the inlet area (1 - 3) at Passing the straightening roller 3 a maximum bending deformation experiences.
- Straightening roll 4 becomes the steady
- the curvature of the rail S is gradually reduced, in such a way that the employment of the further straightening rolls 4 and 6 turns out to be less than that of straightening roll 2 in the infeed area of the leveler R.
- the gradation is chosen so that the last one is still plastic significant bending deformation on the rail foot F assigned straightening roll 5 takes place.
- Example 1A relates to rails with normal or small differences in curvature after cooling, while Example 1B applies to rails with larger differences in curvature: straightening roller assignment Embossed curvature k * / v of the rail Example 1A
- Example 1B 1 rail 0 0 2 railhead 3.6 4.0 3 rail -3.7 -4.3 4 railhead 3.1 3.9 5 rail -1.9 -2.6 6 railhead 0.7 1.1 7 rail 0 0
- a curvature is positive defined when the bend on a straightening roll over the Rail head K takes place, i.e. on reels 2, 4 and 6.
- the curvatures are defined as negative if the Bending takes place over the rail foot F, i.e. to the Straightening rolls 3 and 5.
- the straightening machine shown in Fig. 2 is nine Straightening rollers 11 - 19 equipped, of which in the The difference for example according to FIG. 1 is not that Rail head K assigned even-numbered straightening rollers 12, 14, 16, 18, but those assigned to the rail foot F. odd straightening rolls 11,13,15,17,19 in the direction of Rail S are installed and deliverable.
- the larger number of Straightening rollers 11-19 has the advantage that the means suitable employment of straightening rollers 11, 13 and 15 maximum set curvature of the rail S up to Straightening roll 15 very quickly to a low one Curvature value can be returned, so that at the Straightening rolls 16, 17 and 18 only with a small one Curvature amplitude must be directed.
- Table 2 gives an example of the bending curvatures k * / v imprinted on the individual straightening rollers when straightening a rail S in the straightening machine shown in FIG. 2.
- Table 2 is as positively defines a curvature when the bend is on a roll takes place over the rail head K, i.e. to the Rollers 12, 14, 16 and 18.
- the curvatures are negative defined when the bend over the rail foot F takes place, i.e. on the rollers 13, 15 and 17. It can be seen that in this example, too, that in the inlet area 11-13 intended straightening roller 13 the highest bending curvature having.
- the influencing factors are the technical data the straightening machine R (pitch; diameter, number, type the employment of the judging roles; Deformation of the Straightener R as a result of the straightening process).
- straightening the rails S can also be carried out on straightening machines with more than nine roles are equipped. It turns out that on such machines further lower the Residual stresses can be achieved.
- FIG. 3 shows a diagram which is shown in comparative comparison the plastic Bending work according to the prior art with the Subject of the invention explained.
- Figure 3 relates to a roller straightener with seven straightening rollers, like her is shown for example in Figure 1. Above the The number of straightening rolls is the plastic bending work applied. With ⁇ the bending work is in accordance with the Technology and with ⁇ is the bending work according to Subject of the invention meant. It can be seen that the Bending work on the straightening roll in the subject of the invention 3 is highest and compared to the following straightening roles the other curve decreases significantly.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten von Schienen.The invention relates to a method for straightening Rails.
Schienen, die durch Warmwalzen oder ein anderes Warmformverfahren erzeugt werden, werden in der Regel ausgehend von ihrer Temperatur am Ende der Warmverformung auf einem Kühlbett auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Wegen der unterschiedlichen Verhältnisse von Masse zu Oberfläche am Schienenkopf und am Schienenfuß entstehen dabei langwellige Verbiegungen. Darüber hinaus können durch den Verformungsprozeß selbst und die anschließenden Transportvorgänge kurzwellig verlaufende Geradheitsabweichungen verursacht werden. Zu ähnlichen Formfehlern kommt es bei Schienen, die aus der Verformungshitze beschleunigt abgekühlt werden oder einer ergänzenden Wärmebehandlung unterzogen werden.Rails made by hot rolling or another Thermoforming processes are usually produced based on their temperature at the end of hot forming cooled to ambient temperature on a cooling bed. Because of the different ratios of mass to Surface on the rail head and on the rail base arise thereby long-wave bends. In addition, you can through the deformation process itself and the subsequent ones Short-wave transport processes Straightness deviations are caused. To similar ones Shape errors occur with rails coming from the Deformation heat can be cooled or accelerated be subjected to additional heat treatment.
Die mit derartigen Abweichungen von der Geradheit behafteten Schienen sind als solche für den Gleisbau nicht zu gebrauchen und müssen deshalb nach dem Abkühlen gerichtet werden. Das Richten erfolgt üblicherweise auf einer Richtmaschine, die mit einer ungeraden Zahl, insbesondere sieben oder neun, Richtrollen ausgestattet ist. Die jeweils ungradzahligen (1.,3.,5.,...) Richtrollen sind dabei im allgemeinen dem Schienenfuß zugeordnet, während die geradzahligen (2.,4.,6.,...) Richtrollen auf den Schienenkopf wirken.Those with such deviations from straightness Affected rails are as such for track construction not usable and must therefore after cooling be judged. Straightening usually takes place on a straightener with an odd number, especially seven or nine, straightening roles is. The odd-numbered (1st, 3rd, 5th, ...) Straightening rollers are generally the rail foot assigned, while the even numbers (2nd, 4th, 6th, ...) Straightening rollers act on the rail head.
Durch das Rollenrichten entstehen an und unter der Fahrfläche des Schienenkopfs und im mittleren Bereich der Unterseite des Schienenfußes hohe Zugeigenspannungen. Es ist festgestellt worden, daß diese Zugeigenspannungen die Bruchsicherheit der Schienen bei statischer und dynamischer Beanspruchung vermindern. Diesen Spannungen überlagern sich im Betrieb noch die Kontaktspannungen, die durch die auf den Schienen abrollenden Räder verursacht werden. Diese Kontaktspannungen lösen wiederum Biegezug- und -druckspannungen aus. Weitere Spannungen entstehen aus dem Unterschied der jeweils aktuell gegebenen Schienentemperatur zur Verspannungstemperatur.The roll straightening creates on and under the Driving surface of the rail head and in the middle of the Bottom of the rail foot high tensile residual stresses. It it has been found that these tensile residual stresses Break resistance of the rails with static and reduce dynamic stress. These tensions the contact voltages are still superimposed during operation, by the wheels rolling on the rails caused. These contact tensions in turn release Bending tensile and compressive stresses. More tensions arise from the difference of each current given rail temperature to the bracing temperature.
Es sind verschiedene Versuche gemacht worden, die durch das Rollenrichten verursachten Zugeigenspannungen zu mindern. So ist beispielsweise vorgeschlagen worden, ein Spannungsarmglühen, ein Reckrichten (DE-A 32 23 346), ein seitliches Richten (DE-C 19 42 929), ein Richten mit erhöhter Schienenstegtemperatur (DE-C 35 01 522), eine kurzzeitige Schienenstegerwärmung (DE-C 197 20 061) oder ein Richten mit vergrößerten Kontaktflächen zwischen den Richtrollen und der jeweils gerichteten Schiene durchzuführen (DE-C 41 37 459), um die Eigenspannungen herabzusetzen. Großtechnisch durchgesetzt hat sich jedoch keiner dieser Vorschläge. Dies ist zum einen durch die hohen Zusatzkosten und zum anderen durch das Fehlen geeigneter technischer Einrichtungen begründet. Various attempts have been made by the roll straightening caused tensile residual stresses reduce. For example, a Stress relieving, stretching (DE-A 32 23 346) lateral straightening (DE-C 19 42 929), a straightening with increased rail web temperature (DE-C 35 01 522), a short-term rail bar heating (DE-C 197 20 061) or straightening with increased contact areas between the Straightening rollers and the respective directed rail perform (DE-C 41 37 459) to the residual stresses decrease. On an industrial scale, however, has prevailed none of these suggestions. On the one hand, this is due to the high additional costs and secondly due to the lack appropriate technical facilities.
Darüber hinaus ist der DE-A 36 05 648 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Richten von Eisenbahnschienen zu entnehmen. Tenor ist hierbei, daß der Schiene während ihres Durchlaufs durch die Maschine wechselnde Biegungen in den sogenannten Richtdreiecken aufgeprägt werden, und zwar so, daß die Schiene beim Richten einer insgesamt gekrümmten Durchlaufbahn mit dem Krümmungsmittelpunkt unterhalb des Schienenfußes erfolgt. Demzufolge durchläuft die Schiene die Richtmaschine vom Ein- bis zum Auslauf in einem Bogen über den Schienenfuß - überlagert von den wechselseitigen Biegungen in den einzelnen Richtdreiecken.In addition, DE-A 36 05 648 is a method and a device for straightening railroad tracks remove. The tenor here is that the rail during as they pass through the machine changing bends are imprinted in the so-called directional triangles, and so that the rail when straightening one overall curved trajectory with the center of curvature takes place below the rail foot. As a result, the rail runs through the straightening machine from one to the other Spout in an arc over the rail foot - overlaid of the mutual bends in the individual Directional triangles.
Die beim Rollenrichten an der Unterseite des
Schienenfußes einzuhaltenden, maximal zulässigen
Längszugeigenspannungen sind in der EN 13 674-1 "Oberbau
Schienen, symmetrische Breitfußschienen ab 46 kg/m",
Entwurf September 1999 auf höchstens 250 N/mm2 begrenzt
worden. Für den Schienenkopf ist von entsprechenden
Werten auszugehen. Gleichzeitig begrenzt die EN 13 674-1
die maximale vertikale Ebenheitsabweichung auf einer
Bezugslänge von drei Metern auf höchstens 0,3 mm.The maximum permissible longitudinal tensile stresses to be observed when straightening the rollers on the underside of the rail foot have been limited to a maximum of 250 N / mm 2 in
Der heutige Hochgeschwindigkeitsverkehr stellt besonders hohe Anforderungen an die Geradheit von Schienen und deren Bruchsicherheit. Durch einen optimal geradlinigen Zustand der Schienen wird bei geringen vertikalen und horizontalen Schwingungsanregungen ein ruhiger Fahrzeuglauf gewährleistet. Optimale gerade verlaufende Schienen sind daher Voraussetzung für einen besonders hohen Fahrkomfort und eine geringe dynamische Belastung der Schienenfahrzeuge und des Gleisoberbaus. Today's high-speed traffic is special high demands on the straightness of rails and their break resistance. Through an optimally straight line Condition of the rails is at low vertical and horizontal vibration excitation a calm Vehicle running guaranteed. Optimal straight Rails are therefore a prerequisite for one high driving comfort and a low dynamic load of the rail vehicles and the track superstructure.
Die hohen an den geraden Oberflächenverlauf von Schienen gestellten Anforderungen machen erhebliche Biegeverformungen während des Rollenrichtens erforderlich. Anders läßt sich die geforderte Maßhaltigkeit nicht erreichen. Ein derart "scharf" durchgeführtes Rollenrichten ruft jedoch erhebliche Zugeigenspannungen hervor.The high on the straight surface of rails the demands made make considerable Bending deformations during roll straightening required. The required can be done differently Do not achieve dimensional accuracy. Such a "sharp" performed roll straightening, however, gets significant Residual stresses.
Auch Versuche, die Entstehung von Zugeigenspannungen und die Vorgänge beim Rollenrichten allgemein durch FEM-Berechnungen und Simulationsbetrachtungen nachzuvollziehen, haben keine Resultate erbracht, die in der Praxis zu einer unmittelbar verwertbaren Verbesserung geführt hätten.Also attempts at the development of residual tensile stresses and the processes involved in roll straightening generally using FEM calculations and simulation considerations understand, have not yielded any results that in practice to an immediately usable improvement would have led.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ein Verfahren zum Rollenrichten zu schaffen, welches ohne zusätzliche Einrichtungen und Mittel das Richten von Schienen ohne die Gefahr des Entstehens hoher Zugeigenspannungen ermöglicht. Darüber hinaus soll eine Richtmaschine mit einfachen Mitteln dergestalt weitergebildet werden, daß sie den erforderlichen technischen Anforderungen genügt.The object of the invention is based on the above-described prior art To create processes for roller straightening, which without additional facilities and means of judging Rails without the risk of high Residual tension enables. In addition, a Straightening machine with simple means be trained to do the necessary technical requirements are sufficient.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Richten von Schienen gelöst,
- bei dem die Schienen eine Rollenrichtmaschine durchlaufen, welche eine Gruppe den Schienenfuß berührender Richtrollen und eine Gruppe den Schienenkopf berührender Richtrollen aufweist, wobei mindestens die Richtrollen einer dieser Gruppen in Richtung der Schiene anstellbar sind,
- bei dem die Anstellung der anstellbaren Richtrollen so gewählt wird, daß im Einlaufbereich der Richtmaschine, gebildet durch die ersten drei Richtrollen beider Gruppen, an einer Richtrolle ein, verglichen mit den an den nachfolgenden Richtrollen erzielten Verformungen, maximaler Wert der Biegeverformung erreicht wird, und
- bei dem diejenigen Richtrollen, die im Anschluß an die Richtrolle von der Schiene durchlaufen werden, so angestellt werden, daß diese maximale Biegeverformung an den weiteren Richtrollen um jeweils einen vorgebbaren Betrag abgebaut wird.
- in which the rails pass through a roller straightening machine which has a group of straightening rollers touching the rail foot and a group of straightening rollers touching the rail head, at least the straightening rollers of one of these groups being adjustable in the direction of the rail,
- in which the position of the adjustable straightening rollers is selected so that in the infeed area of the straightening machine, formed by the first three straightening rollers of both groups, a maximum value of the bending deformation is reached on one straightening roller, compared with the deformations achieved on the subsequent straightening rollers, and
- in which those straightening rolls which are followed by the rail after the straightening roll are set in such a way that this maximum bending deformation on the other straightening rolls is reduced by a predeterminable amount in each case.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous further developments of the invention Procedures are the associated procedural See subclaims.
Darüber hinaus wird die Aufgabe auch gelöst durch eine Rollenrichtmaschine zum Richten von Schienen, beinhaltend mehrere Gruppen von einerseits am Schienenfuß und andererseits am Schienenkopf anliegenden Richtrollen, von denen vorgebbare Richtrollen einzelner der Gruppe in Richtung der Schiene anstellbar sind, dergestalt, daß im Einlaufbereich der Richtmaschine, gebildet durch die ersten drei Richtrollen der Gruppen, mindestens eine Richtrolle gegenüber den verbleibenden Richtrollen der anderen Gruppe mit größerem Zustellungsgrad so anstellbar ist, daß an der letzten Richtrolle des Einlaufbereiches ein maximaler Wert der Biegeverformung erreichbar ist.In addition, the task is also solved by a Roller straightening machine for straightening rails, including several groups on the one hand on the rail foot and on the other hand straightening rolls on the rail head, by which can be specified by the individual in the group Direction of the rail are adjustable, such that in Infeed area of the straightening machine, formed by the first three straightening roles of the groups, at least one Judging role versus the remaining judging roles of other group with a higher degree of delivery so adjustable is that at the last straightening roll of the infeed area a maximum value of the bending deformation can be achieved.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Rollenrichtmaschine sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous further developments of the invention Roller leveler are the associated subclaims refer to.
Vorzugsweise werden dabei diejenigen Rollen, die im Anschluß an die Richtrolle durchlaufen werden, an welcher der maximale Wert der Biegeverformung erreicht wird, von der Schiene durchlaufen werden, so angestellt, daß die Amplitude der Biegeverformung an jeder dieser Rollen degressiv mit möglichst hoher Degression abgebaut wird. Dadurch kann die Entstehung von Zugeigenspannungen besonders wirkungsvoll vermieden werden. Günstig ist es in diesem Zusammenhang darüber hinaus, wenn die Rollen, die nach den im Anschluß an die Rolle mit der höchsten Biegeverformung positionierten Rollen durchlaufen werden, so angestellt werden, daß die Schienen im Übergangsbereich der elastisch-plastischen Wechselbiegung in den geraden Zustand überführt werden.Preferably, those roles that in Followed by the straightening role on which the maximum value of the bending deformation is reached from be run through the rail so that the Amplitude of bending deformation on each of these rolls is degraded degressively with the greatest possible degression. This can lead to the development of residual tensile stresses can be avoided particularly effectively. It is cheap in this context furthermore when the roles that the one following the role with the highest Bending deformation positioned rollers are passed through, so that the rails in the Transition area of the elastic-plastic alternate bend be brought into the straight state.
Eine gezielte Verteilung der ohnehin auf einem niedrigen Niveau vorliegenden Eigenspannungen über den Querschnitt der gerichteten Schiene läßt sich dadurch erreichen, daß ausgehend von einer Anfangseinstellung die Anstellung der im Auslaufbereich positionierten Rollen der Richtmaschine über das Verhältnis der Biegekrümmungen an den betreffenden Rollen von etwa 0,7 bis 1,3 variiert wird.A targeted distribution of the anyway on a low The level of residual stresses across the cross-section the directional rail can be achieved in that starting from an initial setting the employment of rolls of the straightening machine positioned in the outlet area about the ratio of the bending curvatures to the relevant roles is varied from about 0.7 to 1.3.
An einer üblichen Richtmaschine wird gemäß der Erfindung im Zuge des Richtvorgangs mittels Anstellung einer Richtrolle eine maximale Biegeverformung an einer Rolle verursacht, die mit dem Schienenfuß in Berührung ist. Diese Verformung reicht aus, um den gewünschten Richteffekt zu erreichen. Die durch diese maximale Biegeverformung hervorgerufene stetige Krümmung der Schiene wird an den anschließend passierten Richtrollen durch Wechselbiegung der Schiene mit stufenweise abnehmender Amplitude abgebaut.On a conventional straightening machine according to the invention in the course of the straightening process by employing a Straightening roll maximum bending deformation on a roll caused, which is in contact with the rail foot. This deformation is sufficient to achieve the desired one Achieve straightening effect. The through this maximum Bending deformation caused constant curvature of the Rail is on the subsequently passed straightening roles by alternate bending of the rail with gradual decreasing amplitude reduced.
Überraschend hat sich gezeigt, daß auf diese Weise Schienen gerichtet werden können, die eine optimale Geradheit bei geringen Zugeigenspannungen aufweisen. Aufwendiger Nachbehandlungen der erfindungsgemäß gerichteten Schiene bedarf es dazu nicht.Surprisingly, it has been shown that this way Rails can be straightened for optimal Show straightness with low internal tensile stresses. Elaborate aftertreatments of the invention directional rail is not required.
Besonders gute Ergebnisse des Richtens bei gleichzeitig minimierten Zugeigenspannungen können erreicht werden, wenn die Biegerichtrolle, an welcher die maximale Biegeverformung erreicht wird, dem Schienenfuß zugeordnet ist. Dabei ist es ebenso günstig, wenn die Abstufung der einzelnen Verfomungsschritte beim Abbau der maximalen Biegeverformung so ausgelegt ist, daß die Biegerichtrolle, an der die letzte Verformung der Schiene beim stufenweisen Abbau der maximalen Biegeverformung erreicht wird, ebenfalls dem Schienenfuß zugeordnet ist. Es hat sich gezeigt, daß insbesondere bei einer derartigen Verteilung der stufenweisen "Rückverfomung" der Schiene sich ein Minimum an Zugeigenspannungen bei gleichzeitig optimierter Geradheit erreichen läßt.Particularly good results of straightening at the same time minimized tensile residual stresses can be achieved if the bending straightening roll at which the maximum Bending deformation is achieved, assigned to the rail foot is. It is also beneficial if the grading of individual deformation steps when reducing the maximum Bending deformation is designed so that the Bending straightening roll on which the last deformation of the rail when gradually reducing the maximum bending deformation is reached, is also assigned to the rail foot. It has been shown that, in particular, such distribution of the gradual "reconditioning" the rail is subject to a minimum of residual tensile stresses can achieve optimized straightness at the same time.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in hervorragender Weise auf herkömmlich aufgebauten Richtmaschinen durchführen, bei denen die Richtrollen der ersten Gruppe in Förderrichtung der Schiene versetzt zu den Rollen der zweiten Gruppe angeordnet sind. Der Abstand der Richtrollen in einer Ebene wird allgemein als Teilung bezeichnet. In der Praxis ist es üblich, Schienenrichtmaschinen mit Teilungen von 1400 - 1800 mm auszulegen. Die Teilung der Rollen kann an einer Richtmaschine gleich, unterschiedlich groß oder variabel einstellbar sein. Die Rollen können in der Maschine horizontal übereinander oder vertikal nebeneinander angeordnet sein.The inventive method can be in excellently on conventionally constructed Perform straightening machines where the straightening rollers of the first group offset in the direction of conveyance of the rail the roles of the second group are arranged. The The spacing of the straightening rolls in a plane is generally called Called division. In practice it is common Rail straightening machines with divisions from 1400 - 1800 mm interpreted. The division of roles on one Straightening machine same, different size or variable be adjustable. The rollers can be in the machine horizontally one above the other or vertically next to one another be arranged.
Herkömmliche Richtmaschinen sind dabei mit anstellbaren Kopfrollen oder mit anstellbaren Fußrollen ausgerüstet. Die für den Richtprozeß nötigen alternativ wechselnden Biegungen werden in den sogenannten Richtdreiecken erzielt. Bei bekannten Richtmaschinen der in Rede stehenden Art bilden jeweils zwei Richtrollen der einen Gruppe mit einer Richtrolle der jeweils anderen Gruppe ein solches Richtdreieck. Im Hinblick auf die Erfindung ist es in diesem Zusammenhang günstig, wenn die Richtrolle, an der die höchste Biegeverformung erreicht wird, die zuletzt passierte Richtrolle eines Richtdreiecks ist. Günstig ist es darüber hinaus, wenn das betreffende Richtdreieck, dem die Richtrolle zugeordnet ist, an der die höchste Biegeverformung erreicht wird, im Einlaufbereich der von der Schiene durchlaufenen Richtstrecke angeordnet ist. Auf diese Weise kann der stufenweise Abbau der höchsten Biegeverformung auch auf Maschinen mit einer geringen Rollenzahl sicher erfolgen. So läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise auf Richtmaschinen durchführen, die in bekannter Weise mit sieben oder mehr Richtrollen ausgestattet sind. Dabei ist es im Hinblick auf die angestrebte Minimierung der Zugeigenspannungen günstig, wenn die jeweils ungradzahligen Richtrollen dem Schienenfuß zugeordnet sind.Conventional straighteners are adjustable Top rollers or equipped with adjustable castors. The alternating ones necessary for the straightening process Bends are in the so-called directional triangles achieved. In known straighteners in question standing type form two straightening roles of the one Group with a standard role of the other group such a triangle. With regard to the invention in this context it is favorable if the Straightening roll at which the highest bending deformation is achieved will be the last role of a Directional triangle is. It is also favorable if the directional triangle in question to which the directional role is assigned at which the highest bending deformation is reached in the lead-in area by the rail through the directional path is arranged. To this Way, the gradual degradation of the highest Bending deformation even on machines with a low Number of rolls done safely. That's how it works method according to the invention, for example Perform straighteners in a known manner seven or more straightening rolls are equipped. It is it with a view to minimizing the Residual tensile stresses cheap, if each odd-numbered straightening rollers assigned to the rail foot are.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
- Fig. 1
- einen Ausschnitt einer liegenden Richtmaschine in einer Draufsicht;
- Fig. 2
- einen Ausschnitt einer stehenden Richtmaschine in seitlicher Ansicht.
- Fig. 3
- Vergleichende Gegenüberstellung der plastischen Biegearbeit gemäß Stand der Technik mit dem Erfindungsgegenstand.
- Fig. 1
- a section of a horizontal straightening machine in a plan view;
- Fig. 2
- a section of a standing straightener in a side view.
- Fig. 3
- Comparative comparison of the plastic bending work according to the prior art with the subject matter of the invention.
Die in Fig. 1 dargestellte, in herkömmlicher Weise aufgebaute Richtmaschine R ist mit mindestens sieben Richtrollen 1 - 7 ausgestattet.The one shown in Fig. 1, in a conventional manner straightened machine R is at least seven Straightening rolls 1 - 7 equipped.
In der Richtmaschine R werden Schienen S gerichtet, die zuvor durch Warmwalzen erzeugt und auf einem nicht dargestellten Kühlbett von der Walzendtemperatur auf Raumtemperatur abgekühlt worden sind. In the straightening machine R rails S are straightened previously generated by hot rolling and not on one shown cooling bed from the final roll temperature Have cooled down to room temperature.
Die jeweils ungeradzahligen Richtrollen 1,3,5 und 7 der
Richtmaschine R sind dem Schienenfuß F der Schiene S
zugeordnet, während die geradzahligen in Richtung der
Schiene (S) zustellbaren Richtrollen 2,4,6 auf den
Schienenkopf K wirken. Die dem Schienenkopf K
zugeordneten Richtrollen 2,4,6 sind dabei in
Förderrichtung P der Schiene S derart versetzt gegenüber
den dem Schienenfuß F zugeordneten Richtrollen 1,3,5,7
angeordnet, daß jeweils eine der Richtrollen 2,4,6 in
Bezug auf die Horizontale jeweils mittig zwischen einem
Paar der Richtrollen 1,3,5 und 7 angeordnet ist. Auf
diese Weise bilden die Richtrollen 1,2 und 3 die
Eckpunkte eines ersten Richtdreiecks RD1. Durch die
ersten drei Richtrollen 1 - 3 wird der Einlaufbereich der
Schiene S definiert. Ein zweites Richtdreieck RD2 wird in
umgekehrter Anordnung durch die Richtrollen 2,3 und 4
gebildet, ein drittes Richtdreieck RD3 durch die
Richtrollen 3,4,5 etc. Die Richtdreiecke RD1 bis RD3 sind
in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet. Zwischen
den jeweils einem Richtdreieck RD1,RD2,RD3,...
zugeordneten Richtrollen 1 - 7 wird die Schiene S in
alternierender Richtung biegeverformt.The odd-numbered straightening rolls 1, 3, 5 and 7 of the
Straightener R are the rail foot F of the rail S
assigned while the even-numbered towards the
Rail (S)
Die dem Schienenkopf K zugeordnete Richtrolle 2 ist
dergestalt in Richtung auf den Schienenfuß F angestellt,
daß die Schiene S im Einlaufbereich (1 - 3) beim
Passieren der Richtrolle 3 eine maximale Biegeverformung
erfährt. Beginnend mit der anschließend passierten
Richtrolle 4 wird die dadurch hervorgerufene stetige
Krümmung der Schiene S stufenweise verringert,
dergestalt, daß die Anstellung der weiteren Richtrollen 4
und 6 geringer ausfällt, als diejenige der Richtrolle 2
im Einlaufbereich der Richtmaschine R. Die Abstufung ist
dabei so gewählt, daß die letzte noch als plastisch zu
bezeichnende Biegeverformung an der dem Schienenfuß F
zugeordneten Richtrolle 5 erfolgt.The straightening
Die bei der Durchführung des Richtvorgangs erforderlichen
Biegekrümmungen sind in der nachfolgenden Tabelle 1 für
zwei Beispiele angegeben. Beispiel 1A bezieht sich dabei
auf Schienen mit normalen bzw. geringen
Krümmungsdifferenzen nach der Abkühlung, während Beispiel
1B für Schienen mit größeren Krümmungsdifferenzen gilt:
Erkennbar ist, daß die maximale Biegekrümmung in beiden
Beispielen im Bereich der Richtrolle 3 vorgesehen ist.
Als positiv ist in diesem Zusammenhang eine Krümmung
definiert, wenn die Biegung an einer Richtrolle über den
Schienenkopf K erfolgt, d.h. an den Rollen 2, 4 und 6.
Als negativ sind die Krümmungen definiert, wenn die
Biegung über den Schienenfuß F erfolgt, d.h. an den
Richtrollen 3 und 5. It can be seen that the maximum bending curvature in both
Examples in the area of straightening
In praktischen Versuchen an Schienen des Profils UIC60 in Güte UIC900A hat sich gezeigt, daß auf einer gemäß Fig. 1 ausgebildeten Richtmaschine bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise nach dem Richten die Längszugspannungen im Schienenkopf K gegenüber den sich bei üblicher Vorgehensweise einstellenden Längszugspannungen um mehr als die Hälfte reduziert sind.In practical tests on rails of the UIC60 profile Quality UIC900A has been shown that on a according to FIG trained straightener in the inventive Procedure after straightening the longitudinal tensile stresses in the Rail head K compared to the usual Procedure setting longitudinal tensile stresses by more than half are reduced.
Die in Fig. 2 gezeigte Richtmaschine ist mit neun
Richtrollen 11 - 19 ausgestattet, von denen im
Unterschied zum Beispiel gemäß Fig. 1 nicht die dem
Schienenkopf K zugeordneten geradzahligen Richtrollen
12,14,16,18, sondern die dem Schienenfuß F zugeordneten
ungradzahligen Richtrollen 11,13,15,17,19 in Richtung der
Schiene S zustellbar montiert sind. Die größere Zahl von
Richtrollen 11 - 19 hat den Vorteil, daß die mittels
geeigneter Anstellung der Richtrollen 11, 13 und 15
maximal eingestellte Krümmung der Schiene S bis zur
Richtrolle 15 sehr schnell auf einen niedrigen
Krümmungswert zurückgeführt werden kann, so daß an den
Richtrollen 16, 17 und 18 nur noch mit einer geringen
Krümmungsamplitude gerichtet werden muß.The straightening machine shown in Fig. 2 is nine
Straightening rollers 11 - 19 equipped, of which in the
The difference for example according to FIG. 1 is not that
Rail head K assigned even-numbered
Tabelle 2 gibt beispielhaft die beim Richten einer
Schiene S in der in Fig. 2 dargestellten Richtmaschine an
den einzelnen Richtrollen aufgeprägten bezogenen
Biegekrümmungen k * / v an. Ausgehend von einer solchen
Einstellung der Richtmaschine ist es möglich, durch
gezielte Variation der Anstellung der im Richtbereich der
Maschine angeordneten Richtrollen 15, 17 und 19 die
Eigenspannungsverteilung in der gerichteten Schiene den
praktischen Anforderungen entsprechend einzustellen. Die
mit dieser Zielsetzung veränderte Stufung der an den
Richtrollen 16 und 17 jeweils aufgeprägten Krümmungen ist
in den zugeordneten Zeilen der Tabelle 2 jeweils in
Klammern gesetzt.
Genauso wie bei der Tabelle 1 ist in Tabelle 2 als
positiv eine Krümmung definiert, wenn die Biegung an
einer Rolle über den Schienenkopf K erfolgt, d.h. an den
Rollen 12, 14, 16 und 18. Als negativ sind die Krümmungen
definiert, wenn die Biegung über den Schienenfuß F
erfolgt, d.h. an den Rollen 13, 15 und 17. Erkennbar ist,
daß auch in diesem Beispiel die im Einlaufbereich 11 - 13
vorgesehene Richtrolle 13 die höchste Biegekrümmung
aufweist.Just like in Table 1, Table 2 is as
positively defines a curvature when the bend is on
a roll takes place over the rail head K, i.e. to the
Die "bezogenen Biegekrümmungen", welche in den Tabellen 1 und 2 genannt sind, entsprechen den Biegekrümmungen kv im Kontaktbereich der Richtrollen 1 - 7 bzw. 11 - 19, die auf die maximal mögliche elastische Biegekrümmung ks der Schiene S bezogen sind, wobei ks = 2 * Rp0,2 / E * h. Mit Rp0,2 ist dabei die 0,2 % - Prüfgrenze bzw. die Streckgrenze des zu richtenden Schienenstahls, mit E der Elastizitätsmodul und mit h die Höhe des Profils der jeweiligen Schiene S bezeichnet. Somit ergibt sich k * / v = kv / ks.The "related bending curvatures", which are mentioned in Tables 1 and 2, correspond to the bending curvatures k v in the contact area of the straightening rollers 1-7 and 11-19, respectively, which are related to the maximum possible elastic bending curvature k s of the rail S, whereby k s = 2 * R p0.2 / E * h. R p0.2 denotes the 0.2% test limit or the yield strength of the rail steel to be straightened, E the modulus of elasticity and h the height of the profile of the respective rail S. This results in k * / v = k v / k s .
Bei den in der voranstehend angegebenen Tabellen 1 und 2 eingetragenen Abstufungen handelt es sich um Richtwerte, welche die Größenordnungen angeben, in denen die im Anschluß an die höchste Biegeverformung durchlaufenen Stufen der "Rückverformung" liegen. In der Praxis werden die maximale Biegeverformung und die Stufen der anschließenden "Rückverformung" im wesentlichen proportional zur Streckgrenze und zum Verfestigungsverhalten des Schienenwerkstoffs bemessen. Der Wert der höchsten Biegeverfomung muß umso größer sein je größer die nach der Abkühlung der Schiene S vorhandenen Krümmungen und Welligkeiten der Schiene S sind.In Tables 1 and 2 given above entered gradations are guide values, which indicate the orders of magnitude in which the Connection to the highest bending deformation There are stages of "recovery". Be in practice the maximum bending deformation and the stages of subsequent "reshaping" essentially proportional to the yield strength and Dimensioning behavior of the rail material. The value of the highest bending deformation must be all the greater the greater that after the cooling of the rail S existing curvatures and undulations of the rail S are.
Wenn die Werte der maximalen Biegeverfomung und der
letzten noch wirksamen plastischen/elastischen Verformung
bestimmt sind, können die notwendigen Anstellungen der
zwischen der Richtrolle 3 bzw. 13, an der die höchste
Biegeverformung erzeugt wird, und der Richtrolle 5 bzw.
16 oder 17, an der die letzte plastische Verformung der
Schiene S erzielt wird, durch eine Betrachtung der
elastisch plastischen Biegung der Schiene S bestimmt
werden. Einflußgrößen sind dabei die technischen Daten
der Richtmaschine R (Teilung; Durchmesser, Anzahl, Art
der Anstellung der Richtrollen; Verformung der
Richtmaschine R als Folge des Richtvorgangs).If the values of the maximum bending deformation and the
last effective plastic / elastic deformation
are determined, the necessary employment of the
between straightening
Selbstverständlich kann das Richten der Schienen S auch auf Richtmaschinen durchgeführt werden, die mit mehr als neun Rollen ausgestattet sind. Es zeigt sich, daß auf solchen Maschinen eine weitere Absenkung der Zugeigenspannungen erreicht werden kann.Of course, straightening the rails S can also be carried out on straightening machines with more than nine roles are equipped. It turns out that on such machines further lower the Residual stresses can be achieved.
Praktische Versuche an Schienen des Profils UIC60 in Güte UIC900A haben ergeben, daß auf einer gemäß Fig. 2 ausgebildeten Richtmaschine bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise nach dem Richten die Längszugspannungen gegenüber den sich bei üblicher Vorgehensweise einstellenden Längszugspannungen im Mittel um 40 % reduziert sind.Practical tests on rails of the UIC60 profile in quality UIC900A have shown that on a according to FIG trained straightener in the inventive Procedure after straightening the longitudinal tensile stresses compared to the usual procedure longitudinal tensile stresses on average by 40% are reduced.
In Figur 3 ist ein Schaubild dargestellt, das in
vergleichender Gegenüberstellung die plastische
Biegearbeit gemäß Stand der Technik mit dem
Erfindungsgegenstand erläutert. Figur 3 bezieht sich auf
eine Rollenrichtmaschine mit sieben Richtrollen, wie sie
beispielsweise in Figur 1 dargestellt ist. Über der
Anzahl der Richtrollen ist die plastische Biegearbeit
aufgetragen. Mit ⋄ ist die Biegearbeit gemäß Stand der
Technik und mit □ ist die Biegearbeit gemäß
Erfindungsgegenstand gemeint. Es ist erkennbar, daß die
Biegearbeit beim Erfindungsgegenstand an der Richtrolle 3
am höchsten ist und bei den Folge-Richtrollen gegenüber
der anderen Kurve beträchtlich zurückgeht. FIG. 3 shows a diagram which is shown in
comparative comparison the plastic
Bending work according to the prior art with the
Subject of the invention explained. Figure 3 relates to
a roller straightener with seven straightening rollers, like her
is shown for example in Figure 1. Above the
The number of straightening rolls is the plastic bending work
applied. With ⋄ the bending work is in accordance with the
Technology and with □ is the bending work according to
Subject of the invention meant. It can be seen that the
Bending work on the straightening roll in the subject of the
- 1 - 71 - 7
- Richtrollenstraightening rollers
- 11 - 1911-19
- Richtrollenstraightening rollers
- FF
- Schienenfuß der Schiene SRail foot of the rail S
- KK
- Schienenkopf der Schiene SRail head of the rail S
- PP
- Förderrichtung der Schiene SDirection of conveyance of the rail S
- RR
- Richtmaschinestraightener
- RD1,RD2,RD3RD1, RD2, RD3
- RichtdreieckeDirectional triangles
- SS
- Schienerail
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