SU1659498A1 - Способ термической обработки рельсов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам термической обработки проката и может быть использовано при производстве железнодорожных рельсов. Цель изобретени  - улучшение эксплуатационных свойств рельсов путем повышени  механических свойств, износостойкости и контактно-усталостной прочности их концевых участков. Способ включает нагрев головки рельса выше Асз, охлаждение и самоотпуск, при этом нагрев концевых участков на длине 450- 500 мм от торцов ведут токами высокой частоты до 950-1050°С, а охлаждение головки на этих участках в интервале температур Ап.,.(Ап-210)°С осуществл ют со скоростью 15...25°С/с. Данный способ позвол ет увеличить служебную стойкость рельсов на 15-20%. 3 табл.

Description

ё

Изобретение относитс  к способам термической обработки проката и может быть использовано при производстве железнодорожных рельсов.

Цель изобретени  - улучшение эксплуатационных свойств рельсов путем повышени  механических свойств, износостойкости и контактно-усталостной прочности их концевых участков.

Способ включает нагрев головки рельса токами высокой частоты выше Асз, охлаждение и самоотпуск, при этом нагрев концевых участков на длине 450-500 мм от торцов ведут токами высокой частоты до 950-1050°С, а охлаждение головки на этих участках в интервале температур Ап...(Ап- 210)°С осуществл ют со скоростью 15- 25°С/с.

Выбор граничных параметров обусловлен следующим.

Термообработка концевых участков рельса на меньшую длину, чем 450 мм, может привести в процессе эксплуатации к по влению седловин, т.е. мест с впадинами и горбами. Рельсы с такими дефектами снимаютс  с эксплуатации. Нагрев данных участков рельса на длину более 500 мм нецелесообразен , потому что данный участок выпадает за зону действи  максимальных ударов колес подвижного состава на головку рельса, и, кроме того, с технологической точки зрени  нагрев на большую длину вызывает дополнительный расход электроэнергии , что экономически невыгодно.

При нагреве указанных участков головки рельса ТВЧ до температуры выше

О

ел

Ч) N Ч) 00

1050° в рельсовой стали начинаетс  заметный рост зерен аустенита и уменьшение дисперсности структуры за счет полного растворени  карбонитридообразующих Элементов (титана и ванади ). Это влечет Снижение контактно-усталостной прочности и износостойкости металла головки концевых участков рельса. Если головку концевых участков рельса нагревать ТВЧ йиже 950иС, не достигаетс  полного растворени  и насыщени  аустенита углеродом, легирующими и модифицирующими элементами , в результате чего не достигаютс  Максимальна  прокаливаемость и закаливаемость металла.

Согласно термокинетической диаграмме рельсовой углеродистой стали стандартного состава критическа  точка при охлаждении Ап составл ет 640°С,

При охлаждении головки концевого участка рельса до температуры выше точки Ап в рельсовой стали не происходит полного превращени  аустенита в троостит, при этом имеетс  большое количество пластинчатого перлита (непревращенного), что резко снижает твердость м уменьшает свойства металла.

При охлаждении указанных участков рельса до температуры ниже точки (Ап- 210)°С, т.е. 430°С (640-210 430°С), в закаленном слое головки образуетс  смешанна  структура, состо ща  из троостита и участков бейнита с твердостью (НВ) 430. Наличие такой структуры в закаленном слое головки резко снижает конструкционную прочность рельсов. Охлаждение головки в интервале температур Ап.,.(Ап-210)°С, т.е. 640...430°С, необходимо осуществл ть со скоростью 15-25°С/с. При несколько меньшей скорости охлаждени , например 14°С/с, в указанном интервале температур в закаленном слое головки не обеспечиваетс  высока  твердость металла и дисперсность структуры, а следовательно, высокий комплекс свойств. При охлаждении со скоростью выше 25°С/с, например 26°С/с. в закаленном слое головки образуетс  смешанна  структура, состо ща  из троостита и бейнита. Така  структура ухудшает эксплуатационные характеристики металла и резко снижает показатель в зкости разрушени , особенно при отрицательных температурах .

Так, например, осуществление данного способа термической обработки головки концевых участков рельсов на повышенную твердость производ т на закалочных агрегатах в услови х меткомбината Азовсталь на рельсах типа Р65 длиной 25 м первого сорта из углеродистой стали марки М76ВТ

Скорость движени  рельсов в закалочном агрегате составл ет 45 мм/с, обща  подводима  к индукторам мощность - 1150 кВт.

Распределение мощности по группам следующее: 1-  группа - 390 кВт; 2-  - 390 кВт, 3-  -410 кВт. После третьей группы индукторов температура на поверхности головки концевых участков рельса составл ет 1000°С.

При нахождении переднего конца рельса в последней (третьей) группе индукторов подача электроэнергии автоматически увеличиваетс  с 370 до 410 кВт, т.е. на 10%, причем продолжительность такой подачи 10 с, При этом длина концевого участка головки рельса с повышенной температурой при скорости перемещени  составл ет 45-10 450 мм, По истечении 10 с мощность на третьей группе индукторов автоматически понижаетс  до исходного значени , т.е. 370 кВт. После прохода всего рельса через группы индукторов цикл нагрева заднего конца рельса повтор етс  аналогично переднему концу с той лишь разницей, что за 10 с (что равносильно длине концевого участка 450 мм) до выхода рельса из индукторов третьей группы мощность начинает повышатьс  до указанного значени . При этом по выходе заднего конца рельса из данной зоны нагрева в нее сразу же входит передний конец следующего рельса, в результате чего цикл нагрева повтор етс . По выходе рельса из зоны нагрева он поступает в зону охлаждени  водовоздушной смесью при помощи коллекторов. При этом режим охлаждени  головки концевых участков рельса по мере перемещени  через охлаждающие устройства (коллекторы) N1 -вне из- мен етс  по отношению к режиму охлаждени  всего рельса, но в зоне охлаждени , где температура головки концевых участков рельса составл ет Ап...(Ап- 210)°С, т.е. 640...430°С, расход воды в водовоздушной смеси увеличиваетс  на 2 л/мин и составл ет 9,5 л/мин. При этом по ротаметрам расход воды, подаваемой в во- довоздушную смесь, выраженный в процентах , составл ет: коллектор N 7 и 8 - 42%; № 9 - 55%; № 10 - 47%. Давление сжатого воздуха в коллекторах дл  распылени  воды находитс  в пределах 180-200 кПа (1,8-2,0 атм). Температура окончани  первичного охлаждени  концевых участков рельса (закалки ) составл ет 460°С, По выходе переднего конца рельса длиной 450 мм из зоны охлаждени  расход воды уменьшаетс  за счет автоматического отключени  двух последних коллекторов (№9 и 10). Оставша с  часть рельса на рассто нии 450 мм от торца охлаждаетс  по обычному режиму. По выходе рельса из зоны охлаждени  на рассто ние 450 мм от заднего торца, что во време- ни равносильно 10 с при скорости перемещени  рельсов в агрегате 45 мм/с (450:45 10с), коллекторы и 10 (последние ) через реле времени автоматически включаютс , при этом расход воды соответствует расходу на передний конец рельса, т.е. 9,5 л/мин.

После охлаждени  (закалки) рельсы проход т зону самоотпуска в течение 80- 100 с, а затем поступают в зону окончательного охлаждени  головки водой до температуры 50°С.

Аналогично данному опыту проведена закалка рельсов с использованием режимов на нижнем и верхнем пределах за вленных параметров термообоаботки концов на повышенную твердость.

Показатели механических свойств и параметров конструкционной прочности предлагаемого и известного способов приведены в табл. 1-3,

Из табл. 1-3 видно, что механические свойства, износостойкость и контактно-усталостна  прочность металла концевых участков рельсов, термообработанных .ю предлагаемому способу, значительно больше аналогичных показателей металла рельсов, термообработанных по известной техноло- гии, что позвол ет повысить их служебную стойкость рельсов на 15-20%.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ термической обработки рельсов , включающий нагрев головки рельса токами высокой частоты выше Асз, причем нагрев концевых участков ведетс  до температур , превышающих температуру остальной

   части головки рельса, охлаждение и самоотпуск , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  эксплуатационных свойств рельсов путем повышени  механических свойств, износостойкости и контактно-усталостной прочности их концевых участков, нагрев концевых участков длиной 450-500 мм ведетс  токами высокой частоты до 950 - 1050°С, а охлаждение головки на этих участках в интервале температур Ап...(Ап-210)°С

   осуществл ют со скоростью 15-25°С/с.

   Показатели механических свойств и параметров конструкционной прочности металла головки концевых участков рельса, термообработанных по предлагаемому и известному способам

   Таблица

   Таблица 3