SU850706A1

SU850706A1 - Device for thermal strengthening of railroad wheels

Info

Publication number: SU850706A1
Application number: SU792845803A
Authority: SU
Inventors: Валентин Александрович Тригуб; Геннадий Александрович Блажнов; Михаил Васильевич Кузьмичев; Михаил Серафимович Валетов; Михаил Ильич Староселецкий; Лесь Сергеевич Кондратенко
Original assignee: Институт черной металлургии
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1979-09-17
Publication date: 1981-07-30

Description

Изобретение относитс к термичес кому упрочнению изделий типа тел вращени , например железнодорожных колес. Известны различные устройства дл термического упрочнени железнодорожных колес. Они содержат опорное основание, на котором установлена каретка-вталкиватель, кантующийс в вертикальное положение механизм фиксации , состо щий из неприводных и приводных роликов, выталкиватель и спрейер. Принцип реализации способов в этих устройствах заключаетс в том, что колеса, нагретые до температуры Ack + (ЗО-ЗОО С, выдерживают при этих температурах, а затем охлаждают со скорост ми в зависимости от требуемого уровн свойств изделий 1. Недостатком этих устройств, вл етс то, что в процессе термического упрочнени изделий не осущегствл етс измерение температуры и регулирование скорости охлаждени . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс устройство дл термического упрочнени изделий , состо щее из опорного основани и спрейеров, каждый из которых снабжен регул тором расхода жидкости 12. Нагретое до температуры закалки изделие устанавливают на опорном основании, фиксируют и приводом ему придают вращательное движение. В процессе вращени издели на его поверхность подают закалочную жидкость из спрейеров, расход которой устанавливают регул торами расхода. По окончании упрочнени издели подачу закалочной жидкости и вращение издели прекращают и выталкивателем его возвращают в исходное положение. Недостаток известного устройства заключаетс в ТОм, что оно не обеспечивает стабильности прочностных свойств колес в пределах всей плавки. Это объ сн етс тем, что химический состав стали (углеродный-. . коэффициент ) в пределах одной плавки колеблетс от слитка к слитку и по высоте слитка. Так, колебани углерода в колесной стали достигают в пределах одной плавки 0,05-0,07%, а марганца 0,07-0,11%. Следовательно, при термическом упрочнении колес одной плавки с таким отличием в угле-родном коэффициенте с установленными парс1Метрами дл плавочного углеродного коэффициента колеса будут имет различную прочность. Различие прочности колес в пределах одной плавки достигает 5-8 кг/мм. Конструкционное исполнение известного устройств не позвол ет фиксировать температур по влени oL -фазы, по этой температре корректировать углеродный коэффициент стали каждого колеса и по нему измен ть скорость охлаждени и дальнейшее охлаждение вести с этой скоростью.The invention relates to thermal hardening of products such as bodies of revolution, for example railway wheels. Various devices are known for the thermal hardening of railway wheels. They comprise a support base on which a pushing carriage is installed, a vertical fixing mechanism which consists of non-driven and driven rollers, an extractor and a sprayer. The principle of implementation of the methods in these devices is that the wheels heated to the temperature Ack + (ZO-ZOO C are kept at these temperatures and then cooled at speeds depending on the desired level of properties of the products 1. The disadvantage of these devices is The fact that the process of thermal strengthening of products does not measure temperature and control the cooling rate. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a device for thermal strengthening A line consisting of a support base and sprayers, each of which is equipped with a fluid flow regulator 12. The product heated to the quenching temperature is mounted on a support base, fixed and driven to give a rotational motion to the surface. The flow rate of the quenching fluid and the rotation of the product are stopped and returned to its original position by the ejector. A disadvantage of the known device is that it does not ensure the stability of the strength properties of the wheels within the entire heat. This is due to the fact that the chemical composition of the steel (carbon -. Coefficient) within one melting range varies from ingot to ingot and the height of the ingot. Thus, carbon fluctuations in wheel steel reach, within a single smelting, 0.05-0.07%, and manganese, 0.07-0.11%. Therefore, when thermally hardening the wheels of one heat, with such a difference in the carbon ratio with the set pars1Meters for the fusing carbon coefficient, the wheels will have different strengths. The difference in wheel strength within one melt reaches 5-8 kg / mm. The structural design of the known devices does not allow fixing the temperatures of the occurrence of the oL-phase, at this temperature adjusting the carbon coefficient of the steel of each wheel and changing the cooling rate and further cooling to lead with this speed.

Цель изобретени обеспечение стабильности свойств колес в пределах плавки.The purpose of the invention is to ensure the stability of the properties of the wheels within the melt.

Поставленна цель достигаетс тем, что устройство снабжено установленными на опорном основании датчиком температуры и ферромагнитным датчиком, а также блоком коррекции скорости охлаждени и блоком управлени регул торами расхода жидкости при этом датчики соединены со входо блока коррекции скорости охлаждени , а блок управлени - с выходом блока коррекции и регул торами расхода жидкости.The goal is achieved by the fact that the device is equipped with a temperature sensor and a ferromagnetic sensor installed on the support base, as well as a cooling speed correction unit and a fluid flow regulator control unit, wherein the sensors are connected to the cooling speed correction unit input, and the control unit output and fluid controllers.

На фиг. 1 изображено устройство дл термического упрочнени железнодорожных колес; на фиг. 2 - внутренн структура блока коррекции; на фиг о 3 - внутренн структура блока пам ти.FIG. 1 shows a device for thermally hardening railway wheels; in fig. 2 - internal structure of the correction unit; Fig. 3 shows the internal structure of the memory block.

Устройство состоит из опорного основани 1 и спрейеров 2, каждый из которых снабжен регул тором 3 расхода жидкости. Устройство снабжено датчиком 4 температуры и ферромагнитным датчиком 5, установленным на опорном Основании 1, блоком б коррекции скорости охлаждени , блоком 7 управлени регул торами 3 расхода жидкости,коллекторами 8 и колесом 9. Датчики 4 и 5 соединены со входами блока 6 коррекции скорости охлаждени , а блок 7 управлени с выходом блока 6 коррекции и регул торами 3 расхода жидкости.The device consists of a support base 1 and sprayers 2, each of which is equipped with a regulator 3 of the flow rate. The device is equipped with a temperature sensor 4 and a ferromagnetic sensor 5 installed on the supporting Base 1, a cooling speed correction unit b, a liquid flow regulator control unit 7, a collector 8 and a wheel 9. Sensors 4 and 5 are connected to the inputs of the cooling speed correction unit 6, and a control unit 7 with an output of a correction unit 6 and regulators 3 of a fluid flow rate.

Блок 6 коррекции скорости охлаждени предназначен дл задани коррекции сигнала скорости охлаждени каждого колеса согласно его уточненному углеродному коэффициенту. Этот блок можно реализовать как на элементах аналоговой, так и дискретной техники, таких, например, как элементы пам ти, сравнени и преобрзовани электрических сигналов. Конструкционное исполнение этого блока представл ет собой самосто тельную локальную задачу, решение которой не представл ет больших технических затруднений.The cooling speed correction unit 6 is designed to set the cooling speed signal correction of each wheel according to its refined carbon coefficient. This unit can be implemented on both analog and discrete equipment elements, such as, for example, memory elements, comparing and converting electrical signals. The structural design of this block is an independent local problem, the solution of which does not present much technical difficulties.

Принцип работы этого блока заключаетс в следующем.The principle of operation of this unit is as follows.

Перед работой устройства в пам ть блока вводитс информаци (в цифровом или аналоговом виде) о том, что такой-то температуре будетBefore the operation of the device, information is entered into the block memory (in digital or analog form) that such a temperature will be

соответствовать такой-то углеродный коэффициент, например, через два градуса согласно диаграмме железо-углерод с 795 до 750°СоВводитс в пам ть блока также информаци об углеродном коэффициенте всей плавки, который определ етс экспериментально , в процессе охлаждени датчиками 4 и 5 фиксируетс температура по влени at-фазы, согласно которой определ етс углеродный коэффициент колеса. Этот сигнал сравниваетс с сигналом, соответствующим общему углеродному коэффициенту плавки , и согласно разностному сигналу (с учетом его знака) определ етс необходима поправка на изменение скорости охлаждени дл получени требуемых механических свойств готового издели . Этот сигнал оператор может фиксировать визуально и вручную вводить необходимое изменение скорости охлаждени или же его можно использовать дл работы устройства в автоматическом режиме.Such a carbon coefficient corresponds to, for example, two degrees according to the iron-carbon diagram from 795 to 750 °. The carbon coefficient of the entire heat is also entered into the memory of the block, which is determined experimentally, the temperature is recorded during the cooling process by sensors 4 and 5 the effects of the at-phase, according to which the wheel's carbon coefficient is determined. This signal is compared with the signal corresponding to the total carbon melting coefficient, and according to the difference signal (taking into account its sign), a correction for the change in cooling rate is required to obtain the desired mechanical properties of the finished product. The operator can record this signal visually and manually enter the necessary change in the cooling rate, or it can be used to operate the device in automatic mode.

Блок 6 коррекции состоит из преобразователей 10 и 11 электрических сигналов, входы которых соединены соответственно с выходами датчика 4 температуры и ферромагнитного датчика 5,выходы преобразователей 10 и 11 через элемент 12 логики И соединены с управл ющим входом ключа 13, а выход преобразовател 10 соединен еще и непосредственно с другим входом ключа 13. Выход ключа 13 через блок 14 пам ти(углеродных: коэффициентов колес) блока 15 сравнени соединен с одним из входов элемента 17 сравнени (фиг, 3), а выход блока 16 пам ти (углеродных коэффициентов плавок) соединен с другим входом элемента 17 сравнени . Выход элемента 17 сравнени соединен со входом блока 7 управлени .The correction unit 6 consists of converters 10 and 11 of electrical signals, the inputs of which are connected respectively to the outputs of the temperature sensor 4 and the ferromagnetic sensor 5, the outputs of converters 10 and 11 through the logic element 12 And are connected to the control input of the switch 13, and the output of the converter 10 is connected and directly with another key input 13. The key output 13 via memory unit 14 (carbon: wheel ratios) of comparison unit 15 is connected to one of the inputs of comparison element 17 (FIG. 3), and the output of memory block 16 (carbon coefficients p shops) is connected to another input of the element 17 of the comparison. The output of the comparison element 17 is connected to the input of the control unit 7.

Claims

The unit works as follows. Before starting work, information is entered into memory block 14 (in digital or analog form) that such a temperature will correspond to such a carbon coefficient, for example, two degrees according to the iron-carbon diagram from 795 to. The memory of the carbon coefficient of fusion is also entered into the memory of block 16, which is determined experimentally. During the cooling process, sensors 4 and 5 record the temperature and the moment of occurrence of phase 1. These signals through the converters 10 and 11 are fed to the input of the element 12 of the logic I. And the signal about the current temperature value from the output of the converter 10 is also fed directly to the input of the key 13. At the output of the element 12 of the logic I, the signal appears only under the condition that (The inputs have signals (at the outputs of converters 10 and 11), i.e. at the output of the logic element 12 and show the signal at the time of the occurrence of 1 phase. This signal goes to the control input of the key 13, as a result the key opens and the signal from the output of the converter 10 through the key 13 enters n input of memory block 14. A signal arriving at the input of memory block 14 corresponds to the temperature value at the moment of occurrence of 1-phase. A signal proportional to the carbon coefficient of this wheel is formed at the output of memory block 14, according to previously plotted data on the diagram iron-carbon This signal arrives at one of the inputs of the comparison element 17 and is compared with the signal corresponding to the total carbon melting coefficient (the signal coming from the output of the memory block 16 to the other input of the comparison element 17). chasing (taking into account the sign) is determined by the required correction for the change in cooling rate to obtain the desired mechanical properties of the finished article. The operator can fix this signal visually and manually enter the necessary change in the cooling rate or it can be used to operate the device in automatic mode. The unit 7 for controlling the flow rate regulators is designed to operate the device in automatic mode. The principle of operation of this block is that, according to the difference signal, the amount of change in the position of the working element of the regulators 3 is worked out and, as a result, the flow rate of quenching fluid and the cooling rate of the product change. The device works as follows. Before starting work, the temperature sensor 4 and the ferromagnetic sensor 5 are installed in the working position. As a ferromagnetic sensor 5, for example, a device for controlling the ferromagnetic phase 3 can be used. In melting wheel steel, chemical elements are determined, the carbon coefficient is determined (the sum of carbon and 1/4 manganese in percent). According to this coefficient, a signal is input into the memory of correction unit 6 (fer,) and the cooling rate of the product made of this steel is set. The wheels are heated to the austenization temperature, which corresponds to the carbon coefficient of this steel. The cooling of the wheels begins to be carried out with the carbon melting coefficient established soon. In the course of cooling, each wheel 9 fixes the temperature of occurrence of the OC phase in it by sensors 4 and 5. Based on the temperature of the occurrence of the BS phase, a signal is obtained that is proportional to the carbon coefficient of the wheel and compared in the cooling rate correction block with the signal & g proportional to the carbon melting coefficient. According to the difference signal (bn-b), a correction is necessary for changing the cooling rate of a given wheel to obtain the desired mechanical properties of the finished product. Changing the cooling rate is carried out by changing the position of the working element by the controller 3, as a result, the flow rate of quenching fluid coming from the collector 8 through the sprayer 2 to the surface of the wheel 9 changes. The positive effect from the use of the device is determined on the basis that the limits of the entire heat will eliminate the wheel rejects on strength at the lower carbon coefficient and increase the strength level of the wheels made of steel with the upper carbon coefficient. Apparatus of the invention for the thermal hardening of railway wheels, comprising a support base and sprayers, each of which has a fluid flow regulator, characterized in that, in order to ensure the stability of the properties of the wheels during melting, it is equipped with a temperature sensor and a ferromagnetic sensor mounted on the support base as well as the cooling rate correction unit and the control unit for the flow rate regulators, while the sensors are connected to the inputs of the cooling rate correction unit, and control unit - with the output of the correction unit and the control fluid flow rate. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR 205858, cl. C 21 D 9/34, 1966.

2. Authors certificate of the USSR 569608, cl. C 21 D 1/02, 1975.

3.Kalinsky D.N., Grishkov A.I. a device for controlling the ferromagitic phase in steel sheets at a rockatka. Sat Production of high quality rolled products. 1978, 1,. 54-57.