RU2133286C1

RU2133286C1 - Method of manufacturing solid wheels

Info

Publication number: RU2133286C1
Application number: RU97108898A
Authority: RU
Inventors: И.П. Сидоров; Б.Ф. Антипов; С.А. Королев; В.А. Тарасова; А.А. Яндимиров; Г.П. Баринова; А.М. Волков
Original assignee: АО "Выксунский металлургический завод"
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular, technology of manufacturing solid wheels. SUBSTANCE: upon completion of hot plastic deformation of wheels, they are subjected to cooling below A_Z1 by 70-320 C, and after holding for temperature equalizing, they are heated to temperature of austenization held at this temperature, thermally hardened and tempered. In this case, tempering operation is combined with isothermal holding operation for at least 3 h; and austenization is carried out at temperature exceeding A_C3 by 40-100 C. EFFECT: reduced power consumption in process of manufacture due to reduced isothermal holding.

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к технологии изготовления цельнокатаных железнодорожных колес. The invention relates to metallurgy, in particular to a technology for the manufacture of solid-rolled railway wheels.

Известен способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес [1], включающий горячую пластическую деформацию, подстуживание после окончания деформации до 350 - 400^oC с последующим подогревом до температуры изотермической выдержки, выдержку при температуре 600 - 650^oC, охлаждение на воздухе до температуры цеха, механическую обработку, закалку и отпуск.A known method for the manufacture of solid-rolled railway wheels [1], including hot plastic deformation, curing after deformation to 350 - 400 ^o C, followed by heating to isothermal holding temperature, holding at a temperature of 600 - 650 ^o C, cooling in air to workshop temperature, mechanical processing, hardening and tempering.

Известен также способ изготовления железнодорожных колес, направленный на снижение флокеночувствительности [2]. Способ включает проведение дополнительно операции после окончания пластической деформации перед изотермической выдержкой. Суть этой операции заключается в следующем: колесо после прокатки охлаждают до 450 - 500^oC, затем нагревают до Aс₃ + /30 - 40^o/ и делают выдержку для обеспечения фазовых превращений и затем охлаждают до температуры изотермической выдержки. Снижение флокеночувствительности достигается за счет перекристаллизации стали, уменьшения размера зерна аустенита, в сравнении с величиной зерна аустенита после прокатки, и повышения подвижности атомарного водорода.There is also known a method of manufacturing railway wheels, aimed at reducing flock sensitivity [2]. The method includes additionally performing operations after the end of plastic deformation before isothermal exposure. The essence of this operation is as follows: after rolling, the wheel is cooled to 450 - 500 ^o C, then it is heated to Ac ₃ + / 30 - 40 ^o / and exposure is done to ensure phase transformations and then it is cooled to the temperature of isothermal exposure. A decrease in flocosensitivity is achieved by recrystallization of steel, a decrease in the size of austenite grain, in comparison with the size of austenite grain after rolling, and an increase in the mobility of atomic hydrogen.

Недостатком технологического процесса по способу [1] является длительность и энергоемкость, вместе с тем промежуточное охлаждение до температуры цеха между операциями изотермической выдержки и нагревом под закалку не обеспечивает непрерывности процесса изотермической выдержки, что не дает полной гарантии отсутствия флокенов. The disadvantage of the technological process according to the method [1] is the duration and energy consumption, however, intermediate cooling to the shop temperature between isothermal holding operations and quenching heating does not ensure the continuity of the isothermal holding process, which does not fully guarantee the absence of flocs.

Недостатком технологии по способу 2 является то, что она предусматривает дополнительную операцию - перекристаллизацию изделия после окончания горячей деформации перед изотермической выдержкой. Число технологических операций по этому варианту технологии увеличивается, кроме того, не обеспечивается непрерывность процесса изотермической выдержки, поскольку после изотермической выдержки изделие охлаждают до температуры цеха. The disadvantage of the technology according to method 2 is that it provides an additional operation - recrystallization of the product after the end of hot deformation before isothermal exposure. The number of technological operations in this technology option is increasing, in addition, the continuity of the isothermal aging process is not ensured, since after isothermal aging the product is cooled to the temperature of the workshop.

В качестве прототипа принят способ изготовления железнодорожных колес на заводе ZDВ в Чехии [3]. После окончания горячей пластической деформации производят изотермическую выдержку в течение 4-х часов при температуре 600^oC, подогрев до температуры закалки, закалку, отпуск и механическую обработку колес.As a prototype adopted a method of manufacturing railway wheels at the factory ZDV in the Czech Republic [3]. After the end of hot plastic deformation, isothermal exposure is carried out for 4 hours at a temperature of 600 ^o C, heated to a hardening temperature, hardening, tempering and machining of the wheels.

Недостатком технологии прототипа является высокая энергоемкость технологического процесса. The disadvantage of the technology of the prototype is the high energy intensity of the process.

Задачей изобретения является создание способа изготовления цельнокатаных железнодорожных колес, обеспечивающего снижение энергоемкости и технологического процесса за счет сокращения продолжительности изотермической выдержки. The objective of the invention is to provide a method for the manufacture of solid-rolled railway wheels, which reduces energy consumption and the process by reducing the duration of isothermal exposure.

Технический результат достигается тем, что после окончания горячей пластической деформации производят охлаждение ниже Ar₁ на 70 - 320^oC и после выдержки для выравнивания температуры осуществляют нагрев до температуры аустенитизации, выдержку при этой температуре, термическое упрочнение и отпуск, причем операцию отпуска совмещают с операцией изотермической выдержки при продолжительности последней не менее 3-х часов, а аустенитизацию производят при температуре выше Ac₃ на 40 - 100^oC. Охлаждение после окончания горячей эластичной деформации ниже Ar₁ на 70 - 320^oC /400 - 650^oC/ позволяет осуществить аустенито-перлитное превращение за минимальное время в условиях промышленного использования способа. Последующий нагрев выше Ac₃ на 40 - 100^oC и выдержка при этой температуре /820 - 880^oC/ позволяют измельчать зерно в процессе превращения перлита в аустенит и подготовить структуру к термоупрочнению. Ограничение температуры нагрева в пределах 820 - 880^oC связано с необходимостью формирования в стали величины аустенитного зерна перед термоупрочнением 7 - 8 баллов.The technical result is achieved by the fact that after the end of the hot plastic deformation, cooling is performed below Ar ₁ by 70 - 320 ^° C and after holding to equalize the temperature, they are heated to the austenitization temperature, holding at this temperature, thermal hardening and tempering, the tempering operation being combined with the operation isothermal hold at least the duration of the last 3 hours, and austenitizing at temperature above Ac ₃ for 40 - 100 ^o C. Cooling after hot deformation or elastic e Ar ₁ 70 - 320 ^o C / 400 - 650 ^o C / allows the austenite-pearlite transformation of the minimum time in conditions of industrial use of the method. Subsequent heating above Ac ₃ at 40 - 100 ^o C and exposure at this temperature / 820 - 880 ^o C / allow you to grind the grain during the conversion of perlite to austenite and prepare the structure for heat hardening. The limitation of the heating temperature in the range of 820 - 880 ^o C is associated with the need to form austenitic grains in the steel before heat hardening 7 - 8 points.

Увеличение продолжительности операции отпуска, совмещенного с изотермической выдержкой, с 2-х до 3-х часов в сочетании с величиной зерна 7 - 8 баллов и непрерывностью процесса изотермической выдержки позволяет достичь остаточного содержания водорода на уровне 2 см³/100 г металла.Increasing the length of leave operations, combined with the isothermal exposure, from 2 to 3 hours in combination with grain size of 7 - 8 points and isothermal hold continuity of the process allows to achieve a residual content of hydrogen at 2 cm ³ / 100g metal.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет сократить число технологических операций за счет совмещения операции изотермической выдержки и отпуска, при этом обеспечивается непрерывность технологического процесса, поскольку изотермическую выдержку осуществляют при нагреве под закалку и продолжают в процессе отпуска, совмещенного с изотермической выдержкой. Thus, the proposed method allows to reduce the number of technological operations by combining the operation of isothermal aging and tempering, while ensuring the continuity of the process, since the isothermal aging is carried out by heating under quenching and continues in the process of tempering combined with isothermal aging.

Для промышленного опробования способа были отобраны слитковые заготовки из мартеновской стали следующего состава: углерод 0,6, марганец 0,72, кремний 0,24. Содержание примесей находилось в пределах ГОСТа 10791-89. Заготовки нагревали до температуры 1250^oC в течение пяти часов, затем деформировали на прессах и колесопрокатном стане. После окончания горячей пластической деформации заготовки охлаждали на операционном конвейере до 420^oC /Ar₁ = 300^oC/ и производили выдержку для выравнивания температуры элементов колеса. Затем колеса нагревали до температуры 840^oC /Ac₃ - 60^oC/ и после выдержки при этой температуре производили прерывистую закалку обода в течение 130 сек. Операцию отпуска совмещали с изотермической выдержкой и производили при температуре 830^oC в течение 3-х часов.For industrial testing of the method, ingot billets of open-hearth steel of the following composition were selected: carbon 0.6, manganese 0.72, silicon 0.24. The impurity content was within the limits of GOST 10791-89. The billets were heated to a temperature of 1250 ^o C for five hours, then deformed on the press and the rolling mill. After the end of the hot plastic deformation, the billets were cooled on an operating conveyor to 420 ^o C / Ar ₁ = 300 ^o C / and held for exposure to equalize the temperature of the wheel elements. Then the wheels were heated to a temperature of 840 ^o C / Ac ₃ - 60 ^o C / and after exposure at this temperature produced intermittent hardening of the rim for 130 seconds. The tempering operation was combined with isothermal aging and carried out at a temperature of 830 ^o C for 3 hours.

Содержание водорода в ободе опытных колес, обработанных по предлагаемому способу, составило 1,5 - 2 см³/100 г металла.The hydrogen content in the experimental wheel rim, treated via the present invention was 1.5 - 2 cm ³ / 100g metal.

Для сравнения по технологии прототипа было изготовлено несколько колес из заготовок с аналогичным химсоставом. Исходное содержание водорода было идентичным, поскольку металл отбирали от одной плавки. Различие в обработке колес по технологии прототипа заключалось в том, что после окончания горячей пластической деформации производили изотермическую выдержку в течение 4-х часов при температуре 600^oC, а продолжительность операции отпуска составляла 2 часа. Величина действительного зерна колес, поступивших на изотермическую выдержку, составила 2 - 3 балла. При такой величине зерна подвижность атомарного водорода значительно ниже, чем по предлагаемому способу, при котором изотермическую выдержку осуществляют при величине действительного зерна 7 - 8 баллов.For comparison, the technology of the prototype was made several wheels from blanks with the same chemical composition. The initial hydrogen content was identical, since the metal was taken from one heat. The difference in the processing of the wheels according to the prototype technology was that after the end of the hot plastic deformation, isothermal exposure was performed for 4 hours at a temperature of 600 ^o C, and the duration of the tempering operation was 2 hours. The value of the actual grain of the wheels received for isothermal exposure was 2 to 3 points. With this grain size, the mobility of atomic hydrogen is much lower than by the proposed method, in which isothermal exposure is carried out at a real grain size of 7-8 points.

Анализ остаточного содержания водорода в колесах, обработанных по технологии прототипа составил 2 - 2,5 см³/100 г металла. Общая продолжительность операций нагрева по технологии прототипа, включая изотермическую выдержку, подогрев до температуры закалки и отпуск составила 7 часов, в то же время, согласно предлагаемому способу, за счет сокращения операции изотермической выдержки перед операцией нагрева под закалку это время составило 4 часа.Analysis of the residual hydrogen content in the RV, treated with the prototype of technology was 2 - 2.5 cm ³ / 100g metal. The total duration of the heating operations using the technology of the prototype, including isothermal aging, heating to the hardening temperature and tempering was 7 hours, at the same time, according to the proposed method, this time was 4 hours due to the reduction of the isothermal aging operation before the heating operation for hardening.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить число технологических операций за счет совмещения операций изотермической выдержки и отпуска при остаточном содержании водорода в стали 1,5 - 2 см³/100 г.Thus, the proposed method reduces the number of technological operations by combining isothermal soaking and tempering operations at a residual content of hydrogen in steel of 1.5 - 2 cm ^3/100 g

Источники информации
1. Технологическая инструкция по производству цельнокатаных колес и центров, ТИ 153К69-95 Выкса 1995 г.Sources of information
1. Technological instruction for the production of solid-rolled wheels and centers, TI 153K69-95 Vyksa 1995

2. Авторское свидетельство СССР N 831820, МКЛ³ Бюллетень N 19, 1981 г.2. USSR Author's Certificate N 831820, MKL ³ Bulletin N 19, 1981

3. Производство железнодорожных колес. Бибик Г.А., Иоффе А.М. Праздников А.В., Староселецкий М.И. М., "Металлургия", 1962, стр. 161 /прототип/. 3. Production of railway wheels. Bibik G.A., Ioffe A.M. Holidays A.V., Staroseletsky M.I. M., "Metallurgy", 1962, p. 161 / prototype /.

Claims

A method of manufacturing solid-rolled railway wheels, including sequential deformation on a press-rolling line, cooling after hot plastic deformation to a temperature below A _r1 , holding, heating to austenitic temperature, thermal hardening and tempering, characterized in that cooling after plastic deformation is completed to A _r1 - (70 - 320) ^o C with holding until the temperature of the wheel elements is equalized; when heated to the temperature of austenization, holding is carried out, and with thermal hardening, isothermal exposure combined with vacation.