PL130049B2 - Method of rolling of rails - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób walcowania szyn, ze stali perlitycznej, umozliwiajacy uzyskiwanie w szynach gotowych, wytrzymalosci powyzej 1080MPa z równoczesnym zapewnie¬ niem optymalnych pozostalych wlasnosci mechanicznych stali, istotnych z punktu widzenia eksp¬ loatacji szyn.Znane dotychczas sposoby walcowania szyn, dotycza glównie metod uzyskiwania ich wlasci¬ wego ksztaltu geometrycznego. Natomiast dla uzyskania pozadanej wytrzymalosci szyn, stoso¬ wane sa sklady chemiczne z okreslonymi wagowymi zawartosciami skladników stopowych.Takie sposoby walcowania szyn, oraz uzyskiwania pozadanych wlasnosci mechanicznych szyn, nie daja powiazania, pomiedzy procesem zmierzajacym do uzyskania zadanego ksztaltu gemometrycznego a procesem zmierzajacym do uzyskania odpowiednich wlanosci mechanicznych stali dla szyn gotowych, prowadza one do wytwarzania szyn, o niskich lub nieakceptowanych parametrach jakosciowych.Znany sposób walcownia szyn okresla metode kalibrowania walców roboczych, tojest ksztal¬ towania bruzd wykrojów walców roboczych, poczawszy od przepustów rozcinajacych, na przepu¬ stach gotowych konczac. W metodzie tej, walcowanie przebiega wylacznie pomiedzy dwoma walcami. Wielkosc stosowanych gniotów nie jest okreslona.W innym znanym sposobie, walcowanie szyn w przepustach koncowych, odbywa sie z wykorzystaniem walcarki lub walcarek uniwersalnych, to jest walcarek czterowalcowych w któ¬ rych dwa walce, zwykle poziome sa napedzane, zas pozostale dwa walce sa nienapedzane.Dla uzyskania w szynach gotowych wytrzymalosci powyzej 1080 MPa, stosowane sa stale weglowe z dodatkiem takich pierwiastków stopowychjak: mangan, chrom, krzem, lub tez mangan, chrom, molibden. Stosowane sa równiez stale weglowe na szyny o dodatkach pierwiastków stopowych jak poprzednio, lecz z mikrododatkami takich pierwiastków jak niob, wanad lub tytan.Wymienione stale, ze wzgledu na sklad chemiczny, zapewniaja uzyskiwanie wytrzymalosci powyzej 1080 MPa jedynie w pewnych scisle okreslonych warunkach technologiczno-produkcyj-2 130 049 nych. Praktycznie, uzyskiwane wlasnosci wytrzymalosciowe dla wymienionych stali zmieniaja sie w znacznym zakresie w zaleznosci od czynników technologicznych. Decydujace znaczenie ma tutaj masa wytopu, sposób wytwarzania stali, to jest piec martenowski, konwertor tlenowy lub piec elektryczny, jak równiez masa wlewka i sposób odlewania wlewków oraz stosowany system obróbki pozapiecowej stali cieklej.Na przyklad, dla wytopów: o malej masie, wytwarzaniu stali w konwentorze tlenowym, argonowaniu i odgazowywaniu prózniowym stali cieklej, z równoczesnym odlewaniem wlewków o malej masie, szczególnie od dolu tak zwanym systemem syfonowym, dla wyzej wymienionych skladów chemicznych mozna uzyskac stale na szyny o wytrzymalosci powyzej 1080 MPa. Jednak równiez i w takim przypadku, pomimo stabilizacji uzyskiwanej wytrzymalosci, pozostale parame¬ try wlasnosci mechaniczynych, które decyduja w znacznej mierze o jakosci wyrobu gotowegojakim jest szyna, podlegaja znacznym wahaniom, zwykle zbyt duzym, azeby byly akceptowane przez uzytkowników szyn. Z tych tez wzgledów, dla uzyskiwania stali na szyny, o okreslonych wlasnos¬ ciach mechanicznych, nastepuje bardzo uciazliwe zawezenie zasadniczych parametrów technologi¬ cznych wytwarzania stali na szyny, a w szczególnosci udzialów wagowych poszczególnych pierwiastków stopowych.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wyzej wymienionych niedogodnosci, wystepujacych podczas produkcji szyn, szczególnie zas szyn o wytrzymalosci powyzej 1080 MPa.Cel ten osiagnieto przez skojarzenie sposobu walcowania szyn, to jest odpowiedniej tempera¬ tury nagrzewania kesisk, temperatury konca walcowania, fizycznego oddzialywania na stal w procesie walcowania i odpowiedniej szybkosci chlodzenia szyn, po ich odwalcowaniu z odpowied¬ nim skladem chemicznym stali, wyrazonym przez udzialy wagowe poszczególnych pierwiastków stopowych. W wyniku tego, w powstalej strukturze perlitycznej, kolonie perlitu i odleglosci miedzy plytkowe osiagaja odpowiednia, okreslona wielkosc. Optymalny zespól wlasnosci mechanicznych stali na szyny uzyska sie wówczas, jezeli cieciwa kolonii perlitu miesci sie w granicach 5 pm do 7 /xm a odleglosci miedzyplytkowe mieszaja sie w granicach 0,2/im do 0,3 fxm. Taka postac perlitu, zezwala na optymalne wykorzystanie jego wlasnosci mechanicznych, zpunktu widzenia eksploata¬ cji szyn kolejnych. Mianowicie, wykorzystujac praktycznie górna wytrzymalosc na rozerwanie dla perlitu, wynoszaca okolo 1200 MPa, zapewnia sie równoczesnie odpowieni poziom takich wlas¬ nosci mechanicznych jak: wydluzenie, przewezenie i udarnosc.Przedstawiona postac struktury najlatwiej uzyskac, jezeli stal na szyny zawiera wagowo 0,65 — 0,75% C, 0,80—1,10% Mn, 0,45 — 0,65% Si,0,80— 1,00 Cr, 0,08 — 0,12 V, 0,02 — 0,06% Al, maksimum 0,03% S, maksimum 0,03% P reszta zelazo i nieuniknione zanieczyszenia, lub tez gdy zawiera wagowo: 0,65 — 0,75% C, 1,20—1,40% Mn, 0,45 — 0,65% Si, 0,90—1,00% Cr, 0,03 —0,06%Nb, 0,02 — 0,06% Al, maksimum 0,03%) S, maksimum 0,03%? P reszta zelaza i nieuniknione zanieczyszczenia, przy nastepujacych parametrach technologii walcowania: tempera¬ tura nagrzania kesisk 1403 — 1423 K, temperatura konca walcowania 1233 — 1253 K, gniot sredni w klatce gotowej 8 —15%, chlodzenie na chlodni szyn po ich odwalcowaniu z temperatury 1000—1100K do temperatury 850 K, biorac jako temperature reprezentatywna, temperature szyjki szyny, w czasie niekrótszym niz 100 sekund. Chlodzenie z temperatury 850 K do temperatury otoczenia w czasie dowolnym.Przyklad wykonania wynalazku. W sposobie walcowania szyn, w którym stal na szyny zawiera wagowo 0,66% C, 1,27% Mn, 0,49% Si,0,90% Cr, 0,03% Nb, 0,06% Al,0,022% S,0,022% Preszta zelazo i nieunkinione zanieczyszczenia, przy temperaturze kesisk 1421 K, temperaturze konca walcowania 1252 K, i chlodzeniu na chlodni z temperatury 1050 K do temperatury 850 K, bazujac na pomiarze szyjki szyny, w czasie 450 sekund, oraz stosowanym gniocie w przepuscie gotowym wynoszacym dla wszystkich czesci skladowych profilu szyny 9,4%, uzyskano strukture perlityczna o sredniej cieciwie kolonii perlitu 5,88 ±0,58/xm, i odleglosciach miedzyplytkowych 0,25 ±0,01 /xm. W konsekwencji wlasnosci mechaniczne stali na szyny okreslone na podstawie próbek pobranych z szyn gotowych wynosily odpowiednio: Rm= 1150 MPa, As = 9,9%, Z=18,7%, DVMF = 42,8J, próba kafarowa —pozytywna.130049 3 Zastrzezenie patentowe Sposób walcowania szyn ze stali perlitycznej korzystnie zawierajacej wagowo 0,65 — 0,75% C, 0,80— 1,10% Mn, 0,45 — 0,65% Si, 0,80— 1,00% Cr, 0,08—0,12% V, 0,02 — 0,06% Al, maksi¬ mum 0,03% S, maksimum 0,03% P, reszta zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia lub tez zawieraja¬ cej wagowo 0,65%—0,75% C, 1,20 — 1,40% Mn, 0,45 — 0,65% Si, 0,90 — 1,00% Cr, 0,05 — 0,06% Nb, 0,02 — 0,06% Al, maksimum 0,03% S, maksimum 0,03% P, reszta zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, znamienny tym, ze dla uzyskania sredniej cieciwy kolonii perlitu w granicach 5 firn do 7 /xm i odleglosci miedzyplytkowych mieszczacych sie w granicach 0,2 /zm do 0,3 /im okreslonych na podstawie próbki pobranej z szyn gotowych, kesisko przed walcowaniem doprowa¬ dza sie do temperatury 1403—1423 K a temperature jego konca walcowania utrzymuje sie w granicach 1233— 1253 K przy gniocie w przepuscie gotowym wynoszacym dla wszystkich czesci skladowych profilu szyny 8— 15% przy czym czas chlodzenia szyn na chlodni po ich odwalcowa- niu z temperatury 1000— 1100 K do temperatury 850 K wynosi nie mniej niz 100 sekund. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób walcowania szyn ze stali perlitycznej korzystnie zawierajacej wagowo 0,65 — 0,75% C, 0,80— 1,10% Mn, 0,45 — 0,65% Si, 0,80— 1,00% Cr, 0,08—0,12% V, 0,02 — 0,06% Al, maksi¬ mum 0,03% S, maksimum 0,03% P, reszta zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia lub tez zawieraja¬ cej wagowo 0,65%—0,75% C, 1,20 — 1,40% Mn, 0,45 — 0,65% Si, 0,90 — 1,00% Cr, 0,05 — 0,06% Nb, 0,02 — 0,06% Al, maksimum 0,03% S, maksimum 0,03% P, reszta zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, znamienny tym, ze dla uzyskania sredniej cieciwy kolonii perlitu w granicach 5 firn do 7 /xm i odleglosci miedzyplytkowych mieszczacych sie w granicach 0,2 /zm do 0,3 /im okreslonych na podstawie próbki pobranej z szyn gotowych, kesisko przed walcowaniem doprowa¬ dza sie do temperatury 1403—1423 K a temperature jego konca walcowania utrzymuje sie w granicach 1233— 1253 K przy gniocie w przepuscie gotowym wynoszacym dla wszystkich czesci skladowych profilu szyny 8— 15% przy czym czas chlodzenia szyn na chlodni po ich odwalcowa- niu z temperatury 1000— 1100 K do temperatury 850 K wynosi nie mniej niz 100 sekund. PL