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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von gehärteten Eisenbahnschienen
Man hat bereits erkannt, dass bei Eisenbahnschienen die günstigsten Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Abnutzung dann erhalten werden, wenn man dem Schienenkopf im wesentlichen das in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Gefüge gibt, wobei die Seitenflächen und die oberen seitlichen Abrundungen eine martensitische Struktur aufweisen (Zonen A), entsprechend einer sehr scharfen Härtung, welche Zonen progressiv im Wege weiterer Schichten B, C mit Zwischeugefüge (Troostit, Troostit-Sorbit, Sorbit, Sorbit-Perlit) mit einem perlitischen Kern D verbunden sind, der den Anschluss an den Schienensteg und die schrägen Laschenstützflächen bildet.
Die Mittelzone L der Lauffläche weist dabei ein mittelhartes, vorzugsweise sorbitisches Gefüge auf, entsprechend einer milden oder sehr milden Härtung in dieser Zone.
Die bisher verwendeten Härteverfahren, welche zur Lenkung des Härtungsverlaufes mit die Schiene ganz oder teilweise umhüllenden Abschirmblechen oder federnden, gegen die Seitenflächen des Schienenkopfes wirkenden Abschirmlamellen arbeiten, lass-fil den vorgenannten
Strukturverlauf und vor allt : m die sehr wesentliche, mittelharte Längsmittelzone nicht erhalten, da sie nur auf eine bestimmte Aussenhärte des gesamten Schienenkopfes oder der beiden Seitenflächen desselben allein abzielen.
Hier schafft nun das erfindungsgemässe Ver- fahren Abhilfe, dessen wesentliches Kennzeichen darin besteht, dass die Schiene auf Härtetemperatur gebracht und die mittlere Längszone der Lauf- fläche durch eine auf diese aufgelegte Stange mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt gegen eine unmittelbare Beeinflussung durch die kalte Abschreckflüssigkeit abgeschirmt wird, um in dieser Zone eine Herabsetzung der Härte- geschwindigkeit zu erreichen.
Man hat es dabei in der Hand, durch entsprechende Wahl der
Abmessungen (Dicke) der Abschirmstange oder des Materials derselben, noch eine zusätzliche feine Abstufung des Härteverlaufes herber : führen
Weitere Merkmale der Erdung beziehen sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, u. zw. insbesondere auf die
Ausgestaltung und Anordnung (Anbringung) der
Abschirmstange.
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Metall (Kupfer oder Stahl) bzw. Fiber, Bakelit, Kunststoff, Holz od. dgl. hergestellt sein und sitzt in gewissen Abständen auf federnden Halteorganen 22, welche ihrerseits unter Zwischen schaltung von verstellbaren Unterlagen 23 am Boden des Behälters 11 aufruhen. Auf diese Weise ist es möglich, die Entfernung der Oberfläche der genannten Stange 20 hinsichtlich des oberen Randes 24 des Behälters 11 genau einzustellen.
Der Behälter 11 ist an eine oder mehrere Zuflussleitungen 25 angeschlossen, durch welche das Abschreckwasser oder die sonstige Abschreckflüssigkeit zugeführt wird. Diese Zuflussleitungen 25 münden unterhalb eines Abdeckorgans (Filters) 26, das mit einer Vielzahl von kleinen Löchern 27 ausgestattet ist.
Die Wirkungsweise ist nun folgende :
Die gewalzte Schiene verlässt die Walzenstrasse bei einer Temperatur zwischen 950-1000 C. Sie wird sodann mit einer Warmsäge auf die gewünschte Länge geschnitten, worauf zwei oder drei der abgelängten Schienen in Gleitvorrichtungen zu den Härtemaschinen gebracht werden.
Geführt von den schrägen Rollen 2 und den Vertikalrollen 3 wird eine Schiene R mit dem Schienenkopf nach abwärts in die Härtemaschine durch entsprechende Transportwalzen eingeführt und gelangt so über den Härtebehälter 11, der sich in diesem Augenblick in der oben erwähnten abgesenkten Lage befindet. In dieser Lage wird der Behälter mit reinem, fliessendem Wasser aus der Leitung 25 gespeist, welches durch das in der Mitte unterhalb der Abschirmstange 20 angeordnete Filter 26 hindurch in den Behälter eintritt. Gleichzeitig wird die Schiene unter Vermittlung der Hebel 5 und der Pressfüsse 4 blockiert, so dass sie während der nun folgenden Härtung am Ort bleibt.
Nun wird mit Hilfe geeigneter Instrumente, z. B. Ardometern, welche seitlich an der Maschine angebracht und optisch auf einen Punkt der Seitenfläche des Schienenkopfes eingestellt sind, das Absinken der Temperatur der Schiene beobachtet. Sobald die richtige Härtetemperatur (etwa 800 C C) erreicht ist, wird der Härtebehälter 11 angehoben und dadurch die Abschirmstange 20 fest gegen die Mittellängszone der Lauffläche des Schienenkopfes (Zone L gemäss Fig. 1) angepresst. Die federnden Halteorgane 22 gewährleisten dabei im Zusammenhang mit den einstellbaren Unterlagen 23 die Erreichung eines bestimmten Anpressdruckes.
Die Tiefe der Härtung ist abhängig von der Dicke der Unterlagen 23. Letztere sind normalerweise derart eingestellt, dass das den Behälter -'1 vollkommen ausfüllende Wasser die Kopfschrägflächen (Laschenstützflächen) s der Schiene erreichen kann. Während der Härtung führt die Leitung (Leitungen) 25 dem Härtebehälter dauernd Wasser seiner ganzen Länge nach zu. Die Wassermenge wird je nach der Grösse der zu behandelnden Schiene eingestellt. Bei normalen Vollbahnschienen werden etwa 50-80 Liter pro Minute auf den Laufmeter gebracht.
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Die kalten Wasserstrahlen 27 a (Fig. 2) werden durch die Stange 20 seitlich abgelenkt, so dass diese Strahlen die Seitenflächen des Schienen- kopfes bespülen, wo eine martensitische Struktur gewünscht wird. Das durch die Härtung erwärmte Wasser fliesst in Richtung der Längsachse des Schienenkopfes, woselbst sich beiderseits der Abschrägungen 21 der Stange 20 Dampfsäcke 28 bilden, welche eine allmähliche Abnahme der Härtewirkung herbeiführen.
Die Dauer des Tauchens hängt von der Art des zu härtenden Stahles ab. Sie schwankt zwischen 40 und 60 Sekunden. Sobald diese Zeit abgelaufen ist, wird der Behälter 11 abgesenkt und hierauf durch Verschwenken entleert. Das Abschwenken des Behälters hat zugleich den Zweck, den Zunder, der sich am Boden des Behälters angesammelt hat, zu entfernen. Nach dem Absenken des Behälters 11 kann die gehärtete Schiene aus der Maschine abgezogen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von gehärteten Eisenbahnschienen, bei welchen die Seitenflächen und die oberen seitlichen Abrundungen des Schienenkopfes eine martensitische Struktur aufweisen, entsprechend einer sehr scharfen Härtung, wobei jede der beiden dünnen Schichten, welche das oberwäbnte Gefüge aufweisen, progressiv im Wege von weiteren Schichten mit Zwischengefüge (Troostit, Troostit-Sorbit, Sorbit, Sorbit-Perlit) mit einem perlitischen Kern verbunden ist, welcher den Anschluss an den Steg und die schrägen Stützflächen der Laschen bildet, während die Mittelzone der Lauffläche ein mittelhartes, vorzugsweise sorbitisches Gefüge aufweist, entsprechend einer milden oder sehr milden Härtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene auf Härtetemperatur gebracht und die mittlere Längszone (L)
der Lauffläche durch eine auf diese aufgelegte Stange (20) mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt gegen eine unmittelbare Beeinflussung durch die kalte Abschreckflüssigkeit abgeschirmt wird, um in dieser Zone eine Herabsetzung der Härtegeschwindigkeit zu erreichen.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Ver-
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Method and apparatus for manufacturing hardened railroad tracks
It has already been recognized that the most favorable properties in terms of strength and wear are obtained in railway rails if the rail head is essentially given the structure shown in FIG. 1 of the drawing, the side surfaces and the upper lateral rounded edges having a martensitic structure (zones A), corresponding to a very sharp hardening, which zones are progressively connected by way of further layers B, C with intermediate structures (troostite, troostite-sorbitol, sorbitol, sorbitol-pearlite) with a pearlitic core D, which connects to the rail web and the inclined tab support surfaces forms.
The central zone L of the tread has a medium-hard, preferably sorbitic structure, corresponding to a mild or very mild hardening in this zone.
The previously used hardening processes, which work to control the hardening process with shielding plates that completely or partially envelop the rail or resilient shielding lamellas that act against the side surfaces of the rail head, allow the aforementioned
Structural course and above all: m the very essential, medium-hard longitudinal center zone, as they only aim at a certain external hardness of the entire rail head or the two side surfaces of the same alone.
The method according to the invention now provides a remedy, the essential characteristic of which is that the rail is brought to the hardening temperature and the middle longitudinal zone of the running surface is shielded from direct influence by the cold quenching liquid by a rod with a square or rectangular cross section placed on it in order to reduce the hardening speed in this zone.
You have it in your hand by choosing the right one
Dimensions (thickness) of the shielding rod or the material of the same, an additional fine gradation of the hardness profile: lead
Further features of the ground relate to a device for performing this method, u. between in particular on the
Design and arrangement (attachment) of the
Shielding rod.
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Metal (copper or steel) or fiber, Bakelite, plastic, wood or the like. Be made and sits at certain intervals on resilient holding members 22, which in turn rest with the interposition of adjustable pads 23 on the bottom of the container 11. In this way it is possible to adjust the distance of the surface of said rod 20 with respect to the upper edge 24 of the container 11 precisely.
The container 11 is connected to one or more inflow lines 25 through which the quenching water or the other quenching liquid is fed. These inflow lines 25 open below a cover element (filter) 26 which is equipped with a large number of small holes 27.
The mode of action is now as follows:
The rolled rail leaves the rolling mill at a temperature between 950-1000 C. It is then cut to the desired length with a hot saw, whereupon two or three of the cut rails are brought to the hardening machines in sliding devices.
Guided by the inclined rollers 2 and the vertical rollers 3, a rail R is introduced with the rail head downwards into the hardening machine by appropriate transport rollers and thus passes over the hardening container 11, which is at this moment in the above-mentioned lowered position. In this position, the container is fed with pure, running water from the line 25, which enters the container through the filter 26 arranged in the center below the shielding rod 20. At the same time, the rail is blocked by means of the levers 5 and the press feet 4, so that it remains in place during the hardening that now follows.
Now, with the help of suitable instruments, e.g. B. Ardometers, which are attached to the side of the machine and optically adjusted to a point on the side surface of the rail head, the drop in temperature of the rail is observed. As soon as the correct hardening temperature (approx. 800 C C) is reached, the hardening container 11 is raised and the shielding rod 20 is pressed firmly against the central longitudinal zone of the running surface of the rail head (zone L according to FIG. 1). The resilient holding members 22 ensure in connection with the adjustable supports 23 that a certain contact pressure is achieved.
The depth of hardening depends on the thickness of the supports 23. The latter are normally set in such a way that the water completely filling the container -'1 can reach the inclined head surfaces (tab support surfaces) of the rail. During the hardening, the line (s) 25 continuously supplies water to the hardening container along its entire length. The amount of water is adjusted depending on the size of the splint to be treated. With normal mainline rails, around 50-80 liters per minute are brought to the running meter.
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The cold water jets 27 a (FIG. 2) are deflected laterally by the rod 20, so that these jets wash the side surfaces of the rail head where a martensitic structure is desired. The water heated by the hardening flows in the direction of the longitudinal axis of the rail head, where on both sides of the bevels 21 of the rod 20 steam sacks 28 are formed, which bring about a gradual decrease in the hardening effect.
The duration of the immersion depends on the type of steel to be hardened. It varies between 40 and 60 seconds. As soon as this time has expired, the container 11 is lowered and then emptied by pivoting. The pivoting of the container also has the purpose of removing the scale that has accumulated on the bottom of the container. After the container 11 has been lowered, the hardened rail can be withdrawn from the machine.
PATENT CLAIMS:
1. A method for producing hardened railroad tracks, in which the side surfaces and the upper lateral roundings of the rail head have a martensitic structure, corresponding to a very sharp hardening, with each of the two thin layers, which have the above structure, progressively in the course of further layers with an intermediate structure (troostite, troostite-sorbitol, sorbitol, sorbitol-perlite) is connected with a pearlitic core, which forms the connection to the web and the inclined support surfaces of the tabs, while the middle zone of the tread has a medium-hard, preferably sorbitic structure, accordingly a mild or very mild hardening, characterized in that the splint is brought to hardening temperature and the middle longitudinal zone (L)
the running surface is shielded from direct influence by the cold quenching liquid by a rod (20) placed on it with a square or rectangular cross-section, in order to achieve a reduction in the hardening speed in this zone.
2. Device for carrying out the