LV11192B - Heat-treatment method for rails - Google Patents

Description

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Verfahren zum warmebehandeln von Schienen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum warmebehan-deln von Schienen, insbesondere des Schienenkopfes, bei welchem in einem einen synthetischen Kiihlmittelzusatz enthal-tenden Kūhlmittel ausgehend von Temperaturen ūber 720°C gekūhlt wird.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist beispielsweise der EP-PS 88 746 zu entnehmen. Bei diesem bekannten Verfahren werden synthetische Kūhlmittelzusātze im AusmaS von 20 bis 50 Gew.-%, und im besonderen Polyglykole, eingesetzt, wobei der synthetische Kiihlmittelzusatz in erster Linie eine Ver-gleichmāSigung der Abkuhlungsbedingungen bei Einhaltung einer verringerten Abkūhlungsgeschwindigkeit gewahrleistet. Synthe-tische Abschreckmittel werden ūblicherweise in der Technik angewandt, wo die Einhaltung einer minimalen Abkiihlungsge-schwindigkeit zur Einstellung eines martensitischen Gefūges gefordert wird. ziel einer derartigen Hārtung ist es, den maximalen Querschnitt durchzuhārten, und bei Gegenstanden, welche unterschiedliche Querschnitte aufweisen, gilt natur-gemāS, daS auch die Bereiche mit kleineren Querschnitten voll-stāndig durchgehārtet werden. Bei derartigen Anwendungen kann das Werkstuck bis zum Temperaturausgleich im Bad bzw. Hārtebad belassen werden.

Bei der Verwendung synthetischer Abschreckmittel im Zusammen-hang mit der Wārmebehandlung von Schienen ist dabei eine Auf-hartung des Schienensteges keineswegs wūnschenswert. Darūber hinaus wird ein Feinperlitisieren angestrebt und bei einem derartigen Feinperlitisieren ist die Einhaltung einer maxi-malen Abkūhlungsgeschwindigkeit erforderlich. Wenn aber, wie beim bekannten Verfahren, die optimale Abkūhlungsgeschwindig-keit im Schienenkopf eingestellt wird, welche ein fein-perlitisches Gefiige ohne Martensit und Perlit ermOglicht, wiirde dies bedeuten, daS die Abkūhlungsgeschwindigkeit fur den 2 wesentlich dūnneren Schienensteg bereits wesentlich zu hoch ist.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem die optimalen Abkūh-lungsgeschwindigkeiten fūr den Schienenkopf eingehalten werden kOnnen und gleichzeitig verhindert wird, daS eine unerwūnschte Aufhārtung des wesentlich dūnneren Steges erfolgt. Zur Lbsung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemāSe Verfahren im wesentlichen darin, daS die Behandlung durch Eintauchen in das Kūhlmittel solange vorgenommen wird, bis sich nach dem Ziehen der eingetauchten Bereiche eine Oberflāchentemperatur zwischen 450°C und 550°C ohne Temperaturausgleich ūber den gesamten Querschnitt ergibt. Dadurch, daS das Ziehen zu einem Zeitpunkt vorgenommen wird, bei welchem die eingetauchten Bereiche eine Oberflāchentemperatur zwischen 450 und 550°C ohne Temperaturausgleich ūber den gesamten Querschnitt erreicht haben, wird sichergestellt, daS das Ziehen frUhzeitig genug ist, um die Ausbildung eines Hārtegefūges im Steg mit Sicherheit auszu-schlieSen. Wenn nāmlich der Temperaturausgleich abgewartet wūrde, kāme es mit Sicherheit zu einer unerv/ūnschten Auf-hārtung im Steg, wobei die erfindungsgemāfie MaSnahme als Kriterium fūr die Rechtzeitigkeit des Ziehens, die Erzielung einer Oberflāchentemperatur zwischen 450 und 550°C anzusetzen, hier gemeinsam mit dem Umstand, daS ein synthetischer Kūhlmittelzusatz eingesetzt wird, dažu fūhrt, daS die Abkūh-lungsgeschwindigkeit im Kopf niedrig genug ist, um im Steg eine Aufhārtung mit Sicherheit zu vermeiden. Gleichzeitig wird aber durch die Verwendung eines synthetischen Kūhlmittel-zusatzes zwar eine Verringerung der Abkūhlgeschwindigkeit aber auch eine hinreichend hohe Abkūhlgeschwindigkeit sichergestellt, welche die Ausbildung eines hochfesten, fein-perlitischen Gefūges im Schienenkopf gewāhrleistet. Mit Vor-teil wird hiebei das erfindungsgemāSe Verfahren so durchge-fūhrt, daS dem Kūhlmittel synthetische Zusātze, wie z.B. Glykole oder Polyglykole, in einem Ausma6 zugesetzt werden, welches bei einer Badtemperatur zwischen 35-55°C den Ūbergang - 3 - LV 11192 vom Filmsieden in die Kochphase bei einer Oberflāchentempera-tur von ca. 500°C aufweist und sich daraus der gewūnschte Zeitpunkt fūr das ziehen der Schienen ergibt. Insbesondere durch den Einsatz von synthetischen Zusātzen, vorzugsweise von Glykolen und Polyglykolen, in einem AusmaS, welches sicher-stellt, daS der korrekte Zeitpunkt fūr das Ziehen der Schiene durch ein Sieden des Bades angezeigt wird, wird sicher-gestellt, daS gleichbleibende und optimale Ergebnisse sowohl fūr den Schienenkopf als auch fūr den Steg gewāhrleistet sind. Wenn nāmlich an der Oberflāche der Schiene bei entsprechender Wahl des Anteiles an synthetischen Zusātzen der Kochpunkt ein-setzt, sind die tiefer liegenden Bereiche mit Sicherheit noch nicht in Perlit umgewandelt. Bis zum Erreichen des Kochpunktes erfolgt ein relativ langsameres Abkūhlen gegen einem Abkūhlen in einem Bad ohne die synthetischen Kūhlmittelzusātze. Erst ab Erreichen der Kochphase steigt die Abkūhlgeschwindigkeit rasch an, so daS der Kochpunkt eine relativ charakteristische Grenze fūr den Ūbergang von relativ langsamer zu relativ rascher Abkūhlung im Bad signalisiert. Bei Erreichen oder knapp nach dem Erreichen des Kochpunktes mu£ das Werkstūck gezogen werden, wenn eine ūbermāSig rasche Abkūhlung vermieden werden soli, und die Einstellung des Filmsiedens in einer Weise, da£ der Kopfbereich der Schiene bis in eine Tiefe von ca. 20 bis 25 mm optimale Perlitbildung erzielen lāSt, fūhrt nach dem Ziehen dažu, daS die tieferliegenden Bereiche in der Folge noch in Perlit umgewandelt werden, wobei umgekehrt dann, wenn das Werkstūck nach Erreichen des Filmsiedens im Bad belassen vmrde, es aufgrund der nunmehr einsetzenden rascheren Abkūhlung zur Ausbildung von Martensit kommen vrtirde. Nach dem Erreichen des Kochpunktes kann die weitere Abkūhlung auSerhalb des Bades entsprechend langsam genug gefūhrt werden, um eine vollstāndige Perlitbildung sicherzustellen, was, wie bereits erwāhnt, nach Erreichen des Kochens durch die wesentlich raschere Abkūhlung im Bad nicht mehr sichergestellt werden kOnnte. Eine derartige raschere Abkūhlungsgeschv/indigkeit im Bad hātte darūber hinaus zur Folge, daS vor allen Dingen der geringere Stegguerschnitt rascher aufgeh&rtet wurde und es 4 doch zu unerwūnschter Martensitbildung kommen wūrde, wodurch die Bruchgefahr naturgemāS erhoht wird.

Wesentlich fūr das erfindungsgemāSe Verfahren ist somit die Verfahrensfūhrung durch Wahl der geeigneten Menge des synthe-tischen Kūhlmittels im Kūhlmittel und die exakte Bestimmung des Zeitpunktes, zu welchem ein Ziehen der eingetauchten Bereiche erfolgen muS, um eine unerwūnschte Aufhārtung anderer Bereiche zu verhindern. Der Anteil der synthetischen Zusātze im Kūhlmittel bestimmt den Zeitpunkt des Ūberganges Filmsieden - Kochphase, wobei die Einstellung der Konstellation so erfolgen muS, daS die Kochphase erst in der letzten Abkūhl-phase vor dem ziehen erreicht wird, um eine gleichmāEige Kūhlung zu sichern. Die eingestellte Konzentration muS hiebei ūber ein entsprechendes Regelsystem laufend - was bei ūblicher Anwendung des Mittels gemāS dem bekannten Stand der Technik nich notwendig ist - konstant gehalten werden, um sicherzu-stellen, da£ auch im Zuge des Verfahrens diese Konzentration, die fūr das Erkennen des rechtzeitigen ziehens wesentlich ist, keinen Schwankungen unterworfen ist. Analoges gilt fūr die Badtemperatur.

Die Badumwālzung muS entgegen dem bekannten Stand der Technik konstant gehalten werden. Bezūglich der AnstrOmgeschv/indigkeit des Mediums auf das abzukūhlende Walzgut bzw. die Schiene ist festzuhalten, daS diese im gegenstāndlichen Fall ūber die gesamte Lānge des Walzgutes bzw. der Schiene und ūber die gesamte Dauer der Wārmebehandlung mčglichst konstant sein muS. Denn bei den bekannten Verfahren fūr das Hārten, wo aus dem austenitischen Gefūgezustand voll getaucht wird, genūgt es, nur eine untere Grenze dieses Parameters einzuhalten, um den Hārteeffekt zu erhalten. Das erfindungsgemaSe Verfahren dagegen betrifft eine fūr das partielle Tauchen optimale Kombination zwischen Tauchtemperatur und Tauchzeit, wobei die Schiene am Ende der Abkūhlung eine Oberflāchentemperatur zwischen 450 bis 550°C aufweist, wobei es zu keinem Tempera-turausgleich ūber den gesamten Querschnitt kommt. - 5 - LV 11192 Wāhrend des partiellen Tauchens der Schienen und des Ein-tauchens des Schienenkopfes kann so vorgegangen werden, dafi der SchienenfuS mit PreEluft und/oder einem Wasser-Luftgemisch gekūhlt wird. Mit Vorteil wird das erfindungsgemāSe Verfahren auf einen Stahl mit der Richtanalyse 0,65-0,85 % C, 0,01 -1,2 % Si, 0,5-3,5 % Mn, 0,01 - 1,0 % Cr, Rest Fe und ūbliche Verunreinigungen angewendet.

Die Wahl der korrekten Konzentration fūr den synthetischen Kūhlmittelzusatz und die MaSnahme, das Ziehen zu einem defi-nierten Zeitpunkt, nāmlich dem ūbergang vom Filmsieden in die Kochphase vorzunehmen, ergibt insgesamt auch bei unterschied-lichen Schienenprofilen jeweils optimale Ergebnisse in bezug auf die Gefugeausbildung nach der Wārmebehandlung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausfūhrungsbei-spieles des erfindungsgemāSen Verfahrens nāher erlāutert, wobei in der Zeichnung die mit dem erfindungsgemāSen Verfahren zum Wārmebehandeln erzielbaren Hārtewerte nāher dargestellt sind. In dieser zeigen Fig.l einen Schnitt durch eine gemāS dem erfindungsgemāSen Verfahren behandelte Schiene, wobei die Hārteverteilung HB fūr unterschiedliche Zonen dargestellt ist; und Fig.2 ein Diagramm der Hārteverteilung in Abhāngigke.it vom Abstand von der Fahrflāchenmitte aus in Richtung Schienensteg.

Bei der Durchfūhrung eines Verfahrens zur Vīārmebehandlung von Schienen, insbesondere des Schienenkopfes, werden beispiels-weise folgende Parameter eingehalten. Die Schiene bzw. der Schienenkopf werden mit einer Temperatur von 820°C in ein einen synthetischen Kūhlmittelzusatz enthaltendes Kūhlmittel getaucht, wobei die Tauchtiefe des Kopfes etwa 37 mm betrāgt. Bei einer Badtemperatur von 50°C und einer gewāhlten Badkon-zentration von 35% ergibt sich nach einer Tauchzeit von 150 s eine Oberflāchen- bzw. Rūckwārmtemperatur von 505°C, wobei diese Oberflāchentemperatur erhalten bzw. das Ziehen der ein-getauchten Bereiche zu einem Zeitpunkt vorgenommen wird, ohne 6 da& ein Temperaturausgleich ūber den gesamten Schienen- bzw. Kopfquerschnitt erfolgte.

Die mit einem derartigen Verfahren erzielbare Hārteverteilung ist fūr ein Schienenprofil UIC 60 in Fig.l dargestellt, wobei fūr unterschiedliche Bereiche die Hārteverteilung HB angegeben ist. Es ergibt sich deutlich, daS der Schienenkopf entspre-chend hOhere Hārtewerte als der Schienensteg und der Schienen-fuS aufweist.

In dem in Fig.2 dargestellten Diagramm ist in Abhāngigkeit vom Abstand von der Fahrflāchenmitte in Millimetern die mit dem Verfahren zum Wārmebehandeln von Schienen erzielbare Hārteverteilung HB 30 dargestellt.

Insgesamt ergibt sich, daS durch die Tatsache, daS das Ziehen des eingetauchten Werkstuckes bzw. des Schienenkopfes vor dem Zeitpunkt erfolgt, bevor der gesamte Querschnitt-temperaturausgleich erfolgte, ein unerwūnschtes Hārten des Steges mit Sicherheit vermieden wird, wāhrend der Schienenkopf die gewūnschte Hārte bzw. Hārteverteilung aufweist. - 7 - LV 11192

Patentanspriiche: 1. Verfahren zum Wārmebehandeln von Schienen, insbesondere des Schienenkopfes, bei welchem in einem einen synthetischen Kilhl-mittelzusatz enthaltenden Kūhlmittel ausgehend von Tempera-turen ūber 720°C gekūhlt wird, dadurch gekennzeichnet, daS die Behandlung durch Eintauchen in das Kūhlmittel solange vorge-nommen wird, bis sich nach dem ziehen der eingetauchten Bereiche eine Oberflāchentemperatur zwischen 450°C und 550°C ohne Temperaturausgleich ūber den gesamten Querschnitt ergibt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS dem Kūhlmittel synthetische Zusātze, wie z.B. Glykole oder Poly-glykole, in einem AusmaS zugesetzt werden, welches bei einer Badtemperatur zwischen 35-55°C den Ūbergang vom Filmsieden in die Kochphase bei einer Oberflāchentemperatur zwischen 450 bis 550°C aufweist und sich daraus der gevriinschte Zeitpunkt fiir das Ziehen der Schiene ergibt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daS der SchienenfuS mit PreSluft und/oder einem Wasser-Luftge-misch gekūhlt wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprūche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daS ein Stahl mit der Richtanalyse 0,65-0,85 % C, 0,01 - 1,2 % Si, 0,5-3,5 % Mn, 0,01 - 1,0 % Cr, Rest Fe und ūbliche Verunreinigungen der Wārmebehandlung unterworfen wird. - 8 - LV 11192

Zusammenfassung:

Verfahren zum warmebehandeln von Schienen

Bei einem Verfahren zum Wārmebehandeln von Schienen, insbeson-dere des Schienenkopfes, bei welchem in einem einen synthe-tischen Kūhlmittelzusatz enthaltenden Kūhlmittel ausgehend von Temperaturen ūber 720°C gekūhlt wird, wird die Behandlung durch Eintauchen in das Kūhlmittel solange vorgenommen, bis sich nach dem Ziehen der eingetauchten Bereiche eine Ober-flāchentemperatur zwischen 450°C und 550°C ohne Temperatur-ausgleich ūber den gesamten Querschnitt ergibt, um bei Ein-haltung optimaler Abkūhlgeschwindigkeiten fūr den Schienenkopf ein Aufhārten des Schienensteges zu vermeiden.

Claims (4)

1. LV 11192 IZGUDROJUMA FORMULA 1. Sliežu termiskās apstrādes paņēmiens, īpaši sliežu galvas apstrādei, saskaņā ar kuru kādā sintētisku dzesēšanas piedevu saturošā dzesēšanas aģentā notiek atlaidināšana sākot no 720°C, atšķiras ar to, ka apstrāde, iegremdējot sliedes dzesēšanas aģentā, ilgst līdz tam, kamēr virsmas temperatūra pa visu šķērsgriezumu pēc iegremdēto daļu izvilkšanas izlīdzinās un ir vienāda robežās no 450°C līdz 550°C.
2. 2. Paņēmiens saskaņā ar 1.p., kas atšķiras ar to, ka dzesēšanas aģentam tiek pievienotas sintētiskas piedevas, piemēram, glikoli vai poliglikoli, tādā daudzumā, ka iegremdēšanas vannas temperatūrai sasniedzot 35°C līdz 55°C robežas tiek nodrošināta pāreja no lokālās viršanas uz verdošo fāzi pie virsmas temperatūras starp 450°C līdz 550°C, no kā arī izriet vēlamais sliežu izvilkšanas brīdis.
3. 3. Paņēmiens saskaņā ar 1. vai 2. p., kas atšķiras ar to, ka sliežu pamatne tiek atlaidināta ar saspiestu gaisu un/vai ūdens un gaisa maisījumu.
4. 4. Paņēmiens saskaņā ar vienu no 1. līdz 3. p., kas atšķiras ar to, ka tērauds, kura analītiskais sastāvs orientējoši 0,65-0,85% C, 0,01-1,2% Si, 0,5-3,5% Mn, 0,01-1,0%Cr, pārējais - Fe un dažādi parastie termiskās apstrādes piemaisījumi.