PL79264B1 - - Google Patents

Description

Sposób cieplnej obróbki szyn Przedmiotem wynalazku jest sposób cieplnej obróbki szyn kolejowych majacy na celu polep¬ szenie ich wlasciwosci mechanicznych. Stanowi on ulepszenie sposobu obróbki cieplnej objetego fran¬ cuskim patentem nr 1 458 157.Sposób taki polega na zanurzeniu szyny jeszcze goracej po wyjsciu z walcarki w osrodku ochla¬ dzajacym utrzymywanym w stalej temperaturze tak, aby stal przeszla przez przemiane izotermicz- na, najlepiej bainityczna.W sposobie wedlug wymienionego patentu sto¬ suje sie jako kapiel ochladzajaca najlepiej uplyn¬ niony proszek utrzymywany w stalej temperatu¬ rze. Do takiej kapieli szyne wprowadza sie usta¬ wiona glówka na dól a jej stopa znajduje sie u góry, przy czym plaska powierzchnia stopy zaj¬ muje polozenie poziome. Po przetrzymaniu szyny w kapieli w ciagu czasu potrzebnego na dojscie do skutku calkowitej przemiany bainitycznej, szy¬ na zostaje ochlodzona w powietrzu otoczenia.W wymienionym zgloszeniu opisano równiez szereg urzadzen do wykonywania opisanego spo¬ sobu. Jedno z tych urzadzen sklada sie w szcze¬ gólnosci z przyrzadu zawierajacego kapiel z cie¬ klego powietrza, do której szyne zanurza sie 25 scisle na czas potrzebny do uzyskania jednorod¬ nej temperatury, po czym szyne umieszcza sie w piecu, w którym jest ona utrzymywana w sta¬ lej temperaturze tak dlugo, az zostanie dokonana calkowita przemiana izotermiczna. 30 10 15 20 Wedlug jednej z cech znamiennych wynalazku proces obróbki cieplnej, jakiej poddaje sie szyne po wyjsciu jej z walcarki jest rozlozony na dwa etapy. Najpierw zanurza sie szyne na czas ogra¬ niczony w osrodku z uplynnionego proszku o tem¬ peraturze nizszej niz temperatura przemiany bai¬ nitycznej, a to w celu osiagniecia szybszego ochlo¬ dzenia szyny i unikniecia zapoczatkowania sie w niej przemiany perlitycznej; nastepnie przenosi sie szyne do innego osrodka utrzymywanego w tem¬ peraturze wyzszej, niz temperatura osrodka wspomnianego wyzej w celu zapewnienia równo¬ miernego rozkladu temperatury w szynie i doko¬ nania przemiany bainitycznej.Wymieniony drugi osrodek moze stanowic badz to kapiel z uplynnionego proszku, badz tez pale¬ nisko pieca, a mozna tez zastosowac kolejno naj¬ pierw kapiel z uplynnionego proszku w celu uzy¬ skania jednorodnosci temperatury, a nastepnie piec dla dokonania przemiany izotermicznej.Temperatura Tt pierwszego osrodka hartujacego, stanowiacego kapiel z uplynnionego proszku, moze byc równa lub wyzsza od temperatury Ms odpo¬ wiadajacej poczatkowi przemiany martenzytycznej stali tak, aby nie zachodzilo ryzyko tworzenia sie martenzytu, przy czym czas pobytu szyny w tej kapieli nie odgrywa roli zasadniczej. Wymieniona temperatura moze byc na przyklad rzedu 170°C.Temperatura natomiast, w której nastepnie zostaje przeprowadzona izotermiczna przemiana bainitycz- 792643 79264 4 na jest rzedu 380—460°C; mozna ja dobrac tak, aby odpowiadala najwiekszej predkosci przemiany izotermicznej, na przyklad w wysokosci 420°C.W mysl dalszego udoskonalenia, po dokonaniu w szynie izotermicznej przemiany bainitycznej, najkorzystniej w temperaturze, w której taka przemiana dokonuje sie najszybciej, na przyklad w temperaturze 420°C, ogrzewa sie szyne do tem¬ peratury wyzszej, w celu dokonania pewnego zmiekczenia stali i osiagniecia przez to lepszego kompromisu miedzy twardoscia szyny a brakiem kruchosci takowej.Temperatura T3 do jakiej zostaje rozgrzana szy¬ na po izotermicznej przemianie bainitycznej za- wjgraL sie joa ogól w granicach 440 i 550°C, na p^cyklad ^yriosi, 48p°C. Kolejny ten zabieg obniza jwprawdizie nieco twardosc szyny, lecz za to popra¬ wia jej wydluzenie przy próbie na rozerwanie, jej ^prezystósc" oraz wytrzymalosc udarowa. Jest to wiec odpuszczenie po izotermicznej przemianie bainitycznej, lecz dokonane w ramach jednej ope¬ racji, bez dokonywania w miedzyczasie oziebienia pozwala to zaoszczedzic zarówno czas jak i ka¬ lorie.Wedlug innej postaci wykonania wynalazku, mozna poprawic stosunek wlasciwosci ochladzajace kapieli proszkowej w stanie uplynnionym, do wlasciwosci kapieli uspokojonej w celu wyrówno¬ wazenia procesów ochladzania glówki i stopy szy¬ ny, a to przez zastosowanie w tym celu kapieli ze sproszkowanych metali, na przyklad chromu; materialy te maja ponadto te zalete, ze zapew¬ niaja szybsze chlodzenie szyny.Za pomoca wymienionych sproszkowanych me¬ tali mozna osiagnac równowage miedzy procesem chlodzenia glówki szyny zanurzonej w kapieli uplynnionej, a chlodzeniem stopy otoczonej strefy przechodzaca w stan stagnacji, co pozwala na unikniecie odksztalcenia sie szyn.Na rynku przedstawiono tytulem przykladu wy¬ kresy ilustrujace przebieg procesu obróbki szyn, przy czym fig. 1 przedstawia wykres przebiegu chlodzenia powierzchni szyny w funkcji czasu, a fig. 2 — wykres temperatury wewnatrz szyny i na jej powierzchni.Szyna wychodzaca z walcarki ogrzana do tem¬ peratury okolo 900°C zostaje zanurzona, najlepiej glówka na dól i przy poziomo ustawionej stopie, w kapieli hartowniczej z proszku o temperaturze 150—300°C, jak to pokazuje odcinek LPFj na osi odcietych. W danym przykladzie temperatura ta wynosi okolo 170°C. Ochlodzenie szyny ma prze¬ bieg stosunkowo szybki, wykluczajacy niebezpie¬ czenstwo tworzenia sie martenzytu.Nastepnie szyne zanurza sie, najlepiej w takim samym polozeniu jak poprzednio w drugiej kapieli z uplynnionego proszku, zaznaczonej na rysunku odcinkiem LPF2 i utrzymywanej w optymalnej temperaturze przemiany, która to temperatura zawarta jest w granicach 380—450°C, w danym przykladzie 420°C. W trakcie tej drugiej fazy obróbki w kapieli z proszku umozliwia szybkie osiagniecie homogenizacji struktury szyny w opty¬ malnej temperaturze przemiany.Po tym zabiegu szyna jest utrzymywana w spo¬ sób jednorodny w najkorzystniejszej temperatu¬ rze przemiany, w danym przykladzie w tempera¬ turze 420°C, na przyklad w odpowiednio dobranym piecu. W trakcie tej trzeciej fazy, zaznaczonej na 5 rysunku odcinkiem F, zostaje dokonana szybka, jednorodna i calkowita przemiana izotermiczna.Wreszcie szyna zostaje poddana naturalnemu ochlodzeniu w powietrzu otoczenia.Wykres na fig. 2 zawiera krzywe temperatury wewnatrz i na powierzchni szyn w przypadku obróbki cieplnej takiej samej szyny jak stosowana wedlug fig. 1, z ta róznica, ze po przetrzymaniu szyny w czasie F w stanie jednorodnym w opty¬ malnej temperaturze przemiany, nastepuje pod¬ grzanie jej do temperatury nieco wyzszej, zawar¬ tej w granicach 420 do 550°C, w danym przykla¬ dzie w temperaturze okolo 480°C i przetrzymanie jej w tej temperaturze w ciagu czasu zaznaczo¬ nego na rysunku w postaci odcinka F'. Te dodat¬ kowa faze obróbki mozna zrealizowac za pomoca drugiego pieca. Tym sposobem szyna zostaje pod¬ dana odpuszczeniu zapewniajacemu najlepszy kom¬ promis miedzy twardoscia a brakiem kruchosci. Po takim podgrzaniu szyna zostaje poddana natural¬ nemu ochlodzeniu w spokojnym powietrzu.Jako pierwsza kapiel proszkowa, hartujaca w czasie okreslonym odcinkiem LPFj mozna z ko¬ rzyscia zastosowac proszek metalowy, na przyklad chrom, który pozwala na szybsze i lepiej wyrów- nowazone miedzy glówka a stopa ochlodzenie szyny.Jest rzecza oczywista, ze sposób wedlug wyna¬ lazku moze obejmowac liczne odmiany, nie prze¬ kraczajac zakresu wynalazku. W szczególnosci od¬ miany te moga byc kombinowane z róznymi szczególami opisanymi w polskim patencie wymie¬ nionym wyzej. Potrzebne do zastosowania sposobu wedlug wynalazku urzadzenia mozna latwo zapro¬ jektowac na bazie urzadzen opisanych w tym pa¬ tencie. PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób obróbki termicznej szyn, polegajacy na zanurzeniu szyny jeszcze goracej po opuszcze¬ niu walcarki w kapieli z proszku utrzymywanej w stalej temperaturze, znamienny tym, ze tempe¬ rature uplynnionego sproszkowanego osrodka, w którym zanurza sie szyne po opuszczeniu przez nia walcarki, utrzymuje sie na poziomie nizszym od temperatury przemiany bainitycznej, a wyz¬ szym lub równym temperaturze poczatku prze¬ miany martenzytycznej stali, temperatura utrzy¬ muje sie miedzy 150 a 300°C tak, aby nastapilo aktywne ochlodzenie szyny bez niebezpieczenstwa tworzenia sie martenzytu.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie temperature sproszkowanego osrodka hartujacego okolo 170°C.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze stosuje sie jako sproszkowany osrodek hartu¬ jacy sproszkowany metal, na przyklad sproszko¬ wany chrom.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze szyne, po jej zahartowaniu w sproszkowanym 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6079284 osrodku izotermicznym, wprowadza sie do innego osrodka o optymalnej temperaturze przemiany, wynoszacej 380—450°C.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze stosuje sie temperature drugiego osrodka rzedu 420°C.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 4 i 5, znamienny tym, ze jako drugi osrodek hartujacy stosuje sie kapiel z uplynnionego proszku albo palenisko pieca.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1—6, znamienny tym, ze w dalszym ciagu operacji szyne utrzymuje sie 10 6 w sposób jednorodny w optymalnej temperaturze przemiany.
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 1—6, znamienny tym, ze po izotermicznej przemianie bainitycznej szyne rozgrzewa sie do temperatury zawartej miedzy 420 a 550°C w celu jej odpuszczenia.
9. 9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze stosuje sie temperature odpuszczania rzedu 480°C.
10. 10. Sposób wedlug zastrz. 1—9, znamienny tym, ze po obróbce cieplnej szyne ochladza sie w spo¬ sób naturalny w powietrzu otoczenia. 900 420 170 ««— LPFr~-«—LPF2—x F-—- PL