SK90195A3

SK90195A3 - Method of heat treatment of profile rolled material and device for its realization

Info

Publication number: SK90195A3
Application number: SK901-95A
Authority: SK
Inventors: Georg Prskawetz; Peter Pointner; Alfred Moser
Original assignee: Voest Alpine Schienen Gmbh
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1995-07-17
Publication date: 1996-03-06
Also published as: RU2101369C1; DE59508080D1; HUT72292A; PL178079B1; CZ290866B6; PL309657A1; ES2145247T3; HU218230B; SI9500230A; AU2334995A; AT402941B; EP0693562A1; BR9503367A; HRP950386A2; KR100372402B1; SK282161B6; JPH08170120A; EP0693562B1; HRP950386B1; AU702091B2

Abstract

Method for treatment of rolled profile material comprises straightening rolled profile, particularly rails (1) with plastic forming at 750 - 1100 degrees C temp. Initial cooling takes place with locally equal intensity to 5 - 120 degrees C temp. above the Ar3 point of the material. This is followed by cooling which has equal intensity in the longitudinal direction of the profile, but varies along the circumference of the profile cross section to ensure a martensitic-free fine pearlitic structure. Final cooling takes place with locally equal intensity down to room temp.. Also claimed is the appts. for carrying out the above heat treating, novel in that is has a preparatory section (A), a cooling section (B).

Description

Pri opisovanom spôsobe sa vývalok pri teplote najviac 1100°C, avšak najmenej 750° C a pri plastickom tvárnení vyrovná do priameho tvaru a v prvej fáze chladenia je ochladzovaný miestne rovnakou intenzitou chladenia na teplotu o 5°C až 120°C nad Ar-teplotu zliatiny, v ďalšej fáze chladenia je odoberané z vývalku teplo intenzitou, ktorá je v pozdĺžnom smere miestne rovnaká, ale v obvodovom smere prierezu vývalku rozdielna. Zvýšená intenzita chladenia je uplatňovaná v oblastiach s väčšou koncentráciou hmoty, v ktorých sa vytvára jemne perlitická štruktúra bez obsahu martenzitu, potom sa uskutočňuje dochladzovanie na teplotu prostredia. Zariadenie obsahuje pohotovostnú oblasť (A), ochladzovaciu oblasť (B) a dochladzovaciu oblasť (C) na konečné ochladzovanie profilovaného vývalku.In the process described, the rolled metal is straightened at a temperature of not more than 1100 ° C, but at least 750 ° C, and in plastic molding, and is cooled locally with the same cooling intensity to a temperature of 5 ° C to 120 ° C above the Ar-alloy temperature. , in the next cooling phase, heat is removed from the rolled metal with an intensity which is locally equal in the longitudinal direction but different in the circumferential direction of the rolled cross-section. Increased cooling intensity is applied in areas with higher mass concentration, where a finely pearlitic martensite-free structure is formed, then cooling to ambient temperature. The apparatus comprises a standby area (A), a cooling area (B) and a cooling area (C) for the final cooling of the profiled rolled metal.

Spôsob a zariadenie na tepelné spracovanie profilovaného valcovaného materiáluMethod and apparatus for heat treatment of profiled rolled material

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu tepelného spracovania profilovaného valcovaného materiálu, najmä koľajníc pre železnice a pouličné dráhy, so zvýšeným odvádzaním tepla z častí povrchových plôch pri ochladzovaní z gama oblasti základného materiálu na báze železa, pričom v najmenej jednej požadovanej prierezovej oblasti profilu, najmä v hlavovej oblasti koľajnice, dochádza k premene materiálu na jemne perlitickú štruktúru so zvýšenou pevnosťou, najmä so zvýšenou odolnosťou proti oderu, a zvýšenou tvrdosťou a prípadne sa obmedzujú deformácie, prípadne priehyby vyvolané tepelne podmieneným predĺžením valcovaného materiálu, najmä koľajnice, v smere kolmom na pozdĺžnu os pri ochladzovaní na teplotu okolia, najmä po premene štruktúry materiálu v najmenej jednej intenzívnejšie chladenej oblasti prierezu valcovaného materiálu, najmä sa tieto deformácie v podstate vylučujú na dosiahnutie zvýšenej pevnosti a medze únavy pri striedavom napätí v ohybe.The invention relates to a method of heat treating profiled rolled material, in particular rails for railways and street tracks, with increased heat dissipation from portions of surface areas while cooling from the gamma region of the iron-based base material, and at least one desired cross-sectional region of the profile. The material is transformed into a finely pearlitic structure with increased strength, in particular increased abrasion resistance, and increased hardness, and optionally deformations or deflections caused by the thermally conditioned elongation of the rolled material, especially the rail, in a direction perpendicular to the longitudinal axis during cooling to the ambient temperature, in particular after the material structure has been transformed in at least one of the more intensively cooled cross-sectional areas of the rolled material, in particular, these deformations are substantially eliminated to achieve increased strength and fatigue strength by bending stresses.

Vynález sa tiež týka zariadenia na uskutočňovanie spôsobu tepelného spracovania profilovaného tyčového valcovaného materiálu, najmä koľajníc pre železnice a pouličné dráhy, ktoré pozostáva v podstate z najmenej jednej pohotovostnej polohy pre koľajnice alebo iný valcovaný materiál, uložený na valčekovom dopravníku, opatrenej polohovacím ústrojenstvom na nastavenie polohy valcovaného materiálu, z ochladzovacej oblasti pre spracovanie materiálu ochladzovaním, opatrenej ústrojenstvami pre čiastočný odvod tepla s vyššou intenzitou z povrchovej plochy valcovaného materiálu, a z dochladzovacej oblasti pre ochladzovanie valcovaného materiálu na teplotu okolia a tiež ústrojenstvami pre priečne presúvanie, pridržovanie a manipuláciu s valcovaným materiálom.The invention also relates to an apparatus for carrying out a method of heat-treating profiled bar-rolled material, in particular rail and street rails, which consists essentially of at least one standby position for rails or other rolled material mounted on a roller conveyor provided with a positioning device for positioning from a cooling zone for processing the material by cooling, provided with higher intensity partial heat dissipating means from the surface of the rolled material, and a cooling zone for cooling the rolled material to ambient temperature and also means for transversely moving, holding and handling the rolled material.

Vynález sa tiež týka konkrétneho profilovaného vývalku, najmä koľajnice pre železnice a pouličné dráhy, ktorý pozostáva z hlavy koľajnice s aspoň čiastočne perlitickou štruktúrou, z pätky koľajnice a zo stojiny, nachádzajúcej sa medzi hlavou a pätkou koľajnice.The invention also relates to a particular profiled rolled metal, in particular a rail for railways and street tracks, which consists of a rail head with at least partially a pearlitic structure, a rail foot and a web located between the head and the rail foot.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Profilovaný valcovaný tyčový materiál, najmä koľajnice pre železnice a pouličné dráhy, sa vyrábajú prevažne zo zliatin na báze železa s obsahom v hmotnostných množstvách 0,4 až 1,0 % uhlíka C, 0,1 až 1,2 % kremíka Si, 0,5 až 3,5 % mangánu Mn, prípadne do 1,5 % chrómu Cr, pričom ďalšie zložky zliatiny majú hmotnostný obsah nižší ako 1 % a zvyšok tvorí železo a nečistoty, ktoré nie je možné počas výroby odstrániť. Na základe obvyklých dimenzií, napríklad pri hmotnosti od 30 do 100 kg/m a z toho vyplývajúceho pomeru plochy prierezu k obvodu koľajnice dochádza pri ochladzovaní vývalkov z valcovacej teploty v nepohybujúcom sa vzduchu napríklad na chladiacom lôžku alebo podobne k pomalému ochladzovaniu, pri ktorom dochádza k premene z austenitickej štruktúry na hrubo perlitickú štruktúru, obsahujúcu prípadne častice železa. Tieto materiály s hrubou perlitickou štruktúrou majú pritom tvrdosť v rozsahu od 250 HB do 350 HB.Profiled rolled bar material, in particular rails for railways and street tracks, is produced predominantly from iron-based alloys with a content of 0.4 to 1.0% C, 0.1 to 1.2% Si, 0.1, 5 to 3.5% of manganese Mn or up to 1.5% of chromium Cr, with the other components of the alloy having a content by weight of less than 1% and the remainder being iron and impurities which cannot be removed during manufacture. Based on conventional dimensions, for example at a weight of 30 to 100 kg / m and the resulting ratio of cross-sectional area to rail circumference, cooling of the rolling stock from the rolling temperature in the stationary air occurs, for example on a cooling bed or the like. austenitic structure to a coarse pearlitic structure, optionally containing iron particles. These materials with a thick pearlitic structure have a hardness in the range of 250 HB to 350 HB.

So zvyšovaním premávky na železniciach a zvyšovaním osových tlakov vagónov a tiež s požiadavkou na zvýšenie životnosti železničných koľajníc pri ich praktickom použití sa začal objavovať rad riešení, ktoré majú za úlohu zvýšenie pevnosti materiálu a tiež jeho odolnosti proti opotrebeniu. Zistilo sa pritom, že priaznivejšie, prípadne zlepšené vlastnosti používaných materiálov a tvrdosti okolo 400 HB a vyššie možno dosiahnuť tepelným spracovaním a/alebo legovacími technickými opatreniami.With increasing traffic on railways and increasing axial pressures of wagons, as well as the requirement to increase the service life of the rails in their practical use, a number of solutions have begun to increase the strength of the material as well as its wear resistance. It has been found that more favorable or improved properties of the materials used and hardnesses of about 400 HB and above can be achieved by heat treatment and / or alloying techniques.

Koľajnice si však majú zachovať napríklad pre vytváranie bezstykových tratí, prípadne viacnásobných dĺžok koľajníc, dobrú zvárateľnosť, takže legovacie technické opatrenia na zvýšenie tvrdosti, prípadne pevnosti a húževnatosti materiálu sú uskutočniteľné len v menšom rozsahu. Rozhodujúcou cestou je preto tepelné spracovanie prispôsobené materiálovému zloženiu ecele (DE-C 34 46 794, EP-B-0 187 904 a EP-B-0 186 373). Tieto postupy sa však z ekonomických dôvodov v širšom meradle neuplatnili .However, the rails are intended to maintain good weldability, for example, for the formation of non-contact tracks or multiple rail lengths, so that alloying technical measures to increase the hardness, strength and toughness of the material are only feasible to a lesser extent. The decisive way is therefore a heat treatment adapted to the material composition of ecele (DE-C 34 46 794, EP-B-0 187 904 and EP-B-0 186 373). However, these procedures have not been widely applied for economic reasons.

Aby sa zvýšili úžitkové vlastnosti koľajníc a výhybkových prvkov vyrobených z uvedených materiálov, je možné, ako je to odborníkom dobre známe, dosiahnuť tepelným zušľachťovaním jemne perlitickú štruktúru materiálu. Pritom je dôležité, aby pri ochladzovaní z austenitizačnej teploty boli zaistené zodpovedajúce chladiace podmienky, prípadne rýchlosti chladenia. V EP-B-0 293 002 je napríklad pre tento účel navrhnuté uskutočňovať po počiatočnej veľkej intenzite ochladzovania prakticky izotermickú premenu štruktúry materiálu pri teplote okolo 530 °C. Z DE-OS—28 20 784 je ďalej známe uskutočňovanie vytvrdzovania koľajníc s určitým materiálovým zložením vo vriacej vode, pričom pridaním prísad· a tiež opatreniami na zaistenie pohybov spracúvaného predmetu sa mala dosiahnuť požadovaná intenzita chladenia na dosiahnutie jemne perlitickej štruktúry materiálu.In order to increase the performance properties of the rails and switches made of the said materials, it is possible, as is well known to those skilled in the art, to achieve a finely pearlitic structure of the material by thermal treatment. It is important here that the cooling conditions or cooling rates are ensured when cooling from the austenitization temperature. For example, it is proposed in EP-B-0 293 002 to carry out an practically isothermal transformation of the material structure at a temperature of about 530 ° C after an initial high cooling intensity. It is further known from DE-OS-28 20 784 to perform the curing of rails with a certain material composition in boiling water, whereby the addition of additives as well as measures to ensure the movement of the workpiece should achieve the desired cooling intensity to achieve a finely pearlitic material structure.

Podľa AT-PS 323 224 bola navrhnutá výroba koľajníc s homogénnou jemnou perlitickou štruktúrou materiálu vybranej zliatiny použitím určitých chladiacich parametrov, napríklad rýchlosťou chladenia medzi 10 a 20 °C za sekundu až na teplotu najviac 550 °C. Tieto opatrenia však majú nevýhodu v tom, že rovnaká intenzita chladenia povrchovej plochy sa prejavuje v závislosti od koncentrácie materiálu v jednotlivých častiach profilu valcovaného materiálu rôznymi rýchlosťami ochladzovania materiálu a rôznou premenou materiálu v oblastiach prierezu priľahlých k obvodovým plochám, takže sú často nevyhnutné nákladné opatrenia na zamedzenie nežiadúcich miestnych zmien štruktúry materiálu alebo materiálových vlastností, najmä nadmernej tvrdosti a krehkosti materiálu, čo je najmä v častiach koľajnice, namáhaných ohybom, porebné vylúčiť.According to AT-PS 323 224, it has been proposed to produce rails with a homogeneous fine pearlitic structure of a selected alloy material using certain cooling parameters, for example a cooling rate between 10 and 20 ° C per second up to a maximum of 550 ° C. However, these measures have the disadvantage that, depending on the concentration of the material in the different sections of the roll material profile, the same surface cooling intensity is manifested by different cooling rates and different material conversions in cross-sectional areas adjacent to the peripheral surfaces, so costly measures are often necessary. avoiding undesirable local changes in the structure of the material or in the material properties, in particular excessive hardness and brittleness of the material, particularly in bending stressed parts of the rail, should be avoided.

Často sa navrhovalo vytvorenie heterogénnej mikroštruktúry v priereze koľajnice, pričom v každej oblasti prierezu by mala byť mikroštruktúra prispôsobená konkrétnemu druhu namáhania tejto oblasti. Z DE-C-30 06 695 je napríklad známy spôsob, pri ktorom sa z valcovacej teploty ovplyvní ochladzovaním koľajnice premena materiálu v celom priereze, a na to sa hlava koľajnice reaustenitizuje najmä indukčným zahrievaním a potom sa vytvrdí. Podľa WO 94/02652 sa navrhuje, aby sa hlava koľajnice ochladzovala v chladiacej látke zvlášť nastavenou intenzitou chladenia až na povrchovú teplotu medzi 450 °C až 550 °C a tým sa v nej vytvorila jemne perlitická štruktúra materiálu. Pre tento spôsob sa tiež navrhlo zariadenie na uskutočňovanie spôsobu spracovania a závesného -vytvrdzovania koľajníc, ktoré je popísané v DE-C-40 03 363.It has often been proposed to create a heterogeneous microstructure in the rail cross-section, and in each cross-sectional area the microstructure should be adapted to the particular type of stress in that area. DE-C-30 06 695 discloses, for example, a method in which, from the rolling temperature, the transformation of the material across the cross-section is influenced by the cooling of the rail, for which the rail head is reaustenitized in particular by induction heating and then cured. According to WO 94/02652, it is proposed that the rail head be cooled in a coolant with a specially adjusted cooling intensity up to a surface temperature of between 450 ° C to 550 ° C, thereby forming a finely pearlitic structure of the material. For this method, an apparatus for carrying out the method of rail curing and suspension curing, as described in DE-C-40 03 363, has also been proposed.

Nehomogénne chladenie v rozsahu prierezu valcovaných profilových vývalkov však môže viesť k vzniku zakrivení a k odchýlkam od priameho tvaru. Na odstránenie tejto nevýhody sa v DE-A-4 237 991 navrhlo dopravovať koľajnice v zavesenom stave, najmä hlavou dole na chladiace lôžko, na ktorom sa potom koľajnica ochladzovala, avšak v tomto prípade nebolo možné dosiahnuť rôzneho cieleného vytvárania heterogénnej štruktúrnej stavby materiálu v priereze profilového vývalku.However, inhomogeneous cooling over the cross-sectional range of the rolled profiled bars can lead to curvature and deviations from the straight shape. In order to overcome this disadvantage, it has been proposed in DE-A-4 237 991 to convey the rails in suspended condition, in particular head down to a cooling bed, on which the rail is then cooled, but in this case it was not possible to achieve different targeted formation of heterogeneous structure profile rolled.

Spoločnou nevýhodou všetkých týchto známych spôsobov a zariadení je skutočnosť, že tieto riešenia pri výrobe profilovaného valcovaného materiálu síce môžu tieto postupy zaistiť vo vybraných oblastiach pomocou jednotlivých spracovávacích postupov potrebné riešenia, ale nie sú schopné zvládnuť celkovú problematiku pri hospodárnej výrobe dlhých koľajníc s vysokou kvalitou a so zvláštnymi kvalitatívnymi vlastnosťami.A common disadvantage of all these known methods and apparatuses is that these solutions for the production of profiled rolled material can provide these solutions in selected areas by means of individual processing processes, but are unable to cope with the overall problem of economical production of long rails of high quality and with special qualitative properties.

Úlohou vynálezu je preto vyriešiť tieto problémy a odstrániť nedostatky známych výrobných postupov novým spôsobom tepelného spracovania, ktorým by bolo možné vyrábať vývalky s najmä výhodnými úžitkovými vlastnosťami. Úlohou vynálezu je tiež vyriešiť vhodné zariadenie na uskutočnenie tohto spôsobu a vhodný druh valcovaného výrobku, najmä koľajnice, určeného pre najťažšie namáhanie premávkou.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to solve these problems and to eliminate the shortcomings of the known production processes by a new method of heat treatment which can produce rolled products with particularly advantageous performance properties. It is also an object of the invention to provide a suitable apparatus for carrying out this method and a suitable kind of rolled product, in particular a rail, intended for the most severe traffic loads.

Podstata -vynálezuThe essence of the invention

Tieto úlohy sú vyriešené spôsobom tepelného spracovania valcovaného materiálu, najmä koľajnice, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že valcovaný materiál, najmä koľajnice, s priemernou teplotou najviac 1100 °C, najmä najviac 900 °C, najmenej však 750 °C, ktorá bola v svojom pozdĺžnom smere pri plastickom tvarovaní a valcovaní vytvorená v priamom tvare, sa premiestni v svojom priamom tvare priečnym smerom a udržuje sa v koncovej polohe tohoto posunu, pričom v prvej chladiacej operácii chladenia valcovaného materiálu, najmä koľajnice, sa tento materiál nechá schladiť vyvážene na teplotu nižšiu ako 860 °C, najmä nižšiu ako 820 °C, predovšetkým vyššiu o 5 až 120 °C ako je Ar₃~teplota zliatiny, rovnakou miestnou chladiacou intenzitou, najmä vyžarovaním do okolitého nepohybujúceho sa vzduchu, potom sa v druhej fáze chladiaceho procesu z valcovaného materiálu odoberá teplo intenzitou, ktorá je v pozdĺžnom smere rovnaká, ale v priereze rôzna v obvodovom smere, pričom intenzita chladenia sa aspoň v jednej oblasti na obvode profilovaného valcovaného materiálu zvýši a najmenej raz vyššou intenzitou chladenia sa pôsobí v najmenej jednej oblasti s väčším pomerom plochy priečneho prierezu k jeho obvodu, prípadne s väčším podielom objemu na povrchovej ploche, prípadne s väčšou koncentráciou hmoty a/alebo v každej oblasti s vyššou miestnou teplotou vývalku, najmä koľajnice, a každá oblasť s takto zvýšenou rýchlosťou ochladzovania sa privedie na teplotu premeny štruktúry, pri ktorej sa vytvoria chladiace podmienky pre jemne perlitickú štruktúru bez obsahu martenzitu, potom sa v ďalšej operácii vývalok ochladí na teplotu okolitého prostredia rovnakou miestnou chladiacou intenzitou, napríklad uložením na vzduchu udržovanom bez pohybu. Pri uskutočňovaní tohoto spôsobu je dôležité, aby sa vyrovnávanie vývalku do. priameho tvaru uskutočnilo pri plastickom tvárnení, ktoré prebieha spravidla v teplotnom rozsahu medzi 750 °C a 1100 °C. Nižšie teploty ako 750 °C môžu viesť, ako sa zistilo, k čiastočne elastickému ohnutiu s odchýlkami od priameho tvaru, čo by malo za následok nehomogénnu intenzitu ochladzovania v pozdĺžnom smere koľajnice. Teploty valcovaného materiálu vyššie ako 1100 °C spôsobujú často rast austenitických zŕn, prípadne tvorbu hrubších zŕn, pričom najmä tieto hrubšie zrná môžu nepriaznivo ovplyvniť materiálové vlastnosti vývalku. Ak sa vychádza z vyrovnaného vývalku do priameho tvaru, na dosiahnutie rovnomerne rozloženej jemne perlitickej štruktúry v rôznych oblastiach prierezu sa ukázalo ako dôležité, že vývalok sa pridržiava a v prvej fáze sa nechá rovnomerne chladnúť na teplotu nižšiu ako 860 °C rovnakou miestnou ochladzovacou intenzitou. Pritom sa môže jednak vyrovnávať miestna nehomogenita rozdelenia teplôt v pozdĺžnom smere, ktorá je spôsobená uložením vývalku na priečne presúvacie ústrojenstvo v niekoľkých bodoch, a jednak sa dosiahne osovo súmerného alebo stredovo súmerného rozdelenia teplôt v priereze profilovaného vývalku a tým sa stabilizuje jeho priamy tvar. Je zvlášť výhodné, že vyrovnávacie ochladzovanie prebieha až na teplotu, ktorá je o 5 °C až 120 °C vyššia ako Ar_a-teplota zliatiny, aby sa zaistili priaznivé podmienky pre čiastočnú premenu štruktúry na jemne perlitickú formu v častiach prierezu koľajnice, pri ktorej začína premena mriežky gama v zliati-, %These objects are solved by a method of heat treatment of a rolled material, in particular a rail, according to the invention, in which the rolled material, in particular a rail, has an average temperature of not more than 1100 ° C, in particular not more than 900 ° C but at least 750 ° C. has been formed in its longitudinal direction in the case of plastic shaping and rolling, it is displaced in its straight shape transversely and maintained in the end position of this displacement, while in the first cooling operation of cooling the rolled material, especially the rail, this material is allowed to cool to a temperature of less than 860 ° C, in particular less than 820 ° C, particularly higher by 5 to 120 ° C than the Ar ₃ teplota alloy temperature, with the same local cooling intensity, in particular by radiating to the ambient stationary air, In the process, the heat is extracted from the rolled material by an intensity that is in the longitudinal direction the same, but different in cross-section in the circumferential direction, whereby the cooling intensity is increased in at least one region on the periphery of the profiled rolled material and at least one higher cooling intensity is applied in at least one region with a larger cross-sectional area ratio the volume on the surface, optionally with a higher mass concentration and / or in each region with a higher local rolling temperature, especially the rail, and each region with such increased cooling rate is brought to the structure transformation temperature at which cooling conditions for the fine pearlitic structure without martensite, then in a further operation the rolled metal is cooled to ambient temperature with the same local cooling intensity, for example by deposition in air kept motionless. In carrying out this method, it is important that the alignment of the rolled metal into. It has a direct shape in plastic molding, which generally takes place in the temperature range between 750 ° C and 1100 ° C. Temperatures below 750 ° C can lead to a partially elastic bending with deviations from a straight shape, which would result in an inhomogeneous cooling intensity in the longitudinal direction of the rail. Temperatures of the rolled material above 1100 ° C often cause the growth of austenitic grains or the formation of coarser grains, in particular these coarser grains can adversely affect the material properties of the rolled metal. Starting from a straight-rolled sheet, in order to achieve a uniformly distributed finely pearlitic structure in the various cross-sectional areas, it has proven important that the sheet is held and is allowed to cool evenly to less than 860 ° C with the same local cooling intensity. Here, on the one hand, the local inhomogeneity of the temperature distribution in the longitudinal direction caused by the deposition of the rolled material on the transversal shifting device at several points can be compensated, and secondly an axially symmetrical or medium symmetrical temperature distribution is achieved in the cross section of the profiled metal. It is particularly preferred that the equalization cooling takes place up to a temperature that is 5 ° C to 120 ° C higher than the Ar _{and the} temperature of the alloy, in order to provide favorable conditions for the partial conversion of the structure to finely pearlitic form. the gamma lattice starts to turn into a casting,%

ne na mriežku alfa pri rýchlosti ochladzovania približne 3 °C/min.at a cooling rate of approximately 3 ° C / min.

Ochladzovanie vývalkov s intenzitou odoberania tepla, ktorá je v pozdĺžnom smere v podstate stála, zatiaľ čo v priereze v obvodovom smere je rozdielna, je v podstate známe. Pri tomto postupe je však dôležité, aby oblasti so zvýšenou intenzitou ochladzovania povrchovej plochy zodpovedali koncentrácii hmoty valcovaných výrobkov. V spojení s vyrovnaním vývalku do priameho tvaru s rovnomerným ochladzovaním a s nastavením súmerného rozdelenia teplôt a usporiadaním chladiacich oblastí možno ochladzovanie vývalku, rozdielne v priečnom smere prierezu, udržiavať v pozdĺžnom smere v podstate rovnomerné. Pri tomto postupe je tiež dôležité, aby rýchlosť ochladzovania, ktorou sa spracovaná oblasť vývalku privádza na okolitú teplotu, bola známymi opatreniami správne nastavená. Ako je odbor nikom zrejmé z obr. 3, na ktorom je zobrazený graf priebehu teplôt pri štruktúrnych premenách v závislosti od času, vytvárajú sa pri vyšších rýchlostiach ochladzovania z Ar_a-teploty, napríklad pri krivkách c,__d, v materiálovej štruktúre podiely martenzitu, takže materiál má síce vysokú tvrdost, ale v podstate stráca pružnosť a vzniká väčšie nebezpečenstvo lomu, takže výsledný materiál sa už nemôže použiť pre pôvodne zamýšľaný účel. Nižšie rýchlosti ochladzovania, vyjadrené napríklad krivkou h, spôsobujú vznik hrubo perlitickej mäkkej štruktúry materiálu. Je preto veľmi dôležité nastaviť rýchlosti chladenia vývalku v jednotlivých oblastiach tak, aby sa pri premene štruktúry materiálu zamedzilo v každom prípade tvorbe martenzitu, avšak aby v oblastiach so zvýšenou intenzitou ochladzovania vznikala jemne perlitická štruktúra. Po úplnej premene materiálovej štruktúry sa vývalok privedie s rovnakou miestnou intenzitou ochladzovania na teplotu svojho okolitého prostredia, aby sa zmenšilo, prípadne úplne zamedzilo jeho prehnutie.Cooling of the rolled metal with a heat removal rate which is substantially constant in the longitudinal direction, while different in cross-section in the circumferential direction, is known. In this process, however, it is important that the areas of increased surface cooling intensity correspond to the mass concentration of the rolled products. In conjunction with straightening of the rolled metal with uniform cooling and the setting of symmetrical temperature distribution and arrangement of the cooling regions, the cooling of the rolled metal, in the cross-sectional direction differently, can be kept substantially uniform in the longitudinal direction. In this process, it is also important that the cooling rate at which the treated area of the rolled metal is brought to ambient temperature is correctly adjusted by known measures. As will be apparent to those skilled in the art from FIG. 3, which shows a graph of temperature evolution during structural changes over time, martensite fractions are formed in the material structure at higher cooling rates from Ar _and temperature, for example curves c, __ d, so that the material has a high hardness, but it essentially loses its elasticity and creates a greater risk of fracture, so that the resulting material can no longer be used for its originally intended purpose. Lower cooling rates, as expressed, for example, by curve h, give rise to a coarse pearlitic soft material structure. It is therefore very important to adjust the cooling rates of the rolled metal in the individual regions so that the formation of martensite is avoided in each case when the material structure is changed, but that a finely pearlitic structure is formed in the regions of increased cooling intensity. After the material structure has been completely transformed, the rolled metal is brought with the same local cooling intensity to its ambient temperature in order to reduce or even prevent its bending.

Vo výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa tepelné spracovanie uskutočňuje po tvárnení valcovaného materiálu za tepla so stupňom pretvorenia od 1,8 do 8 %, najmä od 2 do % pri poslednom priechode valcovacím zariadením pri teplote najmenej 770 °C a najviac 1050 °C z teploty tvárnenia valcovaného materiálu za tepla. Záverečné tvárnenie so stupňom pretvorenia od 1,8 % do 8 % spôsobuje priaznivé zjemnenie austenitických zŕn, ak toto tvárnenie prebieha v teplotnom rozsahu od 770 °C do 1050 °C. Nižšie stupne pretvorenia ako 1,8 % podľa doterajších skúseností spôsobujú v niektorých miestach zvlášť veľký nárast hrubších zŕn, zatiaľ čo stupeň pretvorenia väčší ako 8 % vyvoláva značné zvýšenie teploty v stredných, prípadne vnútorných oblastiach na základe uvoľňovanej tvárnej energie, ktorým sa v niektorých miestach narušuje homogenita štruktúry a môžu vzniknúť nevýhody z hľadiska kvality tvárneného vývalku.In a preferred embodiment of the process according to the invention, the heat treatment is carried out after hot rolling of the rolled material with a degree of deformation of from 1.8 to 8%, in particular from 2 to%, at the last pass through the rolling mill at a temperature of at least 770 ° C and at most 1050 ° C. hot forming of rolled material. The final forming with a degree of deformation of from 1.8% to 8% causes a favorable refinement of the austenitic grains when this forming takes place in a temperature range of 770 ° C to 1050 ° C. Less than 1.8% deformation rates, according to experience to date, cause a particularly large increase in coarser grains in some locations, while a deformation rate greater than 8% causes a considerable temperature increase in the central and / or internal regions due to the release of ductile energy. it disrupts the homogeneity of the structure and may lead to disadvantages in terms of the quality of the rolled metal.

Z hľadiska získania dokonale priameho a nedeformovaného vývalku, najmä koľajnice, ktorej všetky prierezy ležia na spoločnej osi i po ochladení na teplotu okolitého prostredia, a dosiahnutia zvýšenej tuhosti a medze únavy pri striedavom namáhaní v ohybe je výhodné, ak sa v druhej fáze ochladzovania zvýši intenzita chladenia v najmenej dvoch oblastiach na obvode profilovaného valcovaného materiálu. Tým sa môžu vo viacerých oblastiach priečneho prierezu vývalku, nachádzajúcich sa v blízkosti povrchových plôch, vytvoriť miesta so zvýšenou tvrdosťou a zvýšenou pevnosťou materiálu v dôsledku jemnejšej perlitickej štruktúry materiálu v týchto zónach. Pri zaťažení koľajnice alebo iného vývalku ohybom, pri ktorom dochádza k najväčšiemu namáhaniu ťahom za ohybu v tých oblastiach prierezu, ktoré sú najviac vzdialené od neutrálnej osi alebo neutrálneho vlákna prierezu, je teraz možné vytvorenie aspoň dvoch takýchto periférnych oblastí so zvýšenou pevnosťou v ťahu. V prípade koľajnice sa zistilo, že sa týmto postupom môže zvýšiť v jej päťkovej oblasti odolnosť proti vzniku trhliniek.From the point of view of obtaining a perfectly straight and undeformed rolled metal, in particular of a rail whose all cross-sections lie on a common axis even after cooling to the ambient temperature, and to achieve increased stiffness and fatigue strength under alternating bending stress, cooling in at least two regions on the periphery of the profiled rolled material. As a result, points of increased hardness and increased material strength can be created in a plurality of rolled cross-sectional areas adjacent to the surfaces due to the finer pearlitic structure of the material in these zones. When the rail or other rolled load is subjected to the greatest bending stress in those cross-sectional areas furthest from the neutral axis or the neutral cross-sectional fiber, it is now possible to provide at least two such peripheral areas with increased tensile strength. In the case of the rail, it has been found that by this procedure, the crack resistance in its five region can be increased.

V ešte inom uskutočnení vynálezu je výhodné ochladzovať časť profilovaného valcovaného materiálu, ktorá má najväčšiu koncentráciu hmoty, najmä hlavu koľajnice, pomocou ponárania, prípadne chladením pomocou ponorenia do chladiacej kvapaliny, pričom sa súčasne ďalej z najmenej jednej časti valcovaného materiálu, upravenej pre intenzívnejšie chladenie a s menšou koncentráciou hmoty, napríklad pätky koľajnice, odoberá teplo prostriedkom zaisťujúcim nižšiu intenzitu chladenia, napríklad tlakovým vzduchom alebo postrekom zmesou vzduchu a vody. Týmto postupom sa môže zamedziť vznik’ značného vnútorného napätia v materiáli a tepelné predĺženie vývalku.In yet another embodiment of the invention, it is advantageous to cool the portion of the profiled rolled material having the greatest concentration of mass, in particular the rail head, by immersion or cooling by immersion in a coolant while at the same time further from at least one portion of the rolled material. a lower mass concentration, for example a rail foot, removes heat by means of a lower cooling intensity, for example by compressed air or by spraying a mixture of air and water. This can prevent significant internal stresses in the material and thermal elongation of the rolled metal.

Aby sa už pri spomínaných zliatinách na báze železa odstránilo nevýhodné tvorenie martenzitu a dosiahla sa jemná perlitická štruktúra materiálu, je výhodné, ak sa intenzita chladenia a najmä zloženie chladiacej tekutiny pre chladenie ponáraním nastaví tak, aby sa v rozsahu teplôt od 800 °C do 450 °C dosiahlo ochladzovanie oblastí materiálu priľahlých k povrchovým plochám najmä ponorenej časti rýchlosťou 1,6 ažIn order to eliminate the disadvantageous formation of martensite in the said iron-based alloys and to achieve a fine pearlitic structure of the material, it is advantageous if the cooling intensity, and in particular the composition of the coolant for immersion cooling, is adjusted so that it ranges from 800 ° C to 450 ° C. ° C achieved cooling of the areas of the material adjacent to the surfaces of the particularly submerged portion at a rate of 1.6 to 1.5 ° C

2,4 °C za sekundu, predovšetkým rýchlosťou 2,0 °C za sekundu. Táto rýchlosť ochladzovania je výhodná tiež z ekonomických dôvodov, pretože pri zachovaní požadovanej kvality valcovaného materiálu je v druhej fáze chladenia postačujúca krátka doba chladenia a tým sa tiež dosiahne väčší výkon zariadenia.2.4 ° C per second, in particular at 2.0 ° C per second. This cooling rate is also advantageous for economic reasons, since, while maintaining the desired quality of the rolled material, a short cooling time is sufficient in the second cooling phase and thus also achieves greater plant performance.

Na obmedzenie výsledného zakrivenia koľajnice alebo iného vývalku sa ukázalo ako vhodné, ak pri valcovanom tyčovom materiále s časťou prierezu v tvare T, napríklad pri pätke železničnej koľajnice, sa zóna alebo plocha protiľahlá k stojine profilu ochladzuje väčšou intenzitou, najmä tlakovým vzduchom alebo zmesou vzduchu a vody. Pritom sa súčasne ukazuje ako výhodné z hľadiska životnosti koľajnice alebo iného vývalku, ak sa oblasť povrchovej plochy valcovanej profilovej tyče, protiľahlá k jej stojine a ochladzovaná s väčšou intenzitou, vytvorí v podstate súmerne vzhľadom na stojinu a zo strán je ohraničená .In order to limit the resulting curvature of the rail or other rolled metal, it has been found appropriate to cool the zone or surface opposite to the web of the rail, with a section of T-shaped section, for example a rail foot, with greater intensity, in particular compressed air or air mixture; water. At the same time, it also proves advantageous from the point of view of the service life of the rail or other rolled sheet if the surface area of the rolled profile bar, opposed to its web and cooled with greater intensity, is formed substantially symmetrically with respect to the web and bounded from the sides.

Ak sa ďalej zamedzí zvýšeniu intenzity chladenia v závislosti od koncentrácie hmoty profilu alebo v oblastiach profilu profilovaného vývalku, . vzdialených od zaústenia stojiny a/alebo sú tieto oblasti chránené pred nadmerným odberom tepla alebo sa aspoň krátkodobo zahrievajú, je možné v oblasti valcovaného profilového tyčového materiálu nastaviť štruktúru s rovnakou alebo mierne zníženou pevnosťou materiálu. Týmto opatrením sa prekvapujúco dosiahlo zníženie nebezpečenstva lomu najmä pri rázovom a/alebo striedavom trvalom zaťažení vývalku.If, furthermore, an increase in the cooling intensity is prevented depending on the concentration of the profile mass or in the profile regions of the profiled rolled metal,. distant from the mouth of the web and / or these areas are protected from excessive heat dissipation or at least briefly heated, a structure with the same or slightly reduced material strength can be set in the region of the rolled profiled bar material. Surprisingly, this measure has achieved a reduction in the risk of fracture, in particular under the impact and / or alternating permanent load of the rolled metal.

Zvlášť veľkú tvarovú stabilitu možno dosiahnuť, ak sa intenzita chladenia na povrchovej ploche valcovaného materiálu, najmä koľajnice, nastaví tak, že oblasti, v ktorých pri chladení dochádza k premene gama štruktúry, sú vytvorené paralelne súmerne a/alebo paralelne s neutrálnou rovinou, najmä sústredene s ťažiskovou osou, prípadne s ťažiskom prierezovej plochy.Particularly great shape stability can be achieved if the cooling intensity on the surface of the rolled material, especially the rail, is adjusted such that the regions in which the gamma structure changes during cooling are formed parallel to and / or parallel to the neutral plane, especially concentrically with the center of gravity or the center of gravity of the cross-sectional area.

Aby sa dosiahla v pozdĺžnom smere v podstate dokonale rovnomerná miestna chladiaca intenzita a aby sa udržoval stabilný prenos tepla do chladiacej látky, môže sa v ďalšom výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu tyčový valcovaný materiál , z ktorého je časť jeho priečneho prierezu ponorená do chladiacej tekutiny vnútri ponáracej nádrže, v priebehu chla denia posúvať v pozdĺžnom smere relatívne vzhľadom na nádrž s chladiacou látkou, prípadne vzhľadom na ponáraciu nádrž, pričom aspoň v dobe, kedy je časť prierezu tyčového valcovaného materiálu ponorená do chladiacej látky, sa na tyčový valcovaný materiál pôsobí vibráciami alebo sa tento materiál uvedie do vibrácie. Ako sa zistilo, tieto opatrenia zlepšujú rozhodujúcou mierou homogenitu vyrábaných výrobkov.In order to achieve a substantially perfectly uniform local cooling intensity in the longitudinal direction and to maintain a stable heat transfer to the coolant, in another preferred embodiment of the method of the invention, a bar-shaped material from which a cross section thereof is immersed in the coolant inside the coolant. during cooling, move in the longitudinal direction relative to the coolant tank or the immersion tank, and at least when the section of the cross-section of the rod is immersed in the coolant, the rod is subjected to vibrations or this material will vibrate. It has been found that these measures significantly improve the homogeneity of the products produced.

Podstata vynálezu zariadenia uvedeného druhu pre integrálne riešenie problémov spojených s výrobou profilovaného valcovaného materiálu so špeciálnymi vlastnosťami spočíva v tom, že valčekový dopravník je v pohotovostnej polohe opatrený polohovacím ústrojenstvom pre valcovaný materiál a -vyrovnávacími prvkami pre napriamovanie a súosové vyrovnávanie profilovaného valcovaného materiálu pri ich plastickom tvárnení, priečnym dopravným ústrojenstvom pre premiestňovanie valcovaného materiálu v podstate kolmo na jeho pozdĺžnu os z pohotovostnej polohy do ochladzovacej oblasti, v ktorej prebieha spracovanie chladením, pričom v ochladzovacej oblasti je umiestnené ústrojenstvo pre vytvrdzovanie valcovaného materiálu, najmä hlavy koľajnice, chladiacou látkou v ponáracej nádrži s pridŕžacími prvkami a manipulačnými ústrojenstvami a regulovateľným prídavným chladiacim ústrojenstvom na intenzívne chladenie najmenej jednej ďalšej oblasti valcovaného materiálu, najmä pätky koľajnice, a dochladzovacia oblasť obsahuje odkladaciu plochu valcovaného materiálu pre jeho ochladzovanie na teplotu okolitého prostredia.SUMMARY OF THE INVENTION An apparatus of the above-mentioned type for integrally solving problems associated with the production of profiled rolled material with special properties consists in that the roller conveyor is in a standby position provided with a positioning device for rolled material and aligning elements for straightening and coaxial alignment of profiled rolled material a transverse conveying device for moving the rolled material substantially perpendicular to its longitudinal axis from a standby position to a cooling zone in which the cooling treatment takes place, and in the cooling zone there is a device for curing the rolled material, in particular the rail head, by the cooling agent in the sinker with retaining elements and handling devices and adjustable additional cooling device for intensive cooling of at least one additional a portion of the rolled material, in particular a rail foot, and a cooling area comprises a storage surface of the rolled material for cooling it to ambient temperature.

Zistilo sa, že vyrovnávanie profilovaného valcovaného materiálu do priamky alebo do osi profilu je dôležitým predpokladom pre čiastkové alebo miestne zlepšenie kvality vývalkov. Zamedzením zakrivenia profilovej tyče v celej jej dĺžke alebo len v čiastkových úsekoch možno pre valcovaný materiál zaistiť vopred stanovené chladiace podmienky alebo intenzity ochladzovania vývalku udržovať v pozdĺžnom osovom smere rovnaké, takže je vylúčená možnosť, že by sa pevnostné hodnoty alebo tvrdosť valcovanej profilovej tyče po jej dĺžke mohli zmeniť. Skúšky preukázali, že rôzne odstupy profilovej tyče od stien nádrže na chladiacu tekutinu a/alebo od osi postrekovacieho ústrojenstva môžu spôsobiť neúmerne veľké rozdiely v hodnotách tvrdosti a pevnosti materiálu.It has been found that aligning the profiled rolled material to the straight line or to the axis of the profile is an important prerequisite for partial or local improvement of the quality of the rolled metal. By avoiding the curvature of the profile bar over its entire length or only in partial sections, the predetermined cooling conditions or the cooling rates of the rolled metal can be maintained equal in the longitudinal axial direction for the rolled material so that the strength or hardness of the rolled profile bar can be avoided. length could change. Tests have shown that different distances of the profile bar from the walls of the coolant tank and / or from the axis of the sprinkler can cause disproportionately large differences in the hardness and strength values of the material.

Pri vyrovnávaní profilovaného tyčového valcovaného materiálu je ďalej dôležité, aby valcovaný materiál bol vystavený pôsobeniu zodpovedajúcich vyrovnávacích ústrojenstiev v priebehu plastického tvárnenia, aby sa zamedzilo možnosti pružného vrátenia profilovej tyče do pôvodného aspoň čiastočne zakriveného tvaru. Narovnávanie profilového valcovaného materiálu do pozdĺžnej osi, vykonávané v ochladzovacej oblasti pomocou priečnych vyrovnávacích a presúvacích ústrojenstiev, má veľkú dôležitosť pre odstránenie pomocných vyrovnávacích prostriedkov. Prídavné k tomu je ochladzovacia oblasť opatrená manipulačným ústrojenstvom, pomocou ktorého možno vykonávať preberanie tyčového valcovaného materiálu, jeho pridržiavanie, ponáranie do nádrže s chladiacou kvapalinou, prípadne vytvrdzovanie vybraných oblastí profilového tyčového materiálu a nakoniec aj jeho odovzdávanie do ochladzovacej oblasti na konečné ochladenie. Súčasťou tohoto zariadenia môže byť tiež ústrojenstvo na intenzívnejšie ochladzovanie vybraných oblastí prierezu profilovej tyče.In aligning the profiled bar rolled material, it is further important that the rolled material is exposed to corresponding alignment devices during plastic molding to avoid the possibility of resiliently returning the profiled bar to its original at least partially curved shape. The straightening of the profile rolled material to the longitudinal axis, carried out in the cooling region by means of transverse alignment and transfer devices, is of great importance for the removal of the alignment aids. In addition to this, the cooling zone is provided with a handling device by means of which it is possible to take up the bar stock, hold it, immerse it in the coolant tank, or cure selected sections of the bar profile and finally transfer it to the cooling zone for final cooling. The device may also comprise a device for more intensively cooling selected cross-sectional areas of the profile bar.

V ďalšom konkrétnom uskutočnení zariadenia podľa vynálezu je výhodné, ak je prídavné chladiace ústrojenstvo pristaviteľné k valcovanému materiálu a jeho chladiaca intenzita je regulovateľná .In another particular embodiment of the device according to the invention, it is advantageous if the additional cooling device is adjustable to the rolled material and its cooling intensity is controllable.

Výhodné je tiež také konkrétne uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu, ktorého prídavné chladiace ústrojenstvo obsahuje prvky na vytváranie lokálneho postrekovačieho prúdu chladiaceho prostriedku,, ktorý je v pozdĺžnom alebo osovom smere valcovaného materiálu v podstate neprerušený a v priečnom smere je obmedzený a prípadne prostriedky na zamedzenie zosilneného odvodu tepla z plôch susediacich s najmenej jednou chladenou plochou. Týmto riešením možno vytvoriť ostro ohraničené chladiace oblasti a chrániť susedné oblasti pred intenzívnym odvodom tepla a vytvoriť v týchto oblastiach pásma materiálu s nižšou tvrdosťou, pričom podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia zariadenia je prídavné chladiace ústrojenstvo vytvorené ako vzduchové alebo postrekovacie chladiace ústrojenstvo.Also preferred is a particular embodiment of the device according to the invention, wherein the additional cooling means comprises elements for generating a local spray of coolant flow which is substantially continuous in the longitudinal or axial direction of the rolled material and is limited in the transverse direction and optionally means to prevent enhanced heat dissipation from surfaces adjacent to at least one cooled surface. By this solution it is possible to create sharply delimited cooling regions and to protect adjacent regions from intense heat dissipation and to create zones of material with lower hardness in these regions, in accordance with a further preferred embodiment of the apparatus the additional cooling device is designed as an air or spray cooling device.

Homogenita tvrdosti a pevnostných parametrov v pozdĺžnom smere profilovaného tyčového valcovaného materiálu sa môže ďalej zvýšiť, ak je valcovaný materiál uložený v chladiacej látke pohyblivo v pozdĺžnom smere relatívne k ponáracej nádrži alebo relatívne k prídavnému chladiacemu zariadeniu a/alebo ak sú na ponáracej nádrži a/alebo v chladiacej kvapaline usporiadané ústrojenstvá na uvádzanie chladiacej látky do vírivého pohybu a/alebo vyvolávajúceho vibrácie. Zistilo sa, že relatívne pohyby a tiež vibračné pohyby, prípadne tiež pôsobenie tlakových vín medzi chladiacou látkou a spracúvaným výrobkom zrovnomerňuje intenzitu miestne obmedzeného ochladzovania a zaisťuje podmienky pre rovnomernejšie zlepšenie kvality materiálu.The homogeneity of the hardness and strength parameters in the longitudinal direction of the profiled bar rolled material may be further increased if the rolled material is stored in the coolant movably in the longitudinal direction relative to the immersion tank or relative to the auxiliary cooling device and / or if they are on the immersion tank and / or arrangements for moving the coolant into a swirling motion and / or causing vibration. It has been found that the relative motions as well as the vibrational motions, possibly also the action of the pressurized wines between the coolant and the product to be processed, uniformize the intensity of the locally limited cooling and provide the conditions for a more uniform material quality improvement.

Koľajnica podľa vynálezu, vyrobená najmä spôsobom a prípadne v zariadení popísanom v predchádzajúcich odstavcoch, má podstatu vynálezu v tom, že má v priereze v svojej hornej časti v oblasti hlavy vysokú tvrdosť materiálu a táto hodnota tvrdosti je v spodnej oblasti hlavy, v stojine a v okrajových častiach pätky koľajnice znížená a v strednej oblasti základňovej plochy pätky je tvrdosť materiálu zvýšená, pričom zvlášť rovnomerné znaky materiálu profilovej tyče sa dosiahnu, ak sú hodnoty tvrdosti materiálu upravené súmerne k hlavnej osi prierezu vývalku, prípadne súmerne k zvislej osi prierezu koľajnice. Táto koľajnica má i v sťažených premávkových podmienkach, ako sú vysoké osové tlaky prechádzajúcich vozidiel a/alebo vysoká frekvencia dopravy a/alebo malé polomery zatáčok trati podstatne zlepšené úžitkové vlastnosti.The rail according to the invention, produced in particular by the method and possibly in the apparatus described in the preceding paragraphs, has the essence of the invention in that it has a high material hardness in its upper part in the head region and this hardness value is in the lower head region, web. The hardness of the material is increased, and particularly uniform features of the profile bar material are obtained if the material hardness values are adjusted symmetrically to the major axis of the rolled section or possibly to the vertical axis of the rail section. This rail also has significantly improved performance characteristics even in difficult traffic conditions such as high axial pressures of passing vehicles and / or high traffic frequency and / or small curve radii.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude bližšie objasnený pomocou príkladov uskutočnení zobrazených na výkresoch, kde znázorňujú obr. 1 schéma priebehu tepelného spracovania koľajníc spôsobom podľa vynálezu, obr. 2 priečny rez spracúvanou koľajnicou a obr. 3 graf znázorňujúci premenu materiálu koľajnice v závislosti od teploty a času.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail with reference to the drawings, in which: 1 shows a diagram of the heat treatment of rails by the method according to the invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the rail being processed; and FIG. 3 is a graph showing the conversion of rail material versus temperature and time.

Príklady uskutočnenia vynálezu , Ako je schematicky zobrazené, na obr. 1, spracúvaný valcovaný profilový prvok, predstavovaný v tomto príklade koľajnicou 1, sa najprv dopraví do pohotovostnej polohy A na valčekovom dopravníku 21, v ktorej sa zachytí napríklad pomocou neznázorneného nárazníka. Potom sa koľajnica 1 vyrovná do priameho tvaru pomocou vyrovnávacích prvkov 22, 23, pričom výhodné je použitie strediacich vyrovnávacích prostriedkov, ktoré korigujú tiež zvislé zakrivenie. Po vyrovnaní koľajnice 1 do požadovanej priamej polohy nasleduje priečny presun po úložnej ploche 2 do ochladzovacej oblasti B a zachytenie koľajnice 2 v manipulačnom ústrojenstve pomocou pridŕžacích prvkov 24, pričom koľajnica 1 má byť pri pobyte v tomto ústrojenstve podoprená tak, aby nedochádzalo k jej prehnutiu v smere kolmom na jej pozdĺžnu os. Pomocou týchto pridŕžacích prvkov 24 sa valcovaný profilový materiál, najmä koľajniceí 1, ponorí časťou svojho prierezu do chladiacej látky. 37, ktorá sa nachádza v ponáracej nádrži 38,. Pritom je dôležité, aby odstup hornej plochy koľajnice 1 od stien ponáracej nádrže 38 bol po celej dĺžke koľajnice 1 po oboch jej stranách rovnaký a aby na zvýšenie intenzity chladenia povrchových plôch valcovaného materiálu a najmä na zrovnomernenie ochladzovania sa mohol tento valcovaný materiál, najmä koľajnica 1 v ponáracej nádrži 38. prípadne v chladiacej látke 37 pohybovať v pozdĺžnom smere v rozsahu napríklad od 0,5 do 5,0 m. V chladiacej látke 37 alebo na ponáracej nádrži 38 môže byť upravený aj neznázornený vibrátor, ktorý uvádza chladiacu látku 37 do kmitov, ktoré priaznivo ovplyvňujú chladenie a majú frekvenciu najmä od 100 do 800 Hz/min.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION As shown schematically in FIG. 1, the processed rolled profile element, represented in this example by the rail 1, is first conveyed to the standby position A on the roller conveyor 21, in which it is captured, for example, by means of a bumper (not shown). Thereafter, the rail 1 is straightened by straightening elements 22, 23, with the use of centering straightening means which also correct the vertical curvature. Aligning the rail 1 to the desired straight position is followed by a lateral movement of the bearing surface 2 into the cooling zone B and the rail 2 in the handling device being captured by the retaining elements 24, the rail 1 being supported while it is not bent in a direction perpendicular to its longitudinal axis. By means of these retaining elements 24, the rolled profile material, in particular the rail 1, is immersed in part of its cross-section into the coolant. 37, which is located in the immersion tank 38 ,. It is important that the distance between the upper surface of the rail 1 and the walls of the immersion tank 38 is equal over the entire length of the rail 1 on both sides and that the rolled material, in particular the rail 1, can be increased to increase the cooling intensity of the surfaces of the rolled material. in the immersion tank 38 or in the coolant 37 to move in the longitudinal direction in the range, for example, from 0.5 to 5.0 m. A vibrator (not shown) can be provided in the coolant 37 or in the immersion tank 38, which vibrates the coolant 37 into oscillations which favor cooling and have a frequency in particular from 100 to 800 Hz / min.

Na rovinnej časti valcovaného profilu, prípadne na pätke 13 koľajnice 1, môže byť osadené alebo uložené prídavné chladiace ústrojenstvo 2. Toto prídavné chladiace ústrojenstvo 2 je v tomto príkladnom uskutočnení opatrené prívodom 32 vody a prívodom 33 vzduchu a vytvára postrekovači prúd 21, smerovaný na rovinnú plochu valcovaného profilu alebo na pätku 13 koľajnice 1. Aby sa na okrajových oblastiach 132 nastavila nižšia intenzita chladenia a zóna so zvýšenou tvrdosťou materiálu sa vytvorila len v strednej oblasti 131 valcovaného profilu alebo pätky 13 koľajnice 1, je výhodné zaistiť napríklad pomocou odsávacieho ústrojenstva odoberanie chladiacej látky.An additional cooling device 2 can be mounted or mounted on the planar part of the rolled section or on the foot 13 of the rail 1. In this exemplary embodiment, the additional cooling device 2 has a water inlet 32 and an air inlet 33 and forms a spray jet 21 directed towards the plane. In order to provide a lower cooling intensity at the edge regions 132 and to create a zone of increased material hardness only in the central region 131 of the rolled profile or the foot 13 of the rail 1, it is advantageous to provide, for example, substances.

Po ochladení časti valcovaného profilu, ponoreného do chladiacej látky 37, a najmä protiľahlej časti valcovaného profilu, najmä koľajnice 1, ochladzovanej postrekovacím prúdom 31, prebiehajúcim intenzitou potrebnou pre pokles teploty pod teplotu premeny materiálu s jemne perlitickou . štruktúrou a zobrazenou napríklad na obr. 3 príslušnou krivkou f, kedy sa materiál ochladí na približne 500 °C, sa môže valcovaný materiál premiestniť do dochladzovacej oblasti C na odkladacej ploche 25., v ktorej prebieha ochladzovanie na teplotu prostredia .After cooling a portion of the rolled profile immersed in the coolant 37, and in particular the opposite portion of the rolled profile, in particular the rail 1, cooled by the spray jet 31, running at the intensity required to drop the temperature below the finely pearlitic material temperature. the structure shown in FIG. 3, by the appropriate curve f, when the material is cooled to approximately 500 ° C, the rolled material can be transferred to the cooling zone C on the storage surface 25 in which cooling to ambient temperature takes place.

Ako je zobrazené na obr. 2, má koľajnica 1 podľa vynálezu tri oblasti s rozdielnou štruktúrou svojho materiálu, prípadne tvrdosťou, pričom prechody medzi jednotlivými oblasťami sú plynulé. Na hlave 11 koľajnice 1 je jemne perlitická oblasťAs shown in FIG. 2, the rail 1 according to the invention has three regions with different structure of its material or hardness, the transitions between the regions being continuous. The head 11 of the rail 1 has a finely pearlitic region

111 s tvrdosťou podľa Brinella medzi 340 a 390 HB, prípadne do 425 HB, ktorá prechádza smerom dole do druhej spodnej oblasti111 with a Brinell hardness between 340 and 390 HB, or up to 425 HB, which goes down to the second lower area

112 s nižšou tvrdosťou, ktorá sa pohybuje medzi 300 a 340 HB. V nadväzujúcej stojine 12 koľajnice i, ktorá musí mať pre praktické použitie vysokú húževnatosť, je zodpovedajúca hodnota tvrdosti upravená až na 320 HB. V pätke 13 koľajnice 1 je v okrajových oblastiach 132, rovnako ako v stojine 12, vytvorená hrubšia perlitická štruktúra, prípadne lamelová štruktúra a tvrdosť materiálu môže kolísať medzi 280 až 320 HB. Vytvorením týchto materiálových štruktúr a úpravou materiálových vlastností, ktoré vedú v niektorých oblastiach k nižšej tvr dosti materiálu, sa do značnej miery odstráni nebezpečenstvo vzniku trhliniek alebo lomov materiálu. V strednej oblasti 131 pätky 13 je naproti tomu vytvorené pásmo so zvýšenou pevnosťou materiálu a so zvýšenou tvrdosťou, ktorá dosahuje hodnoty medzi 300 až 350 HB alebo i vyššie. Toto rozdelenie mechanických vlastností materiálu v priereze valcovaného profilu, najmä koľajnice 1, zaisťuje podľa doteraz uskutočnených skúšok vysokú stabilitu a výhodnú dlhú životnosť, najmä pri zhoršených prevádzkových podmienkach.112 with a lower hardness, which is between 300 and 340 HB. In the downstream web 12 of the rail 1, which must have high toughness for practical use, the corresponding hardness value is adjusted up to 320 HB. In the foot 13 of the rail 1, a thicker pearlitic structure or lamella structure is formed in the edge regions 132 as in the web 12, and the material hardness can vary between 280 to 320 HB. By creating these material structures and modifying the material properties, which in some areas lead to lower material hardness, the risk of material cracks or fractures is largely eliminated. In the middle region 131 of the shoe 13, on the other hand, a zone with increased material strength and an increased hardness is obtained which reaches values between 300 and 350 HB or even higher. This distribution of the mechanical properties of the material in the cross-section of the rolled section, in particular of the rail 1, ensures a high stability and a favorable long service life according to the tests carried out to date, especially under deteriorated operating conditions.

Claims

Method for heat-treating profiled rolled material, in particular rails for railways and street tracks, with increased heat dissipation from surface areas during cooling from the gamma region of the iron-based base material, wherein in at least one desired cross-sectional region of the profile, in particular , the material is transformed into a fine pearlitic structure with increased strength, in particular increased abrasion resistance, and increased hardness, and possibly reduced, in particular eliminating the deformations and deflections caused by the thermally conditioned elongation of the rolled material, especially the rail, in a direction perpendicular on the longitudinal axis when cooled to ambient temperature, in particular after the material structure has been transformed in at least one of the more intensively cooled cross-sectional areas of the rolled material, to achieve increased strength and fatigue strength at alternating bending stress, in that the rolled material, in particular the rail, having an average temperature of not more than 1100 ° C, in particular not more than 900 ° C, but not less than 750 ° C, which has been formed in its longitudinal direction during plastic molding and rolling, is displaced in its direct form and in the first cooling operation for cooling the rolled material, in particular the rail, it is allowed to cool in a balanced manner to a temperature lower than 860 ° C, in particular lower than 820 ° C, in particular by 5 ° C higher. up to 120 ° C such as the Al-temperature of the alloy, with the same local cooling intensity, in particular by radiating into the surrounding non-moving air, then heat is removed from the rolled material in the second phase of the cooling process by intensity of locally uniform but cross-sectional varying in the circumferential direction, and cooling intensity in at least one region on the periphery of the profiled rolled mat increase the volume of the material and at least once a higher cooling intensity is applied in at least one area with a larger cross-sectional area to its circumference, possibly with a higher volume of surface area, possibly with higher mass concentration and / or in each area with higher local rolling temperature, in particular the rails, and each region with such increased cooling rate is brought to the structural transformation temperature at which cooling conditions are created for the finely pearlitic martensite-free structure, then in the next cooling operation the rolled metal is cooled to ambient temperature with the same local cooling intensity, e.g. storage in air kept motionless.

Method according to claim 1, characterized in that the heat treatment is carried out after hot rolling of the rolled material with a degree of deformation of from 1.8 to 8%, in particular from 2 to 5%, at the last pass through the rolling mill at a temperature of at least 770 ° C. Not more than 1050 ° C from the hot-forming temperature of the rolled material.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that in the second cooling phase the cooling intensity is increased in at least two regions on the periphery of the profiled rolled material.

Method according to at least one of Claims 1 to 3, characterized in that the part of the profiled rolled material having the greatest concentration of mass, in particular the rail head, is cooled by the immersion process or by cooling by immersion in the cooling liquid. adapted for at least one of the parts of the rolled material, the more intense cooling having a lower mass concentration, for example the rail foot, removes heat by means of lower cooling intensity, for example by compressed air or by spraying with air / water mixture.

Method according to at least one of Claims 1 to 4, characterized in that the cooling intensity, in particular the composition of the coolant for immersion cooling, is adjusted in such a way that cooling of the regions of the material adjacent to the temperature range of 800 ° C to 450 ° C is achieved. surfaces of the particularly submerged portion at a rate of 1.6 to 2.4 ° C per second, in particular at a rate of 2.0 ° C per second.

Method according to at least one of Claims 1 to 5, characterized in that in the case of a rolled bar material with a T-shaped cross section, for example in the case of a rail foot, the zone or surface opposite to the web is cooled by greater intensity, in particular compressed air or mixture of air and water.

Method according to at least one of Claims 1 to 6, characterized in that the surface area of the rolled profile bar, which is opposite to its web and cooled with greater intensity, is formed substantially symmetrically with respect to the web and bounded from the sides.

Method according to at least one of claims 1 to 7, in particular according to claim 7, characterized in that an increase in the cooling intensity is prevented as a function of the concentration of the profile mass or in the profile regions of the profiled rolled distant from the web mouth and / or protected against excessive heat consumption or at least briefly heated.

Method according to at least one of Claims 1 to 8, characterized in that the cooling intensity is adjusted on the surface of the rolled material, in particular of the rail, so that the regions in which the gamma structure is transformed in cooling are symmetrically parallel and / or in parallel with the neutral plane, in particular concentrically with the center of gravity or the center of gravity of the cross-sectional area.

Method according to at least one of Claims 1 to 9, characterized in that the bar stock, of which part of its cross-section is immersed in the cooling fluid inside the immersion tank, is displaced in its longitudinal direction relative to the tank during cooling. cooling agent, optionally relative to the immersion tank.

Method according to at least one of Claims 1 to 10, characterized in that at least when the section of the cross-section of the rod-shaped material is immersed in the coolant, the rod-shaped material is subjected to vibrations or vibrations.

Apparatus for carrying out a method of heat treatment of profiled rolled metal, in particular rails for railways and street tracks, with increased heat dissipation from parts of the surface during cooling from the gamma region of the iron-based base material, in particular for carrying out the method according to at least one of claims 1 to 11 consisting essentially of at least one standby position (A) for rails (1) or other rolled metal, provided on a roller conveyor (21) and provided with a positioning device for adjusting the position of the rolled material, from a cooling zone (B) for processing the material by cooling; provided with higher intensity partial heat dissipating means from the surface of the rolled material (1) and the cooling zone (C) for cooling the rolled material (1) to ambient temperature, and also transverse displacement, holding and handling devices, characterized in that the conveyor (21) is in position. a cash position (A) provided with a positioning device for rolled material (1) and aligning elements (22, 23) for • straightening and coaxial alignment of profiled rolled material (1) during their plastic forming, transverse conveyor device for moving rolled material (1) in substantially perpendicular to its longitudinal axis from the standby position (A) to the cooling zone (B) in which the cooling treatment takes place, and in the cooling zone (B) there is a device for curing the rolled material, especially the rail head (1), 37) in a sinking tank (38) with retaining elements (24) and handling devices and a controllable additional cooling device (3) for intensively cooling at least one further region of the rolling stock, in particular a foot (13) of the rail (1), and a cooling area ( C) comprises a storage surface (25) of the rolled material (1) for it cooling to ambient temperature.

Apparatus according to claim 12, characterized in that the additional cooling device (3) is adjustable to the rolled material (1) and its cooling intensity is controllable.

Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the additional cooling device (3) comprises elements for generating a local coolant spray jet (31) that is substantially continuous in the longitudinal or axial direction of the rolled material (1) and in the transverse direction is limited and optionally means (34) for preventing enhanced heat dissipation from surfaces adjacent to the at least one cooled surface.

Device according to at least one of Claims 12 to 14, characterized in that the additional cooling device (3) is designed as an air or spray cooling device.

Apparatus according to at least one of claims 12 to 15, characterized in that the rolled material (1) is stored in the coolant (37) movably in the longitudinal direction relative to the immersion tank (38) or relative to the additional cooling device (3).

Apparatus according to at least one of Claims 12 to 16, characterized in that means for actuating the coolant (37) for swirling and / or causing vibration are provided on the immersion tank (38) and / or in the coolant (37).

A profiled rolled metal, in particular a rail (1) for railways or street tracks, consisting of a head (11) having at least partially a fine pearlitic structure (111), a rail foot (13) and a web (12) between the rail head (11) and shoe (13) produced by a method according to at least one of claims 1 to 11, in particular in a device according to at least one of claims 12 to 17, characterized in that the rail (1) has a cross-section in its upper part (111) in the head region (11) high hardness of the material and this hardness value is lowered in the lower region (112) of the head (13), in the web (12) and in the marginal portions (132) of the foot (13) of the rail (1); 13) the hardness of the material is increased.

Profiled bar according to claim 18, characterized in that the hardness values of the material are adjusted symmetrically to the major axis of the cross-section of the rolled metal, or possibly to the vertical axis of the cross-section of the rail (1).