RU95113234A - Способ и устройство для термической обработки профилированного проката - Google Patents

Claims (19)

1. Способ термической обработки профилированного проката, в частности, железнодорожных рельсов, с увеличенным отводом тепла от частей поверхности профиля при охлаждении из гамма-области материала на основе железа, причем в желаемой (желаемых) зоне (зонах) поперечного сечения, в частности в зоне головки рельсов, осуществляют преобразование в мелкозернистую перлитную структуру с повышенной прочностью, в частности с повышенной прочностью на истирание и повышенной твердостью, и при определенных условиях уменьшают, предпочтительно в основном исключают, деформацию или изгиб проката, в частности рельса, обусловленную короблением в результате термической обработки, перпендикулярно продольной оси при охлаждении до комнатной температуры, в частности после преобразования структуры в усиленно охлажденной (охлажденных) зоне (зонах) поперечного сечения, и достигают повышенной твердости и усталостной прочности проката при изгибе при знакопеременном цикле, отличающийся тем, что прокат, в частности рельс, со средней температурой максимум 1100^oС, предпочтительно максимум 900^oС, однако по меньшей мере 750^oС, выправляют по прямой в продольном направлении при пластическом формообразовании, в выпрямленном положении переводят в поперечное направление и удерживают, в ходе первой операции охлаждения проката или рельса этот прокат или рельс уравновешенно охлаждают до температуры ниже 860^oС, предпочтительно до температуры около 820^oС, в частности от 5 до 120^oС выше Ar₃ - температуры сплава с одинаковой местной интенсивностью охлаждения, предпочтительно в основном путем излучения на неподвижном (открытом) воздухе, после чего в ходе второй операции охлаждения от проката отводят тепло в продольном направлении в основном с одинаковой местной, если смотреть в поперечном сечении, по периферии различной интенсивностью и по меньшей мере в одной зоне по периферии профилированного проката создают усиленную интенсивность охлаждения, причем большей (большим) интенсивности (интенсивности) охлаждения соответствует (соответствуют) зона (зоны) с большим отношением поперечного сечения к периметру или со значительной долей объема, отнесенной к поверхности, или с высокой массовой концентрацией и/или с местной высокой температурой проката, в частности рельса, и зону (зоны) с такого рода высокой скоростью охлаждения доводят (доводят) до температуры преобразования, при которой при данных условиях охлаждения образуется свободная от мартенсита мелкозернистая перлитная структура, после чего в ходе последующей операции проводят охлаждение до комнатной температуры с одинаковой местной интенсивностью охлаждения, например на неподвижном (открытом) воздухе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термическую обработку после горячей деформации проката со степенью деформации от 1,8 до 8%, предпочтительно от 2 до 5%, осуществляют в последнем переходе (пропуске через валки) при температуре по меньшей мере 750^oС и максимум 1050^oС теплом горячего пластического формообразования.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в ходе второй операции охлаждения создают увеличенную интенсивность охлаждения в двух или нескольких зонах по периметру профилированного проката.

4. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что часть проката, которая имеет наибольшую массовую концентрацию, например головку рельса, охлаждают методом погружения или погружением в охлаждаемую жидкость, при этом одновременно от другой (других) предусмотренной (предусмотренных) в дальнейшем для усиленного охлаждения части (частей) проката с меньшей массовой концентрацией, например от подошвы рельса, тепло отводят с помощью средства с меньшей интенсивностью охлаждения, например с помощью сжатого воздуха или путем распыления смеси из воздуха и воды.

5. Способ по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что величину интенсивности охлаждения, в частности состав охлаждающей жидкости для охлаждения погружением, устанавливают таким образом, что в диапазоне температур от 800 до 450^oС достигается охлаждение близкой к поверхности зоны, в частности, погруженной части, в основном со скоростью от 1,6 до 2,4^oС/сек, предпочтительно около 2,0^oС/сек.

6. Способ по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что в случае профилированного проката с Т-образной зоной поперечного сечения, как, например, это имеет место на подошве железнодорожного рельса, противоположную шейке рельса зону или поверхность охлаждают с повышенной интенсивностью, предпочтительно с помощью сжатого воздуха или посредством распыления смеси из воздуха и воды.

7. Способ по одному из пп.1 - 6, отличающийся тем, что противоположную шейке рельса поверхностную зону с повышенной интенсивностью охлаждения образуют в основном симметрично относительно оси шейки рельса и ограничивают в продольном направлении.

8. Способ по одному из пп.1 - 7, отличающийся тем, что исключают повышенную интенсивность охлаждения периферийных относительно массовой концентрации или устья шейки рельса зон поперечного сечения профилированного проката и/или эти зоны защищают от повышенного отвода тепла или по меньшей мере нагревают кратковмеренно.

9. Способ по одному из пп.1 - 8, отличающийся тем, что интенсивность охлаждения на поверхности профилированного проката, в частности рельса, устанавливают таким образом, что зоны, в которых происходит преобразование гамма-структуры при охлаждении, образуются в основном параллельно симметрично и/или параллельно нейтральной плоскости, предпочтительно концентрично относительно линии центра тяжести или центра тяжести площади поперечного сечения.

10. Способ по одному из пп.1 - 9, отличающийся тем, что прокат, часть которого, отнесенная к поперечному сечению, погружают в охлаждающую жидкость в резервуаре для погружения, в то время как охлаждение в этой охлаждающей жидкости проводят путем перемещения в продольном направлении относительно резервуара для охлаждающей жидкости или резервуара для погружения.

11. Способ по одному из пп.1 - 10, отличающийся тем, что по меньшей мере за время, в течение которого часть проката погружена в охлаждающую жидкость, последнюю нагружают колебаниями или ей придают колебательное движение.

12. Устройство для термической обработки профилированного проката, в частности железнодорожных рельсов, с увеличенным отводом тепла от частей поверхности профиля при охлаждении из гамма-области материала на основе железа, в частности для реализации способа по одному из пп.1 - 11, состоящее в основном по меньшей мере из одной зоны (А) подготовки для проката (1) на рольганге (21), с приспособлением позиционирования проката, зоны (В) обработки охлаждением, с приспособлениями для частичного отвода тепла от поверхности проката (1) с высокой интенсивностью и зоны (С) окончательного охлаждения для охлаждения проката (1) до комнатной температуры, механизмов поперечной транспортировки, удержания и манипулирования, отличающееся тем, что рольганг (21) в зоне (А) подготовки имеет само по себе известное приспособление позиционирования проката и средства (22, 23) для выравнивания по прямой или оси профилированного проката (1) при пластическом формообразовании последнего, приспособление поперечной транспортировки имеет средство для прямого или соосного перевода проката (1) в основном перпендикулярно его оси из зоны (А) подготовки в зону (В) обработки охлаждением, в этой зоне (В) расположены известное само по себе устройство для закалки проката, в частности головки рельса, с помощью охлаждающей жидкости (37) в резервуаре (38) для погружения с фиксирующими устройствами (24) и устройствами управления и регулируемое устройство (3) для дополнительного охлаждения для интенсификации охлаждения по меньшей мере другой зоны проката, в частности подошвы рельса, и зона (С) окончательного охлаждения имеет место (25) складирования для проката (1) с целью его охлаждения до комнатной температуры.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что приспособление (3) дополнительного охлаждения установлено на прокате (1) и имеет регулируемую интенсивность охлаждения.

14. Устройство по пп.12 или 13, отличающееся тем, что приспособление (3) дополнительного охлаждения имеет детали для создания локального потока охлаждающей среды, ограниченного в продольном или осевом направлении проката (1), по существу непрерывного в поперечном направлении, и при необходимости средства (34) для предотвращения усиленного отвода тепла от поверхности (поверхностей), соседней (соседних) с охлаждаемой поверхностью.

15. Устройство по одному из пп.12 - 14, отличающееся тем, что приспособление дополнительного охлаждения выполнено в виде приспособления пневматического охлаждения или охлаждения разбрызгиванием.

16. Устройство по одному из пп.12 - 15, отличающееся тем, что прокат (1) имеет возможность перемещения в охлаждающей жидкости (37) в продольном направлении относительно резервуара (38) для погружения и/или относительно устройства (3) дополнительного охлаждения.

17. Устройство по одному из пп.12 - 16, отличающееся тем, что на резервуаре (38) для погружения и/или в самой охлаждающей жидкости (37) расположены приспособления, с помощью которых охлаждающая жидкость (37) может перемещаться турбулентно и/или приводиться в колебательное движение.

18. Профилированный прокат, в частности железнодорожный рельс (1), состоящий из головки рельса по меньшей мере с частично мелкозернистой перлитной структурой (111), подошвы (13) рельса и шейки (12) между головкой (11) и подошвой (13) рельса, изготовленный, в частности, в соответствии со способом в соответствии с пп.1 - 11, предпочтительно в устройстве в соответствии с одним из пп.12 - 17, отличающийся тем, что в поперечном сечении рельса (1) последний имеет в верхней зоне (111) головки (11) высокую твердость материала, показатели которой в нижней зоне (112) головки, в шейке (12) и в периферийных частях (132) подошвы (13) понижены, а в центральной зоне (131) базовой поверхности налицо повышенные величины твердости материала.

19. Профилированный прокат по п.18, отличающийся тем, что симметрично главной оси профиля поперечного сечения или симметрично относительно перпендикулярной оси поперечного сечения рельса установлены в основном одинаковые величины твердости материала.