EP2085160B1 - Einrichtung zum Härten von Schienen - Google Patents
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- EP2085160B1 EP2085160B1 EP09450016A EP09450016A EP2085160B1 EP 2085160 B1 EP2085160 B1 EP 2085160B1 EP 09450016 A EP09450016 A EP 09450016A EP 09450016 A EP09450016 A EP 09450016A EP 2085160 B1 EP2085160 B1 EP 2085160B1
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- B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
- B21B45/023—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes by immersion in a bath
Definitions
- the invention relates to a device for hardening rails, in particular profiled rails, optionally with respectively different cross-sectional shape and a length of greater than 50m by cooling at least part of the respective rail cross-section over the entire rail length in a coolant, consisting of Querverschiebeschn in the area a roller table, of directing means and manipulation gripper for moving the rail in the device, at least one positioning means, each with a basin or trough with coolant and a cooling bed.
- a coolant consisting of Querverschiebeschn in the area a roller table
- Rails of carbon-containing, optionally low-alloy steels which are placed on a cooling bed after rolling and allowed to cool, have a pearlitic structure throughout, the material having corresponding mechanical properties.
- the microstructure can be adjusted in such a way that at least the claimed rail head high hardness, high abrasion resistance and a has low Rissinitiation, ie, that the rail in the track has improved performance characteristics.
- a device for hardening rails by a targeted formation of the microstructure during the cooling of the same can be designed for a passage through a spray cooling device or for a dip in a coolant.
- Continuous spray cooling systems for rail hardening are generally simple in construction, but have the disadvantage of a large footprint, require a complex technology and can not exclude unwanted hingeschwankungen the rails in a production process not efficient. Furthermore, a precise tuning of the cooling to changing cross-sectional profiles such as tongue, groove, Vignol rails and the like. Not often done in a continuous sprayer to the extent necessary, with also possibly a delay in the cooling of cross-sectional areas in the flow to unevendeffenbeetzschschschitch and thus leads to hardness variations of the material over the rail length.
- the invention seeks to remedy the deficiencies and sets itself the goal of creating a device of the type mentioned for the hardening of rails, especially profiled rails, with which high throughput with high reliability high quality rails can be produced economically.
- a system according to the objective of a manipulation gripper for an unimpeded rapid movement of the expiring from the rollers rails, which allows axial alignment thereof, and a dimensionally accurate Einbringiana in a positioning and / or depositing on a transfer agent and / or on a Cooling bed accomplished exhibit.
- the goal is achieved in a generic device, when the manipulation gripper is formed from pliers having gripping arms, which are each formed with centering parts for an axial alignment of the head of the rail and with gripping parts for cross-aligned holding the rail foot and thus a dimensionally accurate introduction of Rail in the positioning and a determination of the same is possible in this.
- the pliers are at the same time rotatable in the same direction about a common axis at least with an angular amount to align rails from different roller positions, eg from a reclining position on the head side, hold cross-section aligned and accurately by axial rotation to be able to bring into a positioning.
- the rail In the course of the discharge of the rail from the positioning means can be stored by rotation of the pliers, the rail with advantage in a desired cross-sectional position on a transfer agent and / or on a cooling bed.
- the pliers are each formed with a similarly movable or engageable gripping arm.
- the manipulation gripper and the associated transfer means can be moved transversely with more than the greatest rail height over the roller table and only the gripping arms of the pliers can be lowered vertically between the rollers of the roller table for receiving the rail, loading of the roller table end area from the rollers remains leaking rails undisturbed with respect to a simultaneous placement of rails in the hardening device, which ensures high flexibility and performance of the same or a high throughput.
- FIG. 1 is shown in cross section an embodiment of the invention.
- a rail 1 is spent after the stitch in the last rolling caliber (not shown) on a roller table 2 and positioned by a transverse pushing means 21 on this.
- FIG. 1 illustrated inventive manipulator gripper 3 is designed such that this a track 1 in a lying position on the roller table 2 of this by means of a plurality of pliers 30 on the rail length correctly picks up and aligned by holding the gripping arms 31,31 'axially.
- the pliers 30 are vertically, horizontally and rotationally movable, so that a laterally located rail from the roller table 2, axially directed, in a suspended position with a horizontal foot surface together by machine-trained parts with simultaneous clamping of the centering parts 312.312 'perpendicular to the rail axis rotated, in a positioning means 4, as in Fig. 3 shown on facilities 41,41 'can be introduced.
- a rail 1,1 'from the roller table 2 or by a positioning means 4 can be received and stored on a cooling bed 6 or on a transfer means 61.
- An inventive positioning means 4 is in Fig. 3 shown and has over the length of a rail 1 holding components 40, 40 'with systems 41,41', in which the rail 1 is inserted axially directed. Clamping elements 42, 42 'can be adjusted in the direction of the systems 41, 41' towards the flange ends of a rail foot 11. Positioning means 4 and 5 basin with coolant 50 cooperate during the hardening process of rails 1.
- FIG. 1 shows in the illustrated device at least two basins 5 with coolant 50 axparallel arranged side by side, each of which is usable for curing a rail 1 part of the coolant 50 in the basin 5 has a depth which is greater than the maximum rail height to a full immersion allow the same in the cooling liquid 50.
- coolant inlet 54 anddeschellenk Rheinen 53 are arranged on the bottom side in the basin 5, wherein to smooth out the flow velocity of the coolant 50 during flow of a rail 1 over the entire length of the basin 5 through-flow plates 51 and / or nozzle plates 52 are used for diving down.
- Positioning means 4 for rails 1 and 5 with refrigerant tank 50, as previously mentioned, together and by means of control means (not shown) are relatively movable and at least in the positions "diving of cross-sectional parts" and / or “head hardening” and / or “full Dip hardening "can be positioned for periods.
- a groove rail 1R in comparison with a Vignolschiene 1V in Fig. 4 can Ax deviations A Z , A R between Kopfaxe x and preparedaxe y be given.
- a Ax deviations Az, Ax corresponding horizontal, axparallel positioning of positioning means 4 and 5 pelvis can be set ..
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Härten von Schienen, insbesondere profilierten Fahrschienen, mit gegebenenfalls jeweils unterschiedlicher Querschnittsform und einer Länge von größer als 50m durch Abkühlen von zumindest einem Teil des jeweiligen Schienenquerschnittes über die gesamte Schienenlänge in einem Kühlmittel, bestehend aus Querverschiebemitteln im Bereich eines Rollganges, aus Richtmitteln und Manipulationsgreifer zum Verbringen der Schiene in der Einrichtung, mindestens einem Positioniermittel, mit jeweils einem Becken bzw. Trog mit Kühlmittel sowie einem Kühlbett.
- Schienen aus Kohlenstoff enthaltenden, gegebenenfalls niedriglegierten Stählen, die nach dem Walzen auf ein Kühlbett verbracht und erkalten gelassen werden, weisen durchwegs ein perlitisches Gefüge auf, wobei der Werkstoff dementsprechende mechanische Eigenschaften hat. Um den Schienenverschleiß, insbesondere bei hohen Achslasten sowie gegebenenfalls hoher Geschwindigkeit der Züge und in engen Kurven zu verringern, kann gemäß Stand der Technik durch eine besondere Wärmebehandlung die Gefügestruktur derart eingestellt werden, dass zumindest der beanspruchte Schienenkopf eine hohe Härte, eine hohe Abriebfestigkeit und eine geringe Rissinitiation hat, d.h., dass die Schiene im Gleis verbesserte Gebrauchseigenschaften aufweist.
- Eine Einrichtung zum Härten von Schienen durch eine gezielte Ausbildung der Gefügestruktur bei der Abkühlung derselben kann für einen Durchlauf durch eine Sprühkühlvorrichtung oder für ein Tauchen in ein Kühlmittel ausgebildet sein.
- Durchlauf-Sprühkühlanlagen für eine Schienenhärtung sind in der Regel zwar einfach aufgebaut, haben jedoch den Nachteil eines großen Platzbedarfes, benötigen eine aufwändige Technologie und können auch unerwünschte Güteschwankungen der Schienen in einem Produktionsablauf nicht effizient ausschließen. Weiters kann oft in einer Durchlauf-Sprüheinrichtung eine genaue Abstimmung der Kühlung auf wechselnde Querschnittsprofile wie Zungen-, Rillen-, Vignolschienen und dgl. nicht in erforderlichem Maße erfolgen, wobei auch gegebenenfalls ein Verzug bei der Abkühlung von Querschnittsbereichen im Durchlauf zu ungleichen Kühlmittelbeaufschlagungen und somit zu Härteschwankungen des Werkstoffes über die Schienenlänge führt.
- Es wurde schon vorgeschlagen, bei einer Sprühvergütung der Schiene diese unbewegt zu belassen oder nur geringfügig, bevorzugt um den jeweiligen Sprühmittelabstand, alternierend zu verschieben.
- Weiters ist bekannt, eine Vorrichtung zum thermischen Vergüten von Schienen und/oder von Teilen des Querschnitts von Schienen mit einem oder mehreren Tauchbecken für diese auszubilden.
- Bei sequentieller Herstellung von gehärteten Schienen mit hoher Walzleistung wurde gemäß
AT 410 549 B - Hier will die Erfindung die Mängel beseitigen und setzt sich zum Ziel, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zum Härten von Schienen, insbesondere von profilierten Fahrschienen, zu schaffen, mit welcher bei hohem Durchsatz mit großer Sicherheit qualitativ hochwertige Schienen wirtschaftlich herstellbar sind.
- Im Einzelnen soll eine Anlage entsprechend der Zielsetzung einen Manipulationsgreifer für ein ungehindert rasches Verbringen der aus den Walzen auslaufenden Schienen aufweisen, welcher eine axiale Ausrichtung derselben ermöglicht, sowie eine maßgenaue Einbringbarkeit in einem Positioniermittel und/oder ein Ablegen auf ein Übergabemittel und/oder auf ein Kühlbett bewerkstelligt aufweisen.
- Das Ziel wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung erreicht, wenn der Manipulationsgreifer aus Zangen gebildet ist, die Greifarme aufweisen, die jeweils mit Zentrierteilen für ein axiales Ausrichten des Kopfes der Schiene und mit Greifteilen für ein querschnittsfluchtendes Halten des Schienenfußes ausgeformt sind und derart eine maßgenaue Einbringung der Schiene im Positioniermittel und eine Festlegung derselben in diesem ermöglicht ist.
- Die Vorteile, die mit einem erfindungsgemäßen Manipulationsgreifer erreicht werden, sind im Wesentlichen darin zu sehen, dass dessen fluchtende Zangen Greifarme mit Zentrierteilen und Greifteilen aufweisen, sodass die Schiene unmittelbar nach dem letzten Walzstich und deren Auslaufen am Rollgang in der Walzhitze, also im duktilen bzw. weitgehend plastischen Zustand des Werkstoffes beim Schließen der Zangenteile vorerst kopfseitig axial ausrichtbar ist, worauf ein querschnittsfluchtendes Halten des Schienenfußes erfolgt und dabei Schienen nach axialem Drehen immer gleicher Art in ein Positioniermittel eingebracht oder auf ein Kühlbett aufgelegt werden können. Diese Art der Schieneneinbringung in ein Positioniermittel mit horizontal ausgerichtetem, fluchtendem Schienenfuß hängend hat den weiteren Vorteil, dass in diesem die Lage des Schienenfußes immer gleichartig vorliegt und diese gleichbleibende Lage auch bei unsymmetrischen Querschnittsprofilen gesichert werden kann.
- Die Zangen sind dabei um eine gemeinsame Axe zumindest mit einem Winkelbetrag gleichzeitig gleichsinnig drehbar ausgeführt, um Schienen aus unterschiedlichen Rollgang-Positionen, z.B. aus einer Liegeposition kopfseitig ausrichten, querschnittsfluchtend halten und durch axiales Drehen maßgenau in ein Positioniermittel einbringen zu können.
- Im Zuge des Austrages der Schiene aus dem Positioniermittel kann durch eine Drehung der Zangen die Schiene mit Vorteil in einer gewünschten Querschnitts- Lage auf ein Übergabemittel und/oder auf einem Kühlbett abgelegt werden.
- Mit vorteilhaft hoher Präzision kann ein Verbringen von ausgerichteten Schienen in kurzer Zeit erfolgen, wenn der Manipulationsgreifer mit mehr als zwei Zangen je 10m Beckenlänge gebildet ist.
- Sowohl funktionstechnisch als auch im Hinblick auf das Ausricht- und Greifverhalten ist es günstig, wenn die Zangen mit jeweils einem gleichartig bewegbaren bzw. anstellbaren Greifarm gebildet sind.
- Wenn in vorteilhafter Weise der Manipulationsgreifer und die zugehörigen Verbringungsmittel beabstandet mit mehr als der größten Schienenhöhe über dem Rollgang querbewegbar und nur die Greifarme der Zangen teilweise zwischen die Rollen des Rollganges zum Aufnehmen der Schiene vertikal absenkbar sind, bleibt eine Beaufschlagung des Rollgangendbereiches mit aus den Walzen auslaufenden Schienen ungestört bezüglich eines gleichzeitigen Verbringens von Schienen in der Härteeinrichtung, was eine hohe Flexibilität und Leistung derselben bzw. einen hohen Durchsatz sicherstellt.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert, wobei hilfsweise im Text eine Bezugszeichenliste nachgeordnet ist.
Es zeigen - Fig. 1
- Einrichtung zum Härten von Schienen im Querschnitt senkrecht zur Schienenlängsaxe
- Fig. 2
- Schiene in Zangen eines Manipulationsgreifers
- Fig. 3
- Positioniermittel und Becken senkrecht zur Schienenlängsaxe
- Fig. 4
- Querschnittsprofile von Schienen
- Zur Erleichterung des Überblickes hinsichtlich der Funktionsteile der Einrichtung soll die nachfolgend angegebene Bezugszeichenliste dienen:
- 1
- Schiene
- 11
- Schienenfuß
- 12
- Schienenkopf
- 1Z
- Zungenschiene
- 1 R
- Rillenschiene
- 1 V
- Vignolschiene
- y
- Fußmittelaxe
- x
- Kopfmittelaxe
- A
- Axabweichung
- H
- Schienenhöhe
- 2
- Rollgang
- 21
- Querverschiebemittel
- 3
- Maniulationsgreifer
- 30
- Zangen
- 31,31'
- Greifarme
- 311,311'
- Greifteile
- 312,312'
- Zentrierteile
- 4
- Positioniermittel
- 40,40'
- Haltekomponenten
- 41,41'
- Anlagen
- 42,42'
- Spannelemente
- 5
- Becken (Trog)
- 50
- Kühlmittel
- 51
- Durchströmbare Platte
- 52
- Düsenplatte
- 53
- Kühlmittellenkeinrichtung
- 54
- Kühlmitteleinlass
- 6
- Kühlbett
- 61
- Übergabemittel
- In
Fig. 1 ist im Querschnitt eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Eine Schiene 1 wird nach dem Stich im letzten Walzkaliber (nicht dargestellt) auf einen Rollgang 2 verbracht und durch ein Querschiebemittel 21 auf diesem positioniert. - Von einer Position am Rollgang 2 erfolgt eine Aufnahme einer Schiene 1 mittels eines Manipulationsgreifers 3, welcher über die Länge der Schiene 1, wie in
Fig. 2 dargestellt, eine Vielzahl von Zangen 30 mit Greifarmen 31,31' besitzt. Die Greifarme 31,31' sind jeweils mit Zentrierteilen 312,312' zur axialen Ausrichtung eines Schienenkopfes 12 und mit Greifteilen 311,311' für ein hängendes Halten eines Schienenfußes 11 ausgeformt, wobei ein Abstand von den Flanschenden vom Schienenfuß 11 zu den Greifarmen 31,31' vergrößert ist, um unterschiedliche Schienenprofile, wie inFig. 4 als 1Z, 1R, 1V, dargestellt, kopfseitig axial durch Zentrierteile 312,312' von Zangen 30 auszurichten. - Ein in
Fig. 1 dargestellter erfindungsgemäßer Manipulationsgreifer 3 ist derart ausgebildet, dass dieser eine Schiene 1 in einer Liegeposition am Rollgang 2 von diesem mittels einer Vielzahl von Zangen 30 über die Schienenlänge positionsgerecht aufgreift und durch Halten mit den Greifarmen 31,31' axial ausrichtet. Die Zangen 30 sind gemeinsam durch maschinentechnisch ausgebildete Teile bei gleichzeitigem Spannen der Zentrierteile 312,312' senkrecht zur Schienenaxe vertikal, horizontal und drehend bewegbar, sodass eine seitlich liegende Schiene vom Rollgang 2 aufgenommen, axial gerichtet, in eine hängende Position mit horizontaler Fußfläche gedreht, in ein Positioniermittel 4, wie inFig. 3 gezeigt, auf Anlagen 41,41' einbringbar ist. - Nach gleicher Art ist, wie
Fig. 1 zeigt, eine Schiene 1,1' vom Rollgang 2 oder von einem Positioniermittel 4 aufnehmbar und auf ein Kühlbett 6 oder auf ein Übergabemittel 61 ablegbar. - Ein erfindungsgemäßes Positioniermittel 4 ist in
Fig. 3 dargestellt und weist über die Länge einer Schiene 1 Haltekomponenten 40, 40' mit Anlagen 41,41' auf, in welche die Schiene 1 axial gerichtet einlegbar ist. Spannelemente 42,42' sind in Richtung zu den Anlagen 41,41' hin an die Flanschenden eines Schienenfußes 11 anstellbar. Positioniermittel 4 und Becken 5 mit Kühlmittel 50 wirken beim Härtevorgang von Schienen 1 zusammen. - Wie aus
Fig. 1 hervorgeht, sind in der dargestellten Einrichtung mindestens zwei Becken 5 mit Kühlmittel 50 axparallel nebeneinander angeordnet, wobei jeweils der für eine Härtung einer Schiene 1 nutzbare Teil des Kühlmittels 50 im Becken 5 eine Tiefe aufweist, die größer ist als die maximale Schienenhöhe um ein vollumfängliches Tauchen derselben in die Kühlflüssigkeit 50 zu ermöglichen. - Wie in
Fig. 3 dargestellt, sind Kühlmitteleinlass 54 und Kühlmittellenkeinrichtungen 53 im Becken 5 bodenseitig angeordnet, wobei zur Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels 50 beim Anströmen einer Schiene 1 über die gesamte Länge des Beckens 5 durchströmbare Platten 51 und/oder Düsenplatten 52 zum Tauchraum hin einsetzbar sind. - Positioniermittel 4 für Schienen 1 und Becken 5 mit Kühlmittel 50 wirken, wie vorher erwähnt, zusammen und sind mittels Steuereinrichtungen (nicht dargestellt) relativ zueinander bewegbar und zumindest in den Positionen "Tauchen von Querschnittsteilen" und/oder "Kopfhärtung" und/oder "vollumfängliche Tauchhärtung" für Zeitspannen positionierbar.
- Für unterschiedliche Querschnittsprofile von Schienen 1, wie dies für eine Zungenschiene 1Z, eine Rillenschiene 1R im Vergleich mit einer Vignolschiene 1V in
Fig. 4 dargestellt ist, können Axabweichungen AZ, AR zwischen Kopfaxe x und Fußaxe y gegeben sein. Um jeweils unabhängig vom Querschnittsprofil zentral die Hauptmasse eines Schienenkopfes 12 im Tauchbecken 5 einer Anströmung vom Kühlmittel 50 auszusetzen, ist eine den Axabweichungen Az,Ax entsprechende horizontale, axparallele Positionierung von Positoniermittel 4 und Becken 5 einrichtbar..
Claims (4)
- Einrichtung zum Härten von Schienen (1), insbesondere profilierten Fahrschienen, mit gegebenenfalls jeweils unterschiedlicher Querschnittsform und einer Länge von größer als 50m durch Abkühlen von zumindest einem Teil des jeweiligen Schienenquerschnittes über die gesamte Schienenlänge in einem Kühlmittel, bestehend aus Querverschiebemitteln (21) im Bereich eines Rollganges (2), aus Richtmitteln und Manipulationsgreifer (3) zum Verbringen der Schiene in der Einrichtung, mindestens einem Positioniermittel (4), mit jeweils einem Becken (5) bzw. Trog mit Kühlmittel sowie einem Kühlbett (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulationsgreifer (3) aus einer Vielzahl von gleichgeformten, fluchtenden und bewegungsgleich betätigbaren Zangen (30) gebildet ist, die Greifarme (31, 31') aufweisen, die jeweils mit Zentrierteilen (312, 312') für ein axiales Ausrichten des Kopfes (12) der Schiene und mit Greifteilen (311, 311') für ein querschnittsfluchtendes Halten des Schienenfußes (11) ausgeformt sind und derart eine maßgenaue Einbringung der Schiene (1) im Positioniermittel (4) und eine Festlegung derselben in diesem ermöglicht ist.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulationsgreifer (3) mit mehr als zwei Zangen (30) je 10m Beckenlänge gebildet ist.
- Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zangen (30) mit jeweils einem gleichartig bewegbaren bzw. anstellbaren Greifarm (31, 31') gebildet sind.
- Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulationsgreifer (3) und die zugehörigen Verbringungsmittel beabstandet mit mehr als der größten Schienenhöhe über dem Rollgang (2) querbewegbar und die Greifarme (31, 31') der Zangen (30) teilweise zwischen die Rollen des Rollganges (2) zum Aufnehmen der Schiene (1) vertikal absenkbar sind.
Priority Applications (11)
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Opponent name: DANIELI & C. OFFICINE MECCANICHE SPA Effective date: 20130123 |
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