UA34469C2 - Спосіб термічної обробки профільованого прокату, пристрій для його здійснення та профільований прокат - Google Patents

Abstract

Винахід належить до способу термічної обробки профільованого прокату, зокрема, залізничних рейок.

Description

Изобретение относится к способу термической обработки профилированного проката, в частности железнодорожньх рельсов, с увеличенньім отводом тепла от частей поверхности профиля при охлаж- дений из гамма-области материала на основе железа, причем в желаєемой (желаєемьіх) зоне (зонах) по- перечного сечения, в частности, в зоне головки рельсов осуществляєется преобразование в мелкозер- нистую перлитную структуру с повьішенной прочностью, в частности, с повиішенной прочностью на ис- тирание и повьішенной твердостью, и при определенньїх условиях уменьшается, предпочтительно в основном исключаєтся деформация или изгиб проката, в частности рельса, обусловленнаяцьй) короб- лением в результате термической обработки, перпендикулярно продольной оси при охлаждений до комнатной температурь, в частности, после преобразования структурьї в усиленно охлажденной (ох- лажденньмх) зоне (зонах) поперечного сечения и достигаются повьішеннье жесткость и прочность при изгибе проката при знакопеременном цикле.

Кроме того, изобретение касаєется устройства для термической обработки профилированного про- ката, в частности железнодорожньїх рельсов, состоящего в основном, по меньшей мере, из одной зонь подготовки проката на рольганге с устройством позиционирования проката, зоньі обработки охлаждением с устройствами для порционного отвода тепла с вьісокой интенсивностью от поверхности проката и с зоной для окончательного охлаждения проката до комнатной температурь, а также со средствами (механизмами) укладки, поперечной транспортировки, удержания и манипулирования.

Наконец изобретение касаєтся профилированного проката, в частности железнодорожного рельса, состоящего из головки рельса с по меньшей мере частично перлитной структурой, подошвь! рельса и шей- ки между головкой и подошвой рельса.

Профилированньй прокат, в частности, железнодорожнье рельсьї, изготовлен или изготовлень! в большинстве случаєв из сплавов на основе железа с содержанием, вес.9о: углерод (С) 0,4-1,0; кремний (51) 0,1-1,2; марганец (Мп) 0,5-3,5; при необходимости хрома до 1,5, а также других легирующих злементов с концентрацией менее 195, остальное -- железо и обусловленнье технологией (технологическиє) примеси.

По причине общеупотребительньїх размеров, например с весом от 30 кг/м до 100 кг/м, и виітекающего из зтого отношения поперечного сечения к периметру рельсов при охлаждений проката после формообразую- щего нагрева на неподвижном воздухе, например на холодильниках прокатного стана и им подобньх, вс- ледствие медленного охлаждения происходит преобразование структурь из аустенитной в зернистую круп- ноперлитную структуру, имеющую в данном случає ферритнье включения. При зтом упомянутье вначале материаль! с вьішеупомянутой структурой имеют твердость по Бринелю в диапазоне от 250 НВ до 350 НВ.

Рост ожидаємого обьема перевозок и более вьісоких осевьїх нагрузок, а также желание увеличить в практическом использованиий железнодорожньх рельсов на срок службьі, привели к большому количеству предложений по повьішению твердости и износоустойчивости материала. При зтом более благоприятньх или улучшенньїх свойств материала с твердостью по Бринелю 400 НВ и вьіше можно достичь путем терми- ческой обработки и/или с помощью мер техники легирования.

Однако рельсь! на поле среди прочего, с целью создания бесстьіковьїх зксплуатационньїх длин или многолинейньх участков должньі хорошо бьіть свариваєемь!ми, так что мерь техники легирования с целью по- вьішения твердости или прочности и вязкости материала из-за проблем сварки в большинстве случаєв могут бьіть вьіполнень! только в незначительном обьеме и могут бить целенаправленно осуществленьі с помощью приведенной в соответствиє с составом стали термической обработки (0ОЕ-С-3446794, 1986; ЕР-В-0187904, 1986; ЕР-В-0186373, 1986). Таюке по зкономическим соображениям подобного рода способь! в более ши- роком масштабе себя не оправдали.

Чтобь повьгсить зксплуатационноеє качество рельсов и деталей стрелочного перевода из упомянутьсх вначале материалов, можно, как известно специалисту, путем термической обработки (термического улуч- шения) добиться получения мелкозернистой перлитной структурь! материала. При зтом важно при охлаж- дениийи установить условия или нормь! охлаждения, соответствующие температуре аустенизации. В до- кументе ЕР-В-0293002 (1990) для зтого, например, предлагаєтся после первоначально вьісокой интенсив- ности охлаждения практически проводить изотермическое структурное превращение материала примерно при 530"С. Из заявки ФРГ Мо 2820784 (1978), кроме того, бьіло известно проведение закалки рельсов опре- деленного состава в кипящей воде и достижения за счет добавок, а также мер перемещения желаемой ин- тенсивности охлаждения с целью получения мелкозернистого перлитного состояния структурь!.

В соответствии с патентом Австрии Мо 323224 (1992) уже предлагалось изготовление рельсов с го- могенной мелкой перлитной структурой при вьібранном легирований с помощью использования опре- деленньїх параметров охлаждения, например скорости охлаждения от 10"С/с до 20"С/с до температурь максимум 550"С. Однако для вьішеупомянутьїх мер общим недостатком является то, что одинаковая ин- тенсивность охлаждения поверхности в зависимости от массь! прокатьвваемого профиля может вьізьівать различнье скорости охлаждения и различнье структурньєе образования в близких поверхностньх зонах и что часто необходимо принимать дорогостоящие мерьї, чтобьї избежать нежелательньх местньх структур- ньїх образований или свойств материала, в частности чрезмерной твердости и хрупкости в нагруженньх главньїм образом на изгиб частях рельса.

Неоднократно также предлагалось целенаправленно устанавливать гетерогенную микроструктуру в поперечном сечении рельса, а именно в соответствии с соответствующими нагрузками. Из заявки ФРГ Мо 3006695 (1985), например, известен способ, в соответствий с которьім из горячего проката путем охлажде- ния рельса вьізьівается преобразование по всему поперечному сечению, после чего головка рельса, в частности с помощью индуктивного нагрева, реаустенизируется и затем закаливается.

Кроме того, в соответствии с УУО 94/02652 (1994), в котором описьіваєтся ближайший аналог заяв- ленного способа, било предложено охлаждать профилированньій прокат с температурь! аустенизации в определенньх зонах поперечного сечения, в частности поверхность головки рельса, с одинаковой интен- сивностью в продольном направлений и получением мелкозернистой перлитной структурь! с повьішенной твердостью и прочностью на истираниеє, и охлаждение с различной интенсивностью в поперечном сечений по периферии, обеспечивающей прямолинейность проката, причем головку рельса охлаждать до темпе- ратурь! на поверхности от 4507С до 550"С в охлаждающей среде со специально установленной интенсив- ностью охлаждения, и благодаря зтому создать в головке рельса мелкозернистую структуру.

Для подобного рода обработки пригодно устройство для подвесного закаливания рельсов в соот- ветствий с публикацией ОЕ-4003363-С1 (1991), являющееся прототипом заявленного устройства, содержа- щее по крайней мере одну зону предварительной подготовки проката в виде рольганга с приспособлением для позиционирования проката, зону охлаждения в виде резервуара с жидкостью для отбора тепла с по- верхности проката с большей интенсивностью в продольном направлений, в частности головки рельса, с приспособлением для фиксации рельса, зону окончательного охлаждения на воздухе до комнатной темпе- ратурьі, приспособление для поперечной транспортировки проката, приспособление для манипулирования, позволяющее транспортировать или охлаждать рельсьї в подвешенном положений, предпочтительно го- ловкой вниз, на холодильнике прокатного стана, причем однако целенаправленное образование гетероген- ной структурь! по поперечному сечению вряд ли возможно.

В результате применения упомянутьх вьіше способа и устройства получают прокат, такой как желез- нодорожньй рельс, состоящий из головки рельса по меньшей мере с частично мелкозернистой перлитной структурой, подошвь!ї рельса и шейки между головкой и подошвой рельса, описанньй в упомянутьїх публи- кациях.

Общим недостатком всех известньїх до сих пор способов и устройств является то, что хотя при изго- товлений профилированного проката зти решения приводят к достижению цели в ограниченньх зонах или относительно отдельньїх технологических операций, однако не могут показать удовлетворительное прео- доление общей проблематики при зкономичном изготовлений вьісококачественньїх длинньїх рельсов со специальньми качественньіми характеристиками.

В данном случає изобретение хочет оказать помощь и ставит перед собой цель указать при устра- ненийи недостатков известньїх видов изготовления новьїй способ, с помощью которого может бьїть изготов- лен прокат с особенно предпочтительньмми зксплуатационньіми свойствами. Кроме того, задачей изобре- тения является изготовление устройства, в частности, для реализации способа, и вьіполнение проката, в частности рельса, для максимальньх нагрузок.

Достигается зто тем, что прокат, в частности, рельс, со средней температурой максимум 1100С, предпочтительно максимум 900"С, однако по меньшей мере 750"С, при которой вьіправляют по прямой продольное направление при пластическом формообразований, в вніпрямленном положенийи переводят в поперечное направление и вьідерживают, в ходе первой операции охлаждения проката или рельса послед- ний или последнюю охлаждают до температурь ниже 860"С, предпочтительно до температурь! около 820"С, в частности от 57С до 120"С вьіше Агз-температурь! сплава с одинаковой местной интенсивностью охлаждения, предпочтительно в основном путем излучения на неподвижном (открьітом) воздухе, после че- го в ходе второй операции охлаждения от проката отводится тепло в продольном направлений, в основном с одинаковой местной, если смотреть в поперечном сеченийи по периферии различной, интенсивностью, и по меньшей мере в одной зоне по периферии профилированного проката создают усиленную интенсив- ность охлаждения, причем большей (большим) интенсивности (интенсивностям) охлаждения соответствует (соответствуют) зона (зоньї) с большим отношением поперечного сечения к периметру или с вьісокой до- лей обьема, отнесенной к поверхности, или с вьісокой массовой концентрацией и/или с местной вьісокой температурой проката, в частности рельса, и зону (зоньї) с такого рода повьішенной скоростью охлаждения доводят до температурь! преобразования, при которой при данньїх условиях охлаждения образуется сво- бодная от мартенсита мелкозернистая перлитная структура, после чего в ходе последующей операции проводят охлаждение до комнатной температурь! с одинаковой (равномерной) местной интенсивностью ох- лаждения, например на неподвижном (открьітом) воздухе.

Важньм является то, что осуществляют вьиіравниваниє по прямой проката при пластическом фор- мообразований и зто проводят в диапазоне температур от 7507С до 1100"С. Как бьіло обнаружено, темпе- ратурь! ниже 750"С могут привести к частично упругому изгибу с отклонениями от вьіравнивания по прямой и впоследствиий к негомогенной (неравномерной) интенсивности охлаждения в продольном направлений рельса. Температурь! проката вьіше 11007С способствуют в большинстве случаев росту аустенитньїх зерен или к образованию крупньх зерен, что в конце концов может отрицательно влиять на свойства материала.

Исходя из виіровненного по прямой проката для образования мелкозернистой перлитной зоньі поперечного сечения, равномерно установленной в продольном направлений, важнь/м оказалось то, что прокат вьідер- живают и в ходе первой операции охлаждения равномерно (уравнительно) охлаждают до температурь ни- же 860"С с одинаковой местной интенсивностью охлаждения. При зтом, с одной стороньї, может бьїть вь- равнена местная негомогенность распределения температурь! в продольном направлений, которая вьїізва- на при данньїх условиях прилеганием местами к устройству поперечной транспортировки, с другой сто- роньі, устанавливают осесимметричное или центрально-симметричное распределение температурь в по- перечном сечениий профилированного проката и благодаря зтому стабилизируют прямолинейность послед- него. Особенно предпочтительно проводить зто равномерное (уравнительное) охлаждение до температу- рьі от 5"С до 120"С вьіше Агз температурь! сплава, чтобь! создать благоприятнье условия для частичного преобразования структурьі в мелкозернистую перлитную структурную форму в частях поперечного се- чения. При зтом Агз-температурой является та температура, при которой начинается преобразование (п- ревращение) гамма-решетки в альфа-решетку сплава при скорости охлаждения З"С/мин.

Охлаждение проката в основном с одинаковой в продольном направлений, с различной по перимет- ру, если смотреть в поперечном сечении, интенсивностью отвода тепла само по себе известно. Однако важно для зоньі с увеличенной интенсивностью охлаждения поверхности приводить в соответствиє с мас- совой концентрацией проката. В сочетаниий с виравниванием по прямой, равномерньїм (уравнительньм) охлаждением и установкой симметричного распределения температурь! и приведением в соответствие с зонами охлаждения можно различную по зонам поперечного сечения скорость охлаждения поддерживать по существу одинаковой в продольном направлений проката. При зтом важнь/м является установление ве- личиньї скорости охлаждения, с которой предусмотренная зона проката доводится до температурь! преоб- разования. Как на фиг. 3, на которой показана известная специалисту диаграмма превращения в коорди- натах время-температура сплава с определенньїм составом, при более вьісоких значениях охлаждения, от- личньїх от Аз-температурь, например кривье "с" и "а", в структуре образуются мартенситнье частички, вс- ледствиєе чего материал, хотя и приобретаєт более вьісокую твердость, однако существенно теряет в упру- гости и имеет повьішенную склонность в разрушению и его предусмотренное использование больше не- возможно. Низкие значения охлаждения, например кривая "п", способствуют образованию крупнозернистой перлитной мягкой структурьі. Таким образом, важно установить местньіе скорости охлаждения настолько вьісокими, чтобьї при превращений в любом случае исключалось бьї образование мартенсита, однако что- бьі в зоне повьішенной интенсивности охлаждения образовьвалась мелкозернистая перлитная структура.

После полного преобразования структурьі, чтобьї уменьшить или в основном предотвратить коробление проката, последней с одинаковой местной интенсивностью охлаждения доводится до комнатной темпе- ратури.

Особенно предпочтительно, когда термическую обработку после горячей деформации проката со степенью деформации от 1,8 до 895, предпочтительно от 2 до 595, осуществляют в последнем переходе при температуре по меньшей мере 750"7С и максимум 10507С теплом от горячего пластического формооб- разования (горячей обработки давлением). Окончательное деформирование со степенью деформации или уменьшения площади поперечного сечения от 1,895 до 895 вьізьівает измельчение аустенитньх зерен, если пластическое деформирование осуществляют в диапазоне температур от 770"С до 105070. Как оказалось, степени деформации ниже 1,895 вьізьівают местами образование особенно крупного зерна или рост зерна; напротив, деформации более 895 вьізьівают сильное повьішение температурь в центральньх или внутрен- них зонах, очевидно, по причине виісвобождающейся знергии при пластическом деформирований, вследст- вие чего могут появляться местнье негомогенности структурь и недостатки с точки зрения качества.

Принимая во внимание получение, в основном, вьиіровненного по прямой или соосного расположения проката после охлаждения до комнатной температурь и, в частности, имеющего повьішеннье жесткость и предел прочности при изгибе при знакопеременном цикле, большим преймуществом является то, что в хо- де второй операции охлаждения создают увеличенную интенсивность охлаждения в двух или нескольких зонах по периметру профилированного проката. Благодаря зтому в нескольких близких к поверхности зо- нах площади поперечного сечения можно достичь более вьісокой твердости и более вьісокой прочности материала за счет более мелкой перлитной структурьі. При нагрузке проката на изгиб, при котором най- более удаленно расположеннье от нейтральньх волокон или нулевой линии зоньі поперечного сечения имеют найбольшиеє напряжения, можно создать по меньшей мере две из зтих периферийньх зон с по- вьшенной прочнос- тью. При зтом у рельса, как било обнаружено, можно повьісить также вязкость материала в зоне подошвь! рельса, предотвращающую разрьв в результате образования трещин.

Предпочтительно часть проката, которая имеет найбольшую массовую концентрацию, например го- ловку рельса, охлаждать методом погружения или погружением в охлаждающую жидкость, при зтом однов- ременно от другой (других), предусмотренной (предусмотренньїх) в дальнейшем для усиленного охлажде- ния части (частей) проката с меньшей массовой концентрацией, например от подошвь! рельса, тепло отво- дят с помощью средства с меньшей интенсивностью охлаждения, например, с помощью сжатого воздуха или путем распьіления смеси из воздуха и водь. С помощью подобного рода действий можно противо- действовать образованию вьсокого внутреннего напряженного состояния и термическому короблению про- ката.

Чтобь в упомянутьїх вначале сплавах на основе железа избежать вредного образования мартенсита и добиться получения мелкозернистой перлитной структурьї, преимуществом является то, что величину ин- тенсивности охлаждения, в частности, состав охлаждающей жидкости для охлаждения погружением уста- навливают таким образом, что в диапазоне температур от 800"С до 4507С достигаєтся охлаждение близ- ких к поверхности зон, главньім образом погруженной части, со скоростью от 1,67С/с до 2,4"С/с, предпочти- тельно около 2,0"С. Зта скорость охлаждения является также предпочтительной по зкономическим сообра- жениям, потому что при достижениий желаемого качества проката требуется кратковременное охлаждение в ходе второй технологической операции и тем самь!м может бьіть достигнута более вьісокая произво- дительность.

Для уменьшения кривизнь! предпочтительнь/м оказалось то, что в случае профилированного проката с тавровой Т-образной зоной поперечного сечения, как, например, зто имеет место на подошве железно- дорожного рельса, противоположную шейке рельса зону или поверхность охлаждают с повьішенной интен- сивностью, предпочтительно с помощью сжатого воздуха или посредством распьіления смеси из воздуха и водьі. При зтом в смьсле улучшения характеристик долговечности особенно благоприятньім оказалось, когда противоположную шейке рельса поверхностную зону с повиішенной интенсивностью охлаждения об- разуют в основном симметрично относительно оси шейки рельса и ограничивают в продольном направле- нии.

Кроме того, когда исключают повьішенную интенсивность охлаждения периферийньх относительно массовой концентрации или устья шейки рельса зон поперечного сечения профилированного проката и/и- ли зоньї защищают от повьішенного отвода тепла или по меньшей мере нагревают кратковременно, то в гранях проката можно получить структуру с одинаковой или меньшей прочностью материала. Благодаря зтому неожиданно снижается опасность разрушения, в частности, при ударной и/или изменяющейся дли- тельной нагрузке проката.

Особая стабильность формь! может бьїть достигнута тогда, когда интенсивность охлаждения на по- верхности профилированного проката, в частности рельса, устанавливают таким образом, что зонь, в ко- торьїх происходит преобразование гамма-структурь! при охлаждений, образуются в основном параллельно симметрично и/или параллельно нейтральной плоскости, предпочтительно концентрично относительно ли- ний центра тяжести или центра тяжести площади поперечного сечения.

Чтобь! добиться, в основном, совершенно одинаковой местной интенсивности охлаждения в про- дольном направлений и поддерживать стабильньї!м переход тепла в охлаждаємую среду, в соответствии с изобретением можно предусмотреть, что прокат, часть которого, отнесенную к поперечному сечению, пог- ружают в охлаждающую жидкость в резервуаре для погружения, в то время как охлаждение в зтой охлаж- дающей жидкости проводят путем перемещения в продольном направлений относительно резервуара для охлаждающей жидкости или резервуара для погружения и/или что по меньшей мере за время, в течение которого часть проката погружена в охлаждающую жидкость, последнюю нагружают колебаниями или ей придают колебательное движение. Как бьіло обнаружено, зти мерь! значительно улучшают гомогенность достигнутого качества.

Устройство упомянутого вначале типа для полного решения проблемь! при изготовлений имеющего особне свойства профилированного проката в соответствии с изобретением отличаеєтся тем, что рольганг имеет в зоне подготовки само по себе известное приспособление позиционирования проката и средства для вьіравнивания по прямой или оси профилированного проката при пластическом формообразований последнего, приспособление поперечной транспортировки имеет средство для прямого или соосного пе- ревода проката, в основном перпендикулярно его оси из зонь! подготовки в зону обработки охлаждением, в зтой зоне расположень! само по себе известное устройство для закалки проката, в частности головки рель- са, с помощью охлаждающей жидкости в резервуаре для погружения с фиксирующим и управляющим приспособлением и регулируемое приспособление дополнительного охлаждения для интенсификации ох- лаждения по меньшей мере другой зонь! проката, в частности подошвь! рельса, и зона окончательного ох- лаждения имеет место складирования для проката с целью его охлаждения до комнатной температурнь!.

Известно, что важньім является виіравнивание по прямой или оси, главньім образом при улучшений свойств профилированного проката, проводимом относительно поперечного сечения или и частичньх зо0- нах. Благодаря предотвращению имеющего место по всей длине или в частичньїх зонах изгиба, можно под- держивать одинаковье заранее определенньюе условия охлаждения или интенсивность охлаждения про- ката, если смотреть в осевом направлений, так что исключаются различия в прочности или твердости вдоль образующих профиля. Исследования показали, что различнье расстояния относительно стенки ре- зервуара для охлаждающего средства и/или оси струйного охлаждения могут вьізьівать непропорциональ- ньсе отклонения величин жесткости и твердости.

Кроме того, при виіравниваний важньм является то, что прокат с помощью соответствующих приспо- соблений подвергают пластическому формообразованию, чтобь! предотвратить при определенньх усло- виях упругие возврать! в частично изогнутую форму. Соосное транспортирование профилированного про- ката в зону охлаждения путем прямолинейной поперечной транспортировки имеет большое значение для исключения дополнительньх правильньх устройств. Дополнительно к зтому в зоне охлаждения предусмот- рено управляющее приспособление, с помощью которого может бьіть осуществлен прием и удержание, погружение в резервуар с охлаждающей жидкостью или закалка частичньїх зон проката, а также передача в зону окончательного охлаждения. При зтом для интенсивного охлаждения других зон поперечного се- чения может бьіть предусмотрено по меньшей мере одно приспособление для дополнительного охлажде- ния.

В усовершенствованном варианте устройства преимуществом является то, что приспособление до- полнительного охлаждения может бьіть установлено на прокате и иметь регулируемую интенсивность ох- лаждения и тем самьм может бьіть обеспечен дальнейший местньй отвод тепла согласно способу.

Предпочтительнь/м является также вариант вьіполнения, в котором приспособление дополнительно- го охлаждения имеет детали для создания локального потока охлаждающей средь, ограниченного в про- дольном или осевом направлений проката, по существу непрерьівного в поперечном направлений, и при необходимости средства для предотвращения усиленного отвода тепла от поверхности (поверхностей), со- седней (соседних) с охлаждаємой поверхностью. Благодаря зтому можно создать резко ограниченньєе зо- ньї охлаждения и исключать в расположенньїх рядом зонах интенсивньйй отвод тепла или создать в зтих зонах меньшую жесткость материала, причем в соответствии с другим вариантом вьіполнения приспособ- ление дополнительного охлаждения вьіполнено в виде пневматического охлаждения или охлаждения разб- рьізгиванием.

Можно еще повьсить гомогенность жесткости и величин твердости в продольном направлений про- филированного проката, если прокат перемещать в охлаждающей жидкости в продольном направлений от- носительно резервуара для погружения и/или относительно устройства дополнительного охлаждения и/и- ли если на резервуаре для погружения и/или в самой охлаждающей жидкости расположень! приспособле- ния, с помощью которьїхх охлаждающая жидкость может перемещаться турбулентно и/или приводиться в колебательное движение.

Бьло обнаружено, что относительнье перемещения, а также колебательнье движения или ударнье волньї между охлаждающей средой и изделием создают сравнимье с местной интенсивностью охлажде- ния и предпочтительнье условия улучшения свойств.

Рельс в соответствий с изобретением, изготовленньй, в частности, в соответствии с указанньм вь- ше способом, при необходимости изготовленньй в описанном вьіше устройстве, отличается тем, что в по- перечном сеченийи рельса последний имеет в верхней зоне головки вьісокие показатели прочности и твер- дости материала, зти показатели в нижней зоне головки, в шейке и в периферийньх частях подошвь! по- ниженьї, а в центральной зоне на базовой поверхности подошвь, по сравнению с периферийньми частями и шейкой, налицо повьішеннье величинь! твердости материала, причем особенно равномерньсе качествен- нье признаки достигаются тогда, когда симметрично относительно главной оси профиля поперечного се- чения или симметрично относительно перпендикулярной оси поперечного сечения рельса установлень! в основном одинаковье величинь!ї твердости материала. Подобного рода рельс даже при усложненньх наг- рузках, как например, при вьісоких осевьїх усилиях, и/или вьісокой частоте использования, и/или неболь- ших радиусах кривизнь! участка пути имеет улучшеннье зксплуатационнье свойства.

На фиг. 1 показан ход термической обработки рельсов; на фиг. 2 -- поперечньй разрез рельса; на фиг. 3 -- диаграмма преобразования материала рельса в координатах время-температура.

Как схематически представлено на фиг. 1, в зоне А подготовки на рольганге 1 позиционируют про- филированньй прокат, как например рельс, посредством подводимого в заданную точку накопителя (за- готовок) (не показано). Затем с помощью правильньїх средств 2 и З рельс 4 вниіравнивают по прямой линии, причем предпочтительной является центрирующая форма правильньх средств, которая исправляет также изгиб в вертикальной плоскости. После вьиіпрямления проката осуществляют поперечную транспортировку через место складирования в зону В охлаждения и установку в управляющем устройстве с помощью удер- живающих средств 5, причем предусмотрено опирание при доставке таким образом, что не происходит из- гиба поперек продольной оси. Известньім образом прокат или рельс 4 с помощью удерживающих средств 5 частично погружают в охлаждающую жидкость 6, которая находится в резервуаре 7 для погружения. При зтом важньм является то, что удаление поверхности рельса 4 от стенок резервуара для погружения по длине со всех сторон одинаково и значительно по величине, причем также с целью повьішения действен- ности и, в частности, с целью виіравнивания интенсивности охлаждения поверхности проката, предпочти- тельньім образом прокат 4 может бьіть установлен с возможностью перемещения в продольном направле- ний в резервуаре 7 для погружения или в охлаждающей среде 6 в пределах, например, от 0,5 м до 5 м.

Уместно можно использовать также расположеннье в охлаждающей среде 6 или на резервуаре для погру- жения генераторь! колебаний, которне приводят охлаждающую среду в предпочтительньі!м образом влияю- щее на интенсивность охлаждения колебательное движение с частотой, например, от 100 колебаний до 800 колебаний в минуту.

На плоской части поверхности проката, в данном случае на подошве 8 рельса 4 может бьіть разме- щено или установлено дополнительное охлаждение 9. Подобного рода устройство для дополнительного охлаждения может иметь устройство для подачи водь 10 или воздуха 11 и может создавать на части по- верхности проката или подошве рельса направленньй струйньй поток 12. Чтобьі установить в периферий- ньїх частях 13 меньшую интенсивность охлаждения и создать только в центральной зоне 14 поверхности проката или подошвь! рельса зону с повиішенной твердостью материала, предпочтительно можно предус- мотреть вьіпуск охлаждающей средь, например, с помощью отсасьівающего устройства.

После охлаждения погруженной в охлаждающую среду б и противоположной, нагруженной струйньі!м потоком 12, части проката, в частности рельса 4, при температуре превращения материала с интенсив- ностью, способствующей образованию мелкозернистой перлитной структурьії, например в соответствий с фиг. 3, примерно до температурь! 5007С со скоростью охлаждения в соответствии с кривой "1", рельс в зоне

С окончательного охлаждения может бьіть переложен на место 15 складирования для охлаждения до ком- натной температурь!.

Как представлено на фиг. 2, рельс 4 в соответствий с изобретением имеет три зоньї с различной структурой или твердостью, причем переходьі образованьі! непрерьвно. В головке 16 рельса указана мелкозернистая перлитная зона 17 с величинами твердости от 340 до 390 по Бринелю, при необхо- димости до 425 единиц твердости по Бринелю, которая переходит вниз в зону 18 с меньшей твердост- ью, например с твердостью по Бринелю от 300 до 340. В примькающей шейке 19, которая в практичес- кой зксплуатации должна иметь вьісокую вязкость, установлень величиньії твердости по Бринелю от 280 до 320. В подошве рельса 8 в периферийньх зонах 13, как и в шейке 19 рельса, указана перлит- ная крупнозернистая структура или пластинчатое образование, имеющая твердость по Бринелю от 280 до 320. Благодаря такому образованию структурьі и свойствам материала с уменьшенньми зна- чениями твердости в значительной степени исключаєется инициирование трещин и изломов. Напротив, по центру на стороне основания на подошве 8 рельса образована зона 14 с повьішенной твердостью материала и величинами твердости по Бринелю от 300 до 350 и вьіше. Как бьіло обнаружено, подоб- ного рода распределение механических свойств материала по поперечному сечению рельса способст- вует вьісокой стабильности и главньм образом долговечности, в частности, при усложненньх усло- виях зксплуатации.

Й Ф Ф а Да з 9. 4 й і АХ ю 15 вин т й. / я дл й я 72 у

КУМ й ХХ . а й б а ЧИ

КІ .

Фиг. 1 17 16-- у . 15

І. 19-10 т . 8-- ше 14 ІЗ

Фиг. 2 ше ЗШ 1 І 1 т 0 0 я ШИ 1 рт трат: "і е- 6 КА Я ОО ші-- - 5 « ЗЛ 1 ЗО ЛЕН віт - НН

Ве миши шин МД МЕНА ТОН МЕНА А Б пов: а НН ШІ Н я" МН т т от р НІ ЕК З овсдт зни ее вісв й її чу 1. 1 . шк . г: бе Щи : ОС МК. І Ши шк 81 111 ТТ гЯех) " пт її г і З ит Й Ше І р:

ШЕ ор а ПО А т" тю" тв" пої Що що ей тю" то" те-то часьк п - у время в с минути - пн дНИОЗ осо дДНИ

Фиг. 3

Тираж 50 екз.

Відкрите акціонерне товариство «Патент»

Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3-72 -89 (03122)2-57- 03