RU2280700C1 - Method of heat treatment of rails - Google Patents

Method of heat treatment of rails Download PDF

Info

Publication number
RU2280700C1
RU2280700C1 RU2005100064/02A RU2005100064A RU2280700C1 RU 2280700 C1 RU2280700 C1 RU 2280700C1 RU 2005100064/02 A RU2005100064/02 A RU 2005100064/02A RU 2005100064 A RU2005100064 A RU 2005100064A RU 2280700 C1 RU2280700 C1 RU 2280700C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
head
water
temperature
cooled
mpa
Prior art date
Application number
RU2005100064/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В чеслав Владимирович Павлов (RU)
Вячеслав Владимирович Павлов
тайкин Евгений Михайлович П (RU)
Евгений Михайлович Пятайкин
Лариса Викторовна Корнева (RU)
Лариса Викторовна Корнева
Николай Анатольевич Козырев (RU)
Николай Анатольевич Козырев
Леонид Александрович Годик (RU)
Леонид Александрович Годик
Валерий Петрович Дементьев (RU)
Валерий Петрович Дементьев
Андрей Владимирович Моренко (RU)
Андрей Владимирович Моренко
Александр Николаевич Тараборин (RU)
Александр Николаевич Тараборин
Николай Иванович Бедарев (RU)
Николай Иванович Бедарев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" filed Critical Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат"
Priority to RU2005100064/02A priority Critical patent/RU2280700C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2280700C1 publication Critical patent/RU2280700C1/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy; methods of heat treatment of railway rails.
SUBSTANCE: proposed method makes it possible to obtain maximum hardness (HB288) at depth of 22 mm from head rolling surface and high resistance of rails due to sufficient depth of hardened layer at homogeneous sorbitic structure. Rail is slightly cooled down after rolling heating to temperature of 820-870°C; it is cooled in two media: first with compressed air from head surface for 20-30 s at air flow rate of 3000-4000 m3/h, air temperature of 10-25°C and pressure of 0.55 Mpa; then, head is cooled with water-and-air mixture at flow rate of water of 25-30 l/min, water temperature of 10-30°C and pressure of 0.3-0.4 Mpa. Simultaneously with cooling the head, rail base is cooled with the same water-and-air mixture at temperature of 10-30°C, flow rate of 6-7 l/min and pressure of 0.08-0.09 Mpa.
EFFECT: enhanced efficiency.
2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам термической обработки железнодорожных рельсов.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to methods for heat treatment of railway rails.

Известен способ закалки рельсов с прокатного нагрева путем дифференцированного охлаждения элементов профиля сжатым воздухом [1]. Существенными недостатками этого способа являются ограниченная возможность получения максимальных значений твердости (НВ388) на рельсах из стали с содержанием углерода 0,71-0,82%, недостаточная глубина закаленного слоя в головке рельса.A known method of hardening rails with rolling heating by differentially cooling the profile elements with compressed air [1]. Significant disadvantages of this method are the limited ability to obtain maximum values of hardness (HB388) on rails made of steel with a carbon content of 0.71-0.82%, insufficient depth of the hardened layer in the rail head.

Известны также способы термической обработки рельсов, включающие нагрев под закалку и поверхностное охлаждение головки рельса струями воды и водовоздушной смесью [2, 3]. Недостатками данных способов являются неоднородность структуры по глубине закаленного слоя, образование недопустимых структур (верхний бейнит, мартенсит) в приповерхностном слое головки, недостаточная прямолинейность рельсов из-за неравномерного охлаждения всех элементов профиля рельса, необходимость в холодной правке.There are also known methods of heat treatment of rails, including heating for hardening and surface cooling of the rail head with jets of water and a water-air mixture [2, 3]. The disadvantages of these methods are the heterogeneity of the structure along the depth of the hardened layer, the formation of unacceptable structures (upper bainite, martensite) in the near-surface layer of the head, insufficient straightness of the rails due to uneven cooling of all elements of the rail profile, and the need for cold dressing.

Известен также способ термической обработки рельсов [3], прототип, при котором охлаждение головки производят непрерывно до 100-400°С при увеличении расхода охладителя от 1 до 50 объемов в секунду, после которого производят регулируемое охлаждение всех элементов профиля. Существенным недостатком данного способа является неоднородность микроструктуры с поверхности головки рельса, возможность образования в поверхностном слое головки недопустимых структур (верхний бейнит, мартенсит), невозможность получения максимальных значений твердости (НВ388) на расстоянии 22 мм от поверхности катания головки.There is also known a method of heat treatment of rails [3], a prototype in which cooling of the head is carried out continuously to 100-400 ° C with an increase in the flow rate of the cooler from 1 to 50 volumes per second, after which controlled cooling of all profile elements is performed. A significant drawback of this method is the heterogeneity of the microstructure from the surface of the rail head, the possibility of the formation of unacceptable structures in the surface layer of the head (upper bainite, martensite), the inability to obtain maximum hardness values (HB388) at a distance of 22 mm from the head rolling surface.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: повышение комплекса механических свойств, получение максимальной твердости (НВ388) на глубине до 22 мм от поверхности катания головки, а также увеличение эксплуатационной стойкости рельсов за счет получения достаточной глубины закаленного слоя с однородной сорбитной структурой.The desired technical results of the invention are: increasing the set of mechanical properties, obtaining maximum hardness (HB388) at a depth of 22 mm from the head rolling surface, as well as increasing the operational stability of rails by obtaining a sufficient depth of the hardened layer with a uniform sorbitol structure.

Для этого рельс с прокатного нагрева подстуживают до температуры 820-870°С, затем производят охлаждение в двух средах: первоначально сжатым воздухом с поверхности головки в течение 20-30 сек при расходе воздуха 3000-4000 м3/ч, температуре воздуха 10-25°С и давлении 0,55 МПа; затем производят охлаждение головки водовоздушной смесью при расходе воды 25-30 л/мин, температуре воды 10-30°С и давлении 0,3-0,4 МПа, одновременно с охлаждением головки рельса производится охлаждение подошвы водо-воздушной смесью, при температуре воды 10-30°С, расходе 6-7 л/мин и давлении 0,08-0,09 МПа.To do this, the rail from rolling heating is cooled to a temperature of 820-870 ° C, then it is cooled in two environments: initially compressed air from the surface of the head for 20-30 seconds at an air flow of 3000-4000 m 3 / h, air temperature 10-25 ° C and a pressure of 0.55 MPa; then the head is cooled with a water-air mixture at a water flow rate of 25-30 l / min, a water temperature of 10-30 ° C and a pressure of 0.3-0.4 MPa, while the rail head is cooled, the sole is cooled with a water-air mixture at water temperature 10-30 ° C, a flow rate of 6-7 l / min and a pressure of 0.08-0.09 MPa.

Охлаждение головки рельса в двух средах позволяет в первоначальный момент времени за счет подачи сжатого воздуха в течение 20-30 сек охладить поверхность головки до температуры 600-550°С, обеспечив образование сорбита с пластинчатой формой карбидной фазы, благодаря этому полностью исключается возможность образования в приповерхностных слоях головки недопустимых структур верхнего бейнита и мартенсита. Причем увеличение времени охлаждения сжатым воздухом (более 30 сек) приводит к резкому снижению твердости на поверхности катания, а при уменьшении времени охлаждения (менее 20 сек) возрастает вероятность образования мартенсита и бейнита. Последующее применение водовоздушной смеси с постоянным расходом воды способствует увеличению глубины и твердости закаленного слоя головки до требуемых пределов. Охлаждение подошвы рельса водовоздушной смесью производится для обеспечения его прямолинейности. При этом содержание воды в смеси, подаваемой на подошву, должно быть в четыре раза меньше, чем на головку.The cooling of the rail head in two environments allows at the initial time by cooling the head surface to a temperature of 600-550 ° C for 20-30 seconds, ensuring the formation of sorbitol with a lamellar form of the carbide phase, which completely eliminates the possibility of formation in the surface layers of the head of unacceptable structures of upper bainite and martensite. Moreover, an increase in the cooling time with compressed air (more than 30 seconds) leads to a sharp decrease in hardness on the rolling surface, and with a decrease in cooling time (less than 20 seconds), the likelihood of the formation of martensite and bainite increases. The subsequent use of a water-air mixture with a constant flow rate of water helps to increase the depth and hardness of the hardened layer of the head to the required limits. The cooling of the rail sole with a water-air mixture is carried out to ensure its straightness. In this case, the water content in the mixture supplied to the sole should be four times less than on the head.

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем исходя из требований к микроструктуре, прямолинейности, механическим свойствам и твердости углеродистой стали.The claimed limits are selected experimentally based on the requirements for microstructure, straightness, mechanical properties and hardness of carbon steel.

Способ был реализован в полупромышленных условиях на полнопрофильных пробах длиной 1500 мм, отобранных от рельса типа Р65, изготовленного из стали марки НЭ76Ф. Нагретые до температуры 820-870°С, пробы закаливали в охлаждающем устройстве, представляющем собой две секции, состоящие из восьми ресиверов, два из которых расположены над поверхностью катания, четыре - со стороны боковых поверхностей головки, два - под подошвой рельсовой пробы. Ресиверы имеют решетки, образованные рядами отверстий диаметром 1,5 мм и расположенные на фиксированном расстоянии (50 мм) от поверхности рельса. После термообработки исследовали микроструктуру закаленного металла, а также определяли механические свойства и твердость.The method was implemented in semi-industrial conditions on full-profile samples 1500 mm long, taken from a rail of type P65 made of steel grade NE76F. Heated to a temperature of 820-870 ° C, the samples were quenched in a cooling device, which consists of two sections, consisting of eight receivers, two of which are located above the rolling surface, four from the side of the side surfaces of the head, and two under the sole of the rail sample. The receivers have gratings formed by rows of holes with a diameter of 1.5 mm and located at a fixed distance (50 mm) from the rail surface. After heat treatment, the microstructure of the hardened metal was investigated, and the mechanical properties and hardness were determined.

Технологические параметры термообработки рельсовых проб приведены в таблице 1. Результаты механических испытаний и исследований микроструктуры в таблице 2.The technological parameters of the heat treatment of rail samples are shown in table 1. The results of mechanical tests and studies of the microstructure in table 2.

Предлагаемый способ термической обработки позволил повысить комплекс механических свойств, твердость стали, а также увеличить эксплуатационную стойкость рельсов за счет получения однородной сорбитной структуры и увеличения глубины закаленного слоя.The proposed method of heat treatment made it possible to increase the complex of mechanical properties, the hardness of steel, and also to increase the operational stability of the rails by obtaining a uniform sorbitol structure and increasing the depth of the hardened layer.

Источники информацииInformation sources

1. В.В.Поляков, А.В.Великанов. Основы технологии производства железнодорожных рельсов - М.: Металлургия, 1990. 416 с.1. V.V. Polyakov, A.V. Velikanov. Fundamentals of technology for the production of railway rails - M .: Metallurgy, 1990. 416 p.

2. А.С. СССР № 518970, кл C 21 D 9/04.2. A.S. USSR No. 518970, class C 21 D 9/04.

3. А.С. СССР № 350843, кл C 21 D 9/04.3. A.S. USSR No. 350843, class C 21 D 9/04.

4. А.С. СССР № 522751, кл C 21 D 9/04.4. A.S. USSR No. 522751, class C 21 D 9/04.

Таблица 1.
Технологические параметры термообработки рельсовой пробы на охлаждающей установке, состоящей из двух секций (длина 1500 мм)
Table 1.
Technological parameters of heat treatment of a rail sample in a cooling unit consisting of two sections (length 1500 mm)
No. Температура рельса, °СRail temperature, ° С Режим термической обработки головки рельсаRail head heat treatment mode Режим охлаждения подошвыOutsole Cooling Mode I этапStage I II этапII stage Давление сжатого воздуха, МПаCompressed air pressure, MPa Расход сжатого воздуха, м3Compressed air consumption, m 3 / h Температура воздуха, °СAir temperature ° C Время охлаждения, секCooling time, sec Давление воды, МПаWater pressure, MPa Расход воды, л/минWater consumption, l / min Температура воды, °СWater temperature, ° С Время охлаждения, минCooling time, min Давление воды, МПаWater pressure, MPa Расход воды, л/минWater consumption, l / min 1one 840840 0,150.15 10001000 1010 6060 0,100.10 88 14fourteen 55 0,030,03 1one 22 820820 0,250.25 10001000 20twenty 4040 0,150.15 1212 1717 55 0,040.04 22 33 860860 0,350.35 20002000 1010 30thirty 0,200.20 1616 2626 4four 0,050.05 33 4four 850850 0,450.45 25002500 14fourteen 30thirty 0,250.25 1919 14fourteen 4four 0,060.06 4four 55 830830 0,500.50 30003000 18eighteen 20twenty 0,300.30 2323 20twenty 33 0,070,07 55 66 820820 0,500.50 30003000 1010 30thirty 0,350.35 2525 30thirty 33 0,080.08 66 77 870870 0,550.55 40004000 2525 20twenty 0,400.40 30thirty 1010 22 0,090.09 77 88 870870 0,550.55 40004000 1212 15fifteen 0,400.40 30thirty 18eighteen 22 0,090.09 77

Таблица 2.
Результаты физико-механических испытаний и исследований микроструктуры
Table 2.
Results of physical and mechanical tests and microstructure studies
No. Микроструктура закаленного слоя головки рельсаMicrostructure of hardened rail head layer Глубина закаленного слоя (сорбита закалки), ммDepth of hardened layer (hardening sorbitol), mm Микроструктура шейки и подошвы рельсаMicrostructure of the neck and sole of the rail Твердость по сечению рельса, НВThe hardness of the rail, HB σт,σ t σв,σ in δ5,δ 5 , φ,φ KCU, Дж/см2 KCU, J / cm 2 ПКГPKG 1010 2222 шейкаneck подошваsole Н/мм2 N / mm 2 %% +20°С+ 20 ° С -60°С-60 ° C 1one Сорбит закалкиSorbitol hardening 5-65-6 ПерлитPerlite 341341 331331 321321 293293 293,283293,283 710710 11601160 15fifteen 4444 2727 1212 22 Сорбит закалкиSorbitol hardening 7-87-8 ПерлитPerlite 341341 341341 331331 283283 293,283293,283 740740 11801180 1313 3737 2828 14fourteen 33 Сорбит закалкиSorbitol hardening 9-159-15 ПерлитPerlite 375375 341341 331331 302302 293,302293.302 840840 11901190 1212 3737 30thirty 1616 4four Сорбит закалкиSorbitol hardening 18-2318-23 ПерлитPerlite 375375 352352 341341 302302 302,302302,302 900900 12801280 1212 3535 30thirty 2222 55 Сорбит закалкиSorbitol hardening 24-2624-26 ПерлитPerlite 388388 363363 341341 311311 311,302311,302 910910 12901290 11eleven 3636 3333 2424 66 Сорбит закалкиSorbitol hardening 25-2825-28 ПерлитPerlite 388388 375375 363363 321321 311,321311,321 960960 13201320 1212 3535 30thirty 2525 77 Сорбит закалкиSorbitol hardening 27-3027-30 ПерлитPerlite 388388 388388 375375 331331 311,341311,341 990990 13401340 1212 3434 3232 2424 88 Сорбит закалки с участками мартенситаSorbitol quenching with martensite patches 27-3027-30 ПерлитPerlite 388388 388388 375375 331331 311,341311,341 10401040 13601360 1010 3232 2525 1616 прототипprototype Сорбит закалкиSorbitol hardening 2525 363-388363-388 352-363352-363 321-331321-331

Claims (1)

Способ термической обработки рельсов, включающий непрерывное охлаждение головки с последующим регулируемым охлаждением элементов профиля рельса, отличающийся тем, что рельс с прокатного нагрева подстуживают до температуры 820-870°С и охлаждают в двух средах: первоначально сжатым воздухом с поверхности головки в течение 20-30 с при расходе воздуха 3000-4000 м3/ч, при температуре воздуха 10-25°С и давлении 0,55 МПа, затем производят охлаждение головки водовоздушной смесью при расходе воды 25-30 л/мин, температуре воды 10-30°С и давлении 0,3-0,4 МПа, одновременно с охлаждением головки рельса производится охлаждение подошвы водовоздушной смесью при температуре воды 10-30°С, расходе 6-7 л/мин и давлении 0,08-0,09 МПа.A method of heat treatment of rails, including continuous cooling of the head, followed by controlled cooling of the rail profile elements, characterized in that the rail from rolling heating is cooled to a temperature of 820-870 ° C and cooled in two environments: initially compressed air from the surface of the head for 20-30 s at an air flow rate of 3000-4000 m 3 / h, at an air temperature of 10-25 ° C and a pressure of 0.55 MPa, then the head is cooled with a water-air mixture at a water flow rate of 25-30 l / min, water temperature is 10-30 ° C and a pressure of 0.3-0.4 MPa, simultaneously but with cooling of the rail head, the sole is cooled with a water-air mixture at a water temperature of 10-30 ° C, a flow rate of 6-7 l / min and a pressure of 0.08-0.09 MPa.
RU2005100064/02A 2005-01-11 2005-01-11 Method of heat treatment of rails RU2280700C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005100064/02A RU2280700C1 (en) 2005-01-11 2005-01-11 Method of heat treatment of rails

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005100064/02A RU2280700C1 (en) 2005-01-11 2005-01-11 Method of heat treatment of rails

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2280700C1 true RU2280700C1 (en) 2006-07-27

Family

ID=37057836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005100064/02A RU2280700C1 (en) 2005-01-11 2005-01-11 Method of heat treatment of rails

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2280700C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012064223A1 (en) 2010-11-11 2012-05-18 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Method and device for heat treating rails
RU2780617C1 (en) * 2019-03-15 2022-09-28 Ниппон Стил Корпорейшн Rail

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012064223A1 (en) 2010-11-11 2012-05-18 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Method and device for heat treating rails
RU2456352C1 (en) * 2010-11-11 2012-07-20 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Procedure and device for thermal treatment of rails
RU2780617C1 (en) * 2019-03-15 2022-09-28 Ниппон Стил Корпорейшн Rail

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106756755B (en) The carburization quenching method of large excavator gear
ATE487803T1 (en) METHOD AND DEVICE FOR THE HEAT TREATMENT OF STEEL RAILS
DE602005015199D1 (en) METHOD FOR PRODUCING RAILS OF CARBON STEEL WITH EXCELLENT WEAR RESISTANCE AND DUCTILITY
RU2007115807A (en) METHOD FOR THERMAL TREATMENT OF A CONSTRUCTIVE ELEMENT FROM PANELED HEAT-RESISTANT STEEL AND A CONSTRUCTION ELEMENT FROM PUNCHED HEAT-RESISTANT STEEL
CN102337385A (en) Multi-cycle quenching-partitioning-tempering (M Q-P-T) technique
JP2015532946A (en) Method for producing bainite-based rail steel, track element, and apparatus for carrying out this method
RU2280700C1 (en) Method of heat treatment of rails
RU2272080C2 (en) Method of the thermal treatment of the rails
Kulka et al. Laser surface modification of carburized and borocarburized 15CrNi6 steel
CN104213070B (en) Sewing machine gear wheel carburization layer control technique
CN103820624B (en) Salt-bath furnace quenching method for teeth of chain wheel
CN104928443B (en) Quenching method of die and manufacture method of die
CN110004272A (en) Steel heat treatment method and system
RU2487177C2 (en) Method and installation for thermal treatment of rails
RU2283353C1 (en) Method of heat treatment of rails
CN115109899A (en) Heat treatment process of low-carbon alloy steel material
CN1247802C (en) Method for heat treatment of train wheel with improved turning ability
Kobasko Quench process optimization for receiving super strong materials
CN105734408A (en) High-strength toughness carburized and air-cooled steel for tunneling tool and production method thereof
RU2081191C1 (en) Method of heat treatment of articles
RU2353672C1 (en) Method of thermal strengthening of railway wheels
RU2755713C1 (en) Apparatus and method for heat treatment of a long-length product with an l-shaped profile with a sole, neck, head
SU1082843A1 (en) Method for heat treatment of rails
RU2128233C1 (en) Process of thermal improvement of rolls
RU2340683C2 (en) Manufacturing method of pumping rod

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130112