RU2355502C1 - Manufacturing method of solid-rolled railway wheels - Google Patents
Manufacturing method of solid-rolled railway wheels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2355502C1 RU2355502C1 RU2007128884/02A RU2007128884A RU2355502C1 RU 2355502 C1 RU2355502 C1 RU 2355502C1 RU 2007128884/02 A RU2007128884/02 A RU 2007128884/02A RU 2007128884 A RU2007128884 A RU 2007128884A RU 2355502 C1 RU2355502 C1 RU 2355502C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- wheels
- billets
- disk
- deformation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению цельнокатаных колес из круглых слитков или непрерывнолитых заготовок.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the manufacture of solid-rolled wheels from round ingots or continuously cast billets.
Известен способ изготовления колес из непрерывнолитых заготовок, включающий выплавку и разливку стали, остывание заготовок, разделение их на исходные заготовки механической обработкой, в частности дисковыми пилами, их нагрев до температуры деформирования, осадку, формовку, прокатку, выгибку диска, калибровку обода, прошивку (Япония, «Сумитомо Киндзоку Коге»; Китай, Мааньшань; Германия, «Бохум»; Чехия, «Бонатранс»; Россия, ОАО «НТМК» и т.д.) [1]. К недостаткам указанного способа изготовления относятся высокий расходный коэффициент металла, низкое качество микро- и макроструктуры исходных заготовок и колес, особенно центральной части заготовки и соответственно ступицы колеса, низкий уровень и высокая степень анизотропии физико-механических свойств металла обода, диска, ступицы колес, обусловленный недостаточной деформационной проработкой литой структуры исходных заготовок.A known method of manufacturing wheels from continuously cast billets, including melting and casting steel, cooling the billets, separating them into initial billets by machining, in particular circular saws, heating them to the deformation temperature, draft, forming, rolling, bending the disk, calibrating the rim, flashing ( Japan, Sumitomo Kinzoku Koge; China, Maanshan; Germany, Bochum; Czech Republic, Bonatrans; Russia, NTMK, etc.) [1]. The disadvantages of this manufacturing method include a high expenditure coefficient of the metal, low quality of the micro- and macrostructure of the initial billets and wheels, especially the central part of the billet and, respectively, the wheel hub, low level and high degree of anisotropy of the physical and mechanical properties of the metal of the rim, disk, wheel hub, due to insufficient deformation study of the cast structure of the initial billets.
Известен способ изготовления колес из круглых слитков, включающий нагрев слитков до температуры деформирования индукционным способом с последующим разделением их на исходные заготовки обкаткой круглыми роликами при вращении слитка за прибыльную часть (Италия, «Луккини») [2]. Указанный способ позволяет снизить расход металла, но не приводит к повышению качества колес (уровень механических свойств, макро- и микроструктура, степень анизотропии свойств).A known method of manufacturing wheels from round ingots, including heating the ingots to a deformation temperature by induction, followed by dividing them into initial billets by running round rollers during the rotation of the ingot for the profitable part (Italy, Lucchini) [2]. The specified method allows to reduce the consumption of metal, but does not lead to an increase in the quality of the wheels (level of mechanical properties, macro- and microstructure, degree of anisotropy of properties).
Известен также способ изготовления колес из непрерывнолитых заготовок, включающий осадку заготовки с кручением (Япония, «Сумитомо Киндзоку Коге») [3]. Хотя данная технология позволяет несколько снизить анизотропию свойств, улучшить макро- и микроструктуру, она также отличается низким уровнем физико-механических свойств колес, большим расходом металла.There is also known a method of manufacturing wheels from continuously cast billets, including draft billet with torsion (Japan, "Sumitomo Kinzoku Koge") [3]. Although this technology allows you to slightly reduce the anisotropy of properties, to improve macro- and microstructure, it also has a low level of physico-mechanical properties of the wheels, high metal consumption.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления колес из слитков, включающий нагрев слитков до температуры деформации, прошивку слитка в контейнере, разделение слитков с отделением донной и головной обрези обкаткой с последовательным внедрением в тело заготовки круглых дисков [4]. Хотя данная технология позволяет улучшить макроструктуру ступиц колес и снизить расход металла, но отличается низким уровнем и высокой степенью анизотропии физико-механических свойств колес.The closest technical solution, selected as a prototype, is a method of manufacturing wheels from ingots, including heating the ingots to a deformation temperature, flashing the ingot in the container, separating the ingots with separation of the bottom and head trim by rolling with the successive introduction of round discs into the body of the workpiece [4]. Although this technology allows you to improve the macrostructure of the wheel hubs and reduce metal consumption, it is characterized by a low level and a high degree of anisotropy of the physical and mechanical properties of the wheels.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес из круглых слитков (SU 1318338 А1, В21Н 1/04, 23.06.1987), 2 с., /5/, который характеризуется следующими признаками: способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес из круглых слитков, включающий нагрев исходных заготовок для горячего деформирования и их горячее деформирование путем осадки, формовки, раскатки диска и обода колеса, выгибки диска колеса, калибровки обода колеса и прошивки. Данному техническому решению присущи те же недостатки, что и указанным выше способам 1-4.The closest analogue of the claimed invention is a method for the manufacture of solid-rolled railway wheels from round ingots (SU 1318338 A1, B21H 1/04, 06/23/1987), 2 pp., / 5 /, which is characterized by the following features: a method of manufacturing solid-rolled railway wheels from round ingots , including heating the initial blanks for hot deformation and their hot deformation by upsetting, molding, rolling the disk and wheel rim, bending the wheel disc, calibrating the wheel rim and flashing. This technical solution has the same disadvantages as the above methods 1-4.
Таким образом, известные наиболее близкие к предлагаемому способу технологии изготовления колес, хотя и позволяют частично решить проблемы снижения расхода металла и некоторого улучшения качества, но не кардинально и не в комплексе.Thus, the well-known wheel manufacturing technologies closest to the proposed method, although they can partially solve the problems of reducing metal consumption and some quality improvement, are not dramatic and not complex.
Технологической задачей изобретения является разработка способа изготовления колес, обеспечивающего минимальный расход металла при их изготовлении, улучшение качества макроструктуры, повышение уровня физико-механических свойств колес, снижение анизотропии свойств металла обода, диска, ступицы, в конечном итоге повышение эксплуатационных свойств колес, в том числе надежности и срока службы. Также существенной является задача снижения себестоимости изготовления колес и сохранения технологичности процесса.The technological task of the invention is to develop a method for manufacturing wheels, ensuring minimum metal consumption during their manufacture, improve the quality of the macrostructure, increase the level of physico-mechanical properties of the wheels, reduce the anisotropy of the properties of the metal of the rim, disk, hub, and ultimately increase the operational properties of the wheels, including reliability and service life. Also significant is the task of reducing the cost of manufacturing wheels and preserving the processability.
Технологическая задача обеспечивается предложенным способом изготовления цельнокатаных железнодорожных колес из круглых заготовок, включающим разделение круглых заготовок на исходные заготовки, нагрев исходных заготовок под горячее деформирование и затем их горячее деформирование путем осадки, формовки, раскатки диска и обода колеса, выгибки диска колеса и калибровки обода колеса, при этом осуществляют нагрев круглых заготовок, их деформирование и прошивку на стане винтовой прокатки с получением гильз и последующее разделение путем обкатки рабочим инструментом, поступательно вдавливаемым в тело упомянутых гильз в горячем состоянии на колесные заготовки, при этом после калибровки обода колеса осуществляют прошивку.The technological problem is ensured by the proposed method for manufacturing solid-rolled railway wheels from round billets, including the separation of round billets into initial billets, heating of the initial billets for hot deformation and then their hot deformation by upsetting, molding, rolling the wheel and wheel rim, bending the wheel rim and calibrating the wheel rim while heating round billets, their deformation and piercing on a screw rolling mill to produce sleeves and subsequent separation of the path m run-in with a working tool, progressively pressed into the body of the mentioned liners in the hot state on the wheel blanks, and after calibrating the wheel rim, they carry out the firmware.
Технологический результат по улучшению микро- и макроструктуры колеса достигается тем, что в процессе прошивки при винтовой прокатке дефекты осевой части концентрируются вдоль отверстия и при последующих операциях горячей деформации концентрируются в выдавке. Степень растекания осевых дефектов исходных непрерывнолитых заготовок от центра колеса на периферию (в ступицу, диск) многократно уменьшается. За счет деформации значительно уплотняется металл ступицы, диска и обода. Происходит при винтовой прокатке и уменьшение размеров неметаллических включений.The technological result for improving the micro- and macrostructure of the wheel is achieved by the fact that during flashing during screw rolling, the defects of the axial part are concentrated along the hole and during subsequent hot deformation operations are concentrated in the extrusion. The degree of spreading of axial defects of the initial continuously cast billets from the center of the wheel to the periphery (to the hub, disk) decreases many times. Due to deformation, the metal of the hub, disk and rim is significantly compacted. It occurs during screw rolling and a reduction in the size of non-metallic inclusions.
Технический результат по повышению физико-механических свойств (пределов прочности и текучести, относительного удлинения, относительного сужения, ударной вязкости, вязкости разрушения, степени анизотропии указанных свойств обода, диска и ступицы в различных направлениях: осевом, радиальном, тангенциальном) достигается за счет глубокой деформационной проработки металла исходной заготовки при винтовой прокатке и прошивке. Это объясняется тем, что способ винтовой прокатки и прошивки характеризуется геликоидальным истечением металла (по винтовой линии). При этом степень накопленной деформации значительно выше, чем, например, при ковке или осадке на прессах. Напряженно-деформированное состояние характеризуется высокими сдвиговыми деформациями, вследствие этого степень проработки структуры, как в центре, так и на периферии значительно выше по сравнению с процессами осадки на прессах. Кроме того, наличие рабочего инструмента в центральной зоне (оправки) наряду с непрерывным вращательным движением заготовки также способствует проработке в центральной зоне заготовки, что значительно повышает качество и свойства ступицы. Для достижения оптимального уровня свойств может осуществляться прокатка как с увеличением (на подъем), так и с понижением диаметра исходной заготовки (на посад).The technical result to increase the physico-mechanical properties (tensile strength and yield strength, elongation, relative narrowing, impact strength, fracture toughness, degree of anisotropy of the indicated properties of the rim, disk and hub in different directions: axial, radial, tangential) is achieved due to the deep deformation study of the metal of the initial billet during screw rolling and firmware. This is due to the fact that the method of screw rolling and firmware is characterized by a helicoidal outflow of metal (along a helix). Moreover, the degree of accumulated deformation is much higher than, for example, during forging or upsetting on presses. The stress-strain state is characterized by high shear deformations, as a result of which the degree of structure development, both in the center and at the periphery, is much higher in comparison with upsetting processes on presses. In addition, the presence of a working tool in the central zone (mandrel) along with the continuous rotational movement of the workpiece also contributes to the development in the central zone of the workpiece, which significantly improves the quality and properties of the hub. To achieve the optimum level of properties, rolling can be carried out both with an increase (for rise), and with a decrease in the diameter of the initial billet (for landing).
Технический результат по сокращению расхода металла достигается за счет исключения отходов в виде стружки при разделении полученных после винтовой прокатки гильз обкаткой дисками. Внедрение указанных дисков поступательно в тело нагретой заготовки может быть осуществлено как при вращении заготовки, при вращении дисков вокруг неподвижной заготовки, так и при вращении заготовки и дисков. Существенно снизится масса выдавки вследствие возможности локальной концентрации дефектов осевой зоны заготовок в ней при залечивании отверстия прошитой заготовки в процессе деформации.The technical result of reducing the consumption of metal is achieved by eliminating waste in the form of chips during the separation of the casings obtained after screw rolling by rolling discs. The introduction of these disks progressively into the body of a heated preform can be carried out both during rotation of the preform, during rotation of the disks around a stationary preform, and during rotation of the preform and disks. The extrusion mass will significantly decrease due to the possibility of a local concentration of defects in the axial zone of the workpieces in it when healing the holes of the stitched workpiece during deformation.
Пример реализации способаAn example implementation of the method
Для реализации прелагаемого способа было отобрано 6 круглых бесконусных семизаготовочных слитков вакуумированной колесной стали, выплавленных и разлитых в условиях ОАО «Выксунский металлургический завод». Диаметр слитков - 475 мм. Три слитка после удаления прибыльной части были направлены на нагрев и деформацию с прошивкой на стане винтовой прокатки. Химический состав стали слитков приведен в таблице 1.To implement the proposed method, 6 round cone-free seven-workpiece ingots of evacuated wheel steel, smelted and cast in the conditions of OAO Vyksa Metallurgical Plant, were selected. The diameter of the ingots is 475 mm. After removing the profitable part, three ingots were sent for heating and deformation with firmware on a screw rolling mill. The chemical composition of steel ingots is given in table 1.
Нагрев и винтовую прокатку слитков осуществляли в условиях ОАО «Челябинский трубопрокатный завод». Подогрев слитков колесной стали осуществляли в печи до температуры 1180°С. Далее слитки транспортировали к прошивному стану.The ingots were heated and screw-rolled in the conditions of Chelyabinsk Pipe-Rolling Plant OJSC. Wheel steel ingots were heated in an oven to a temperature of 1180 ° C. Next, the ingots were transported to the piercing mill.
Прошивку осуществляли в двухвалковом стане винтовой прокатки. В качестве направляющего инструмента использовали направляющие ролики. Диаметр рабочих валков в пережиме составлял 900 мм, диаметр роликов - 450 мм. Угол подачи равнялся 10°. Слиток с исходным диаметром 475 мм прошивали с обжатием в пережиме 10,5%. При этом расстояние между валками в пережиме равнялось 425 мм, а расстояние между роликами устанавливали 480 мм (коэффициент овализации - 1,13). Диаметр оправки был равен 95 мм, а ее выдвижение за пережим - 30 мм.The firmware was carried out in a two-roll helical rolling mill. As the guiding tool used guide rollers. The diameter of the work rolls in the pinch was 900 mm, the diameter of the rollers was 450 mm. The feed angle was 10 °. An ingot with an initial diameter of 475 mm was flashed with 10.5% compression. In this case, the distance between the rollers in the pinch was 425 mm, and the distance between the rollers was set to 480 mm (ovalization coefficient - 1.13). The diameter of the mandrel was 95 mm, and its extension beyond the pinch was 30 mm.
Полученные гильзы размером 430×165 мм направлялись к машине для разделения на колесные заготовки тремя дисками, одновременно вдавливаемыми в тело гильзы. Инструмент разделения представляет собой три диска толщиной 20 мм и диаметром 550 мм, расположенных под углом 120° и обкатывающихся вокруг неподвижной заготовки.The resulting liners with a size of 430 × 165 mm were sent to the machine for separation into wheel blanks with three disks, simultaneously pressed into the body of the liner. The separation tool consists of three disks with a thickness of 20 mm and a diameter of 550 mm, located at an angle of 120 ° and rolling around a stationary workpiece.
Исходные заготовки от трех оставшихся слитков были получены в процессе их порезки на пилах. Ширина реза 11 мм.The initial blanks from the three remaining ingots were obtained in the process of cutting them on the saws. Cutting width 11 mm.
Из полученных (опытных и сравнительных) заготовок были изготовлены колеса диаметром 957 мм по ГОСТ 10791-2004, ГОСТ 9036-88 в условиях ОАО «Выксунский металлургический завод» по существующей технологии.Wheels with a diameter of 957 mm according to GOST 10791-2004, GOST 9036-88 in the conditions of OAO Vyksa Steel Works according to the existing technology were made from the obtained (experimental and comparative) billets.
Нагрев заготовок осуществлялся в кольцевых печах с вращающимся подом ⌀ 30 м последовательно: в печи №1 - до температуры 1000-1050°С в течение 3 часов, в печи №2 - до температуры 1240-1260°С в течение 3 часов 15 минут. Деформирование осуществляли по следующей схеме: предварительная осадка на прессе усилием 2000 т.с. осадка с разгонкой центральной части в калибровочном кольце на прессе усилием 5000 т.с., формовка на прессе усилием 10000 т.с., раскатка диска и обода на колесопрокатном стане, выгибка диска, калибровка обода и прошивка на прессе усилием 3500 т.с. По окончании горячей пластической деформации полученные черновые колеса остывали до температуры 450-600°С, после чего проходили противофлокенную обработку в конвейерных печах при температуре 600-650°С в течение 3,5 часов.The billets were heated in circular furnaces with a rotary hearth of ⌀ 30 m in series: in furnace No. 1 - to a temperature of 1000-1050 ° C for 3 hours, in furnace No. 2 - to a temperature of 1240-1260 ° C for 3 hours 15 minutes. The deformation was carried out according to the following scheme: preliminary draft on the press with an effort of 2000 tp sediment with acceleration of the central part in the calibration ring on a press with a force of 5000 tp, molding on a press with a force of 10,000 tf, rolling of a disk and a rim on a rolling mill, disk bending, calibration of a rim and flashing on a press with a force of 3500 tf At the end of the hot plastic deformation, the obtained draft wheels cooled to a temperature of 450-600 ° C, after which anti-flock treatment was carried out in conveyor furnaces at a temperature of 600-650 ° C for 3.5 hours.
Остывшие после указанной обработки колеса подвергали нагреву под закалку в кольцевых печах с вращающимся подом в течение 2 часов до температуры 830-850°С и подвергали вертикальной прерывистой закалке. Время закалки обода - 160 сек, давление воды перед спрейерами - 0,9-1,1 кгс/см2. После закалки осуществляли отпуск колес в конвейерных печах при температуре 500°С.The wheels that cooled after this treatment were quenched in annular rotary hearth furnaces for 2 hours to a temperature of 830-850 ° C and subjected to vertical intermittent quenching. The rim hardening time is 160 seconds, the water pressure in front of the sprayers is 0.9-1.1 kgf / cm 2 . After quenching, the wheels were tempered in conveyor furnaces at a temperature of 500 ° C.
Из полученных колес вырезали образцы для испытаний из обода в радиальном, осевом и тангенциальном направлениях, из диска - в радиальном и тангенциальном направлениях, из ступицы - в осевом и тангенциальном направлениях. Результаты испытаний представлены в таблице 2.Test specimens were cut from the wheels obtained from the rim in the radial, axial and tangential directions, from the disk in the radial and tangential directions, from the hub in the axial and tangential directions. The test results are presented in table 2.
Сравнительный анализ свойств колес показывает, что предварительная горячая деформация с прошивкой существенно повышает уровень пластических и вязких характеристик диска, обода, ступицы, резко снижает анизотропию свойств (см. чертеж).A comparative analysis of the properties of the wheels shows that preliminary hot deformation with firmware significantly increases the level of plastic and viscous characteristics of the disk, rim, hub, and sharply reduces the anisotropy of properties (see drawing).
ЛитератураLiterature
1. Технические каталоги фирм «Сумитомо Киндзоку Коге», Мааньшань, «Бохум», «Бонатранс», ОАО «НТМК».1. Technical catalogs of Sumitomo Kinzoku Koge, Maanshan, Bochum, Bonatrans, and NTMK firms.
2. Технический каталог фирмы «Луккини».2. Technical catalog of the company "Luccini".
3. Технический каталог фирмы «Сумитомо Киндзоку Коге».3. Technical catalog of Sumitomo Kinzoku Koge.
4. Проект пускового комплекса колесопрокатного цеха Выксунского металлургического завода №ДТ-46987, г.Днепропетровск, Укргипромез, июль 1969 г.4. The project of the launch complex of the wheel rolling shop of Vyksa Metallurgical Plant No. DD-46987, Dnepropetrovsk, Ukrgipromez, July 1969
Химический состав сталиTable 1
The chemical composition of steel
Результаты механических испытанийtable 2
Mechanical test results
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007128884/02A RU2355502C1 (en) | 2007-07-27 | 2007-07-27 | Manufacturing method of solid-rolled railway wheels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007128884/02A RU2355502C1 (en) | 2007-07-27 | 2007-07-27 | Manufacturing method of solid-rolled railway wheels |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007128884A RU2007128884A (en) | 2009-02-10 |
RU2355502C1 true RU2355502C1 (en) | 2009-05-20 |
Family
ID=40546188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007128884/02A RU2355502C1 (en) | 2007-07-27 | 2007-07-27 | Manufacturing method of solid-rolled railway wheels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2355502C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2735604C1 (en) * | 2017-04-12 | 2020-11-05 | Чжэцзян Цзиньгу Ко., Лтд. | Methods for making a rim of a wheel, a disc and a steel wheel and a steel wheel which is made using these methods |
-
2007
- 2007-07-27 RU RU2007128884/02A patent/RU2355502C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2735604C1 (en) * | 2017-04-12 | 2020-11-05 | Чжэцзян Цзиньгу Ко., Лтд. | Methods for making a rim of a wheel, a disc and a steel wheel and a steel wheel which is made using these methods |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007128884A (en) | 2009-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109047600B (en) | Forging method of cold-rolled roller blank | |
CN109022686A (en) | The manufacturing method of the high cartridge type ring forging of super-tonnage | |
JP4822324B2 (en) | Aluminum alloy forged road wheel and manufacturing method thereof | |
CN103464991A (en) | Gear ring machining process | |
CN104988403A (en) | Martensitic stainless steel seamless steel tube for oil and gas exploitation and manufacturing method thereof | |
CN111037243A (en) | Manufacturing method of parking gear of gearbox | |
RU2525961C1 (en) | Fording of blades from two-phase titanium alloy | |
RU2355502C1 (en) | Manufacturing method of solid-rolled railway wheels | |
CN111167984B (en) | Forging method for forging sector plate by using arc anvil | |
CN102310184A (en) | Manufacturing method of wear-resistant composite steel plate and manufactured composite steel plate | |
JP3228440B2 (en) | Hot working mold with excellent heat crack resistance | |
CN114130814B (en) | Method for controlling flatness of grinding ball steel with high precision | |
SE467829B (en) | PROCEDURE FOR MANUFACTURE OF ELEMENTS OF STEEL WITH EUTEKTOID COMPOSITION | |
CN113020313A (en) | Ledeburite die steel seamless steel tube and preparation method thereof | |
CN110153186B (en) | Method for preparing high alloy tool and die steel hollow pipe blank, hollow pipe blank and annular cutter | |
CN109262203B (en) | Preparation method of impact-resistant alloy tool steel ball | |
CN109333010A (en) | A kind of forging method of metallurgy mine tram wheel | |
CN115896594B (en) | High-strength and high-toughness H13 die steel for aluminum extrusion and preparation method thereof | |
CN104690510B (en) | Production method for eliminating cracks on roll neck of supporting roll | |
CN103433279A (en) | Roll forming method for Martensite stainless steel large-sized thin-wall ring part | |
RU2711274C1 (en) | Method for production of railway bandages with increased reliability | |
CN102990291A (en) | Forging method of idler shaft for gearbox | |
RU2009215C1 (en) | Method for production of shells operating under internal pressure | |
RU2570154C2 (en) | PRODUCTION OF 377×20-60 mm SEAMLESS HOT-ROLLED PIPES FOR STEAM BOILERS, STEAM PIPELINES AND MANIFOLDS OF PLANTS WITH HIGH AND SUPERHIGH STEAM PARAMETERS OF "10Х9МФБ-Ш"-GRADE STEEL | |
SU818717A1 (en) | Method of producing railway wheel workpiecies |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090728 |