CS343590A3 - Continuous, horizontally asymmetric, steel railway rail, process forproducing thereof and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Vynález se týká nečleněné, horizontálně asymetrické, oce-lová že l ezni čn ς, ko I e Jnice, způsobu její výroby a zařízení kprovádění tohoto způsobu.

Plynulý proces válcování in-line s řízeným ochlazovánímumožňuje výrobu kolejnic kvalitního provedení. Kolejnice podlevynálezu mají nečleněnou konstrukci a standardní délku 402 m.Navíc způsobem výroby kolejnic podle vynálezu se vyrobí kolej- postavení v dopravě zbožíUdržování běžného železniční- nových železničních tratí

J nice vysoké kvaI i ty efekt i vně. Železnice si udržují zásadní a, v menším rozsahu, cestujících. ( ho*koIejového systému a zřizování

Z vyžaduje nepřetržitý zdroj nových železničních kolejnic.

Tradičně se kolejnice vyráběly v úsecích dlouhých asi“T17 9~πϊΓ~Τθ1 o ''d'é”rk'a""b’yŤ'a’1’d'aná""j'e'dnoduš‘e—déTkou-žed-ezni-čn^rch'——vozů, které-dopravovaly kolejnice na místo jejich instalace.

Na místě se pak kolejnicové úseky k sobě připojovaly pomocíšroubů. Používání těchto krátkých kolejnicových úseků a nerov-nosti způsobené šroubovým př.ipojením byIy příčinou někol ikaproblémů. Na prvním místě je to nespojitost kolejnic, kterávedla k velmi' nerovné jízdě. Závažnější však je, že nerovná j íz--da-má za následek zvýšení opotřebení kolejnic a omezuje maximál-ní rychlost, kterou mohou vlaky po kolejích jezdit. Sešroubová-ní kolejnicových úseků dohromady na místě je také časově nároč-ným a drahým procesem . V poslední době se v praxi provádí, . spíše než přišroubová-vání, svařovaní kolejnicových úseků dohromady. Kontinuálněsvařované koleje poskytují v podstatě klidnější jízdu vedoucík jejich větší životnosti. Současně s příchodem svařování ko-lejnic se do praxe výrobců kolejnic, železnic a subdodavatelů ”dostalo svařování kolejnicových úseků do relativně dlouhýchpásů v místě jejich výroby. Je typicky běžnou praxí svařovatkolejnicové úseky - dlouhé od 11,9 m do 30,5 m nebo víc - dopásů dlouhých 402 m. Pro dopravu těchto svařených pásů na mís- to instalace se používajířené pásy se pák na místěnebo se spolu svaří. speciální železniční vozidla. Sva-instalace buá spojí přišroubováním

Tato praxe má ve srovnání s tradičním způsobem spojová-ní přišroubováním velké výhody jednak v efektivnosti a jednakve vysoké kvalitě kolejí. Tato metoda má však dosud několiknevýhod. Ačkoliv svařovaná spojení používaná pro spojováníkrátkých úseků do pásů dlouhých 402 m. vedou k hladšímu povr-chu a delší trvanlivosti než Šroubová připevnění,, svařovaná !mís-ta zůstáváj.í nejslabšími, články kolejí, protože svařováníje nespojité a rovněž na každé straně svaru zůstávají měkcí segmenty s nežádoucími metalurgickými vlastnostmi.. Proces sva-řování také vyžaduje zvláštní zařízení,, ve kterém je kratšíkolejnicový úsek před svařováním připravován, srovnáván napodkladě, narovnáván a kontrolován na jakost svaru.

Ve známém stavu technicky není zmínky o nesvarovaných ne-členěných pásech blížících se svou délkou doposud vyráběnýmzmíněným svařovaným kolejovým pásům. Jak bylo rovněž výše'uve-deno, vyrábějí se kolejnicové úseky většinou v délkách od 11,9do 30,5 m a potom teprve se svařují do dlouhých kolejových pá-sů. V běžné praxi zahrnuje výroba kolejnic následující kroky: / 1) formování bloku, 2) ohřátí bloku, 3) reverzní válcováníbloku pro tvarování předvalku, 4) reverzní válcování předval-ku pro tvarování kolejnice, 5)'chlazení a rovnání vytvarova-né“ k οΊ-e-j nvc βγ—6~)—k on*t-r o-Fa "k o l-e-j ni c e —a—7-Htrepe-l-né^z p rac o v án í—kolejnice pro dosažení vysoké odolností proti opotřebení.

Formování bloku se provádí buď kontinuálním I itím neboodléváním ingotů.a předváIcováním. V obvyklém uspořádání se -formování bloku provádí odděleně- od válcovacího zařízení ko-lejnic a blok může před .válcováním vychladnout, takže sepřed. vál cován ím mus í znovu ohřát. U některých postupů se pro-vádí rychl.á doprava do vlastního válcování, takže bloky nevy-chladnou a nevyžadují proto opětovné ohřátí..

Blok se ohřívá přibližně na teplotu 1232 °C a podrobuje,se sérii válcovacích zpracování. Válcování sestává z průchodutvárného předva I ku mez i' ve I kými válci, které vyv í je j í- značnýtlak na kov,, aby se prodloužila a tvarovala vznikající kolej-nice. Kr i t i ckým činitelem při tváření je, že konečný výrobeknení symetrický koIem hor izontáIní osy. Aby se získal asymetríký prdftlj nesmí se blok válcovat jenom tak, aby bylo dosaže-’no požadovaného tvaru, ale je nutno brát zřetel na vnitřnínapětí vznikající v kovu asymetrickým válcovacím procesem.

Blok se válcuje průchodem válcovací stolicí dokud celýúsek neprojde mezi válci. Směr pohybu bloku se potom obrátía blok prochází stejnou válcovací stolicí zpět. V závislostina použité válcovací stolici může blok procházet mezi stejný-mi válcovacími zářezy ve válcích nebo různými válcovacími zá-řezy vyvíjejícími tlak na různé části bloku. Blok se můžepodrobit až 10 až 12 průchodům v jedné válcovací stolicí předpostupem do další válcovací stolice.. Tento zpětný a dopředny proces se obvykle nazývá "reverzním válcováním". Po zpracová- ‘..... ní v první válcovací stolici se často vznikající kolejnice ozna- ~čuje jako předvalek.. Předvalek potom prochází, z jedné válcovací stolice do dru-·hé tímto zpětným a dopředným způsobem, dokud není vytvarovánahotová kolejnice. Navíc k. válcovacím stolicím zahrnuje typic-ký postup výroby kolejnic i válcovací stolici se svisle ulo-ženými válci a řezací zařízení pro provádění využitelného tva-ru kolejnice·.

Po zpracování v poslední válcovací stolici se kolejnicepodrobí řízenému ochIazovacímu procesu. Řízené ochlazováníčasto zahrnuje asymetrickou aplikaci studeného vzduchu, vodynebo jejich kombinace, aby se zabránilo velkému zkroucení ko- .lejnice, když se ochladí. Různé části asymetrické kolejnice, která, sestává, z hlavy., patky a stojiny, mají př írozenet en-denci ochlazovat se různými rychlostmi. Vzhledem k různýmrychlostem ochlazování v různých částech kolejnice, když se "k ól e~j ňi c e ’’ o c h" Ta z ů 7 ev~něř' í 'zerTém “pr' o s ‘t'r e d ír 'n.a' s"ťává'~ j'e~j í~z na č né zkroucení nebo ohnutí. V průběhu procesů reverzního váIcování běžně používa-ných při výrobě kolejnic je nutno věnovat značnou pozornostkoncům vznikající kolejnice. Když konec předvalku vstupujedo dané válcovací stolice, je válci vyvíjena na kov značnáenergie a je zcela běžné, že to povede ke zkroucení konce.,Protože předvalek musí vstupovat mez i.rychIě se otáčející vál-ce při každém průchodu válcovací, stolicí, potom když jeho ko-.nec je značně deformován, může dojít k tomu, že předvalek-nevstoupí do stolice tak jak má a celý proces se zastaví. Kdyžuž v procesu jsou tři válcovací místa, je nutné odřezávat kon-ce bloku nebo predvalku, aby konce měly vždy náležitý tvar.

Vzhledem k povaze reverzního válcování je takto nemožnévyrábět velmi dlouhé kolejnice. Při každém průchodu válcova-cí stolicí musí být válce nastaveny tak, že po celé délce předválku se provádí stejná deformace’průřezu. Když je teplotníspád od jednoho konce kolejnice k druhému, tvárnost se budeměnit a stejnoměrné'deformace nebude dosázeno.. Takové teplotní rozdíly jsou reverznímu válcování dlouhých výrobků vlastn Výhodou způsobu reverzního válcování je, že kolejnice sevyrábějí v relativně malém prostoru s použitím jen několikaválcovacích stolic. Samozřejmě, početné reverzní průchody vprocesu mají za následek podstatná zdržení výroby,, protože veválcovací stolici se válcuje vždy jen jeden předvalek.

Příklady řešení týkajících se válcování kolejnic reverz-ním válcováním jsou uvedeny v patentech US 4 301 670 Engela. a*’ US4 3.44 310 Kozona. V patentech US 3 342 053 Stanrmbacha a US 4 503 700 Kishikawy jsou popsány způsoby výroby kolejnic ozna-čované jako "kontinuální",. Žádný· z těchto patentů však nepo-pisuje opravdu kontinuáIní způsob. V patentech Stanrmbacha aKishikawy se reverzní válcování provádí alespoň tvářecími stup-n í předvaI ku. ' ' ·>

Patent US 3 310 971 Motomatsa a US 3 555 862 Yoshima po-pisují způsoby kontinuálního válcování ocelových výrobků velké-ho,průřezu. Žádný z těchto patentů nenavrhuje využití způsobův nich popsaných k výrobě asymetrických kolejnic. US patent. 4 820 015 Takeuchiho řeší kontinuální způsob odlévání pro vytváření kompozitního kovového materiálu. Ten- i to kontinuáiní-způsob-odlévání je použit v zařízení pro for-mování bloku, který by mohl být použit pro výrobu kolejnice.TAkeuchi nenavrhuje, aby kontinuální způsob odlévání byl spo- jen s kontinuálním válcovacím procesem pro vytvoření- ocelo-vých kolejnic. Žádné ze zmíněných řešení neskýtá návod na výrobu kolej-nic, které jsou nečleněné, nesvařované-a asi 402 m dlouhé. Dále žádna ze zmíněných řešení neskýtá návod na výrobu kolejnicpoužívající opravdu kontinuálního způsobu válcování. "Konti-náTní válcování", kterého je zde použito, znamená proces,. . kde ocel. prochází jednou válcovací stolicí za druhou, bez vra-cení a~na více než jedné válcovací stolíci jsou váchovány současně různé úseky téže vznikající kolejnice. A nakonec, žádné ze zmíněných řešení neskýtá návod nazpůsob výroby kolejnic, kde se různé úseky daného předvalkusoučasně válcují i ochlazují. Výše uvedené nedostatky odstraňuje kvalitní nečleněná,horizontálně asymetrická, ocelová kolejnice podle vynálezu,způsob její výroby a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Kolejnice podle vynálezu má stejnou délku jako běžně 10 používané svařované kolejnicové pásy, ale protože je vyro- bena kontinuálním způsobem, nemá žádné svary a jiné vady vzni-

I kající reverzním válcováním a svařováním kolejnic.

Kolejnice podle vynálezu je více než = 61 m dloubá, svýhodou je dlouhá 402 m nebo asi 439 m. Kolejnice je vyrobe-na kontinuálním válcovacím způsobem a je bez odchylek konců a bez svarů. . i'!·

Způsob kontinuálního válcování podle vynálezu je vhodnýpro výrobu nečleněné kolejnice z. jednoho kusu. dlouhé 402 m. Pro-ces je charakterizován radou vá Icovacích· s to I i c, přičemž růz-né úseky zpracovávané kolejnice se válcují' na mnoha válcova-cích stol icích současně.. Způsob kontinuálního válcování jet.edy skutečně kontinuální a ín-line s řízeným způsobem ochlazo-vání..

Podle výhodného provedení podle vynálezu je využito konti-nuálního způsobu lití pro výrobu bloku, který je zaveden dokontinuálního válcovacího procesu. Podle nejvýhodnějšího pro-vedení jsou využi ty ne jméně'dvě kontinuální licí jednotky promaximálně možné využití kontinuálního válcovacího systému,protože výhodná rychlost tvářené oceli na vstupu do kontinuál-ního válcovacího systému je větší než rychlost výroby bloku 11 kontinuálním způsobem lití. . . .

Sekce kontinuálního vác^ování podle vynálezu sestává zmnoha válcovacích stolic. Přední konec tvárnéoceli procházíze stolice do stolice a blok má takovou délku, že jedna zpra-covávaná kolejnice je současně válcována ve více válcovacíchstolicích, V každé válcovací stolici se průřez kolejnice znač-ně zmenšuje a utváří.. Když kolejnice opouští kontinuální vál-covací systém, je dosaženo jejího požadovaného průřezu.

Ihned ze sekce kontinuálního válcování postupuje kolejnicedo Části řízeného chlazení výrobního procesu. Tímto způsobem,zatímco přední část kolejnice je ochlazována, její zadní částje dosud v kontinuální válcovací stolici.

Kontinuálním válcovacím procesem se blok plynule a postup-ně prodlužuje, jak se jeho průřez zmenšuje. To trvá tak dlouho,dokud celá kolejnice neprojde poslední válcovací sto I icí, dokudnení dosaženo konečné délky kolejnice.

Když přední konec kolejnice vystupuje z poslední vál-covací stolice, pokračuje do chlazení. Toto chlazení, když mápokračovat nepřerušovaně, mohlo by působit v asymetrické kolej-nici rozdílně a mohlo by zapříčinit napětí a deformaci kolej- / 12 nice. Aby se tomu předešlo, a aby byty metalurgické vlastnos-tí optimalizovány, je kolejnice ochlazována řízeným chlazeníma následně konečným chlazením, plynule následujícím, a jein-iine s válcovacími stolicemi. Proto se přední konec kolej-nice chladí, zatímco zadní konec se dosud válcuje.

Vynález umožňuje značně snížit, rychlost průchodu kolej-nice oproti reverznímu válcování, které, vyžaduje velké válco-vací rychlosti na každé válcovací stolici, protože každá vál- í-covací stolice musí obecně provádět několik úběrů pro zmense- -nf"~průřezu předvalku. Podle vynálezu jsou několikanásobné úběrynahrazeny mnoha vá I covac ími stoI icemi Proto může být rychlost,kolejnice snížena p.r Ϊ zachování stejné rychlosti výroby. Totozmenšení rychlosti je důležité, protože, jak je vysvětlenodále, umožňuje operaci-ř ízeného. ch I azen í’ prováděného kontinuál-ně a i η-1 i ne s válcováním a zvyšuje tedy kontrolu a bezpečnost.

Teprvé potom až projde celá délka kolejnice konečnýmchlazením a překládači sekcí zastaví se její dopředný pohyb.

Po ochlazení se kolejnice přesune do strany a pohybuje seaxiálně zpět v opačném směru kolem kontroly a prostoru oprav.

Vynález bude dále objasněn pomocí výkresů, na nichž . obr. 1 znázorňuje průřez typickou kolejnicí, i 13 obr. 2 znázorňuje schematicky proces výroby kolejnicepodle vynálezu, obr 7""3~znáz'o“r nu"j e~sčh"e'ma~ťi"fc'ke~úsTítfřádání “z a’ř~í zen í~;na“ vý-robu kolejnic podle vynálezu a obr. 4 je grafickým znázorněním závislosti teploty kolej- nice, na její poloze v ob I asti-řízeného chlazení.. .

Kolejnice podle vynálezu má obvyklý tvar vyjma toho,· Ženeobsahuje' svary, je vyráběna 'kont i nua I ním vál covacím, způso-bem a. je víc než 61 m dlouhá.. Podle výhodného provedení je ko-lejnice dlouhá 402 m nebo 439 m..

Kolejnice pod Ie vynálezu je kvaI i tnej š í než kolejní ce vsoučasné době používané, protože když se uloží na...stanovenémmístě, počet svarů na jakoukoliv délku koleje je překvapivězmenšen. Například železniční traí sestavená z kolejnic dlou-hých 402 m bude mít na délce 1609 m pouze čtyři svary. Na dru-hé straně při použití ko I e jn i cových, pásů b.ěžné délky - úsekůpo 24,4 m - bude mít železniční traí na stejné délce 1609 masi 65 svarů.

Jak již bylo výše popsáno, taková kolejnice by nemohla / 14 být vyráběna běžně používaným způsobem, tj. vzhledem k teplot-nímu spádu a jiným omezením, reverzním válcovacím způsobem.Proto nečleněná, 402 m dlouhá kolejnice podle vynálezu předsta-vuje nový a jedinečný výrobek - nehledě přitom na způsob vý-roby této kolejnice.

Obr. 1 znázorňuje příčný řez běžnou, typickou kolejnicí.Kolejnice je tvořena hlavou 10, stojinou 12 a patkou 14.

Když se mluví o kolejnici jako o asymetrické, uvažuje se je-jí symetrie vůči imaginární horizontální ose 15. Ačkoli všech-ny*~ko l e-jnice maj v obecně ste jný’ tvar průřezu, skutečné roz-měry různých běžně vyráběných a používaných typů kolejnic jsouponěkud_od I i Šné.. Jemných variant průřezů kolejnic je· dosaho-váno nastavováním válcovacích sil v kontinuálních válcovacíchstolicích podle vynálezu.,

Asymetrie průřezu kolejnice vede k problémům při chlazeníkolejnice. Když se kolejnice utváří a dosáhne náležitého tva-ru průřezu, teplota obvykle převýší 760 °C. Když se potom ko-lejnice ochlazuje na teplotu místnosti, větší hmota hlavy JOse ochlazuje mnohem pomaleji než patka.14 a kolejnice má ten-denci se ohnout, jak se chladnější patka 14 smrští rchlejinež hlava 10. Naneštěstí se napětí vzniklé ochlazováním úplněnerozptýlí poté, co celá kolejnice dosáhla pokojové teploty, 15 ale má za nás I edek vznik vn i t ř.n ích napět í, k t er.á . o v I i vňu j, ívytváření charakteristických vlastností hotové kolejnice. Z to-hoto důvodu je účelné, aby*se kolejnice podrobovaly řízenémučří ΙΎζ en'í“ p r i”k't e ř em e Jh~fa va~TQ p a t‘k'á“T4“ ko"l ejni cé“c KTáďí odlišně.

Kontinuální válcovací způsoby pro výrobu ocelových výrob-ků malého průřezu, jako je tyčová ocel, jsou zcela běžné. Ne-způsobech kontinuálního válcování, oproti reverzním válcovacímzpůsobům, se ocel zpracovává současně na více válcovacích sto-licích. Hlavní věcí u kontinuálního válcování je potřeba pro-vedení nějakého typu vyr ovnávače napětí" mezi válcovacímistolicemi. Válce používané pro utváření Ocelových výrobkůjsou extrémně těžké a rotují velkými rychlostmi. : Když se provádí zpracování současně na řadě válcovacíchstolic, je těžké provést: okamžité nastavení rychlosti otáčeníválců v jakékoli dané stolici. V takové situaci způsobí dokoncei velmi malé zvýšení nebo snížení rychlosti rotace v jedné sto-lici značné napětí ve tvárné oceli. Toto napětí může vést k,při nejmenším, výrobku horší jakosti, a při nejhorším, nebez-pečné válcovací, operaci. U výrobků malých průřezů se vyrovnávač napětí vytvoří - 16 - umožněním oceli vytvořit mezi válcovacími stolicemi oblouk. Ma-lé změny v rychlostech otáčení válců jsou kompenzovány množs-tvím mater i á I u ,v tomto oblouku. Patenty US 3 310 971 Motomatsaa 3 555 862 Yoshima popisují prostředky pro provádění vyrov-návače napětí v kontinuálním váIcovacím procesu, kde velikostprůřezu materiálu je příliš velká, než aby se mohly vytvářetoblouky nebo smyčky mezi válcovacími stolicemi. Ve schopnos-tech běžného odborníka je použít vhodnou technologii pro pro-vedení ne jvhodně j.Š ího vyrovnávače napětí aplikovatelného nařešení podle vynálezu.

Podle způsobu výroby kolejnic podle vynálezu se roztave-ná ocel^přeměňuje na kolejnice vysoké kvality obecně kantinuál-:-ním, plynulým způsobem. Obr.,. 2 znázorňuje jak. směr pohybu oce- ~li, tak relativní teplotu oceli,, jak se pohybuje základnímistupni procesu.

První částí postupu je úsek 16 kontinuálního lití blokutvárné oceli. Blok je čtvercového průřezu,, který bude konti-nuálním válcovacím způsobem přeměněn na kolejnici. Blok, kterýmá být přeměněn ve standardní, kolejnici dlouhou 402 m, má roz-měry 10" x 14" x 140 nebo je ekvivalentní hmotnosti jinéhoprůřezu. V kontinuálním procesu odlévání se roztavená ocel le-je formou, která má požadovaný průřez daného tvaru a roztavená 17 oceLproudí touto formou dokud se neochiadí a nedosáhne obec-ně pevné formy. V tóm místě pak ocel vystupuje z I icí- formy.Kontinuální lití, na rozdíl od lití do pevné formy, kde se' fd rnTá"pTní “roztavenou^ ocelný1- umožňuj-e^t-uhnu-t-í—a-v-ychá-z-enj—in-gotu do dalšího ohřevu a válcování.

Horní část formy kontinuálního odlévacího stroje je držena ve vertikální poloze, přičemž roztavený kov se leje do .horní části. Ocel proudí formou takovou rychlostí, že je re-lativně tuhá, když opouští spodek formy a je nasměrována vo-dorovně.- Kontinuální pohyb bloku pokračuje přímo do úseku 18kontinuálního válcování .. AIternati vně může blok nejprve vych-ladnout, a potom znovu ohřát před vstupem do úseku 18' kont i- .nuálního válcování.

Podle jednoho provedení vynálezu je kontinuální lití akontinuální válcování uspořádáno in-l ine, takže kontinuálněodlévaný blok postupuje přímo z výstupu formy kontinuálníholití do sekce kontinuálního válcování.

Podle výhodného provedení vynálezu je s jednou sekcí kontinuálního válcování spojeno víc forem kontinuálního lití. Odlévací stroje budou každý produkovat bloky, které budou vstu-povat do kontinuální válcovací stolice. Větší množství odleva - 18 - cích strojů je výhodné, protože rychlost výroby bloků je obec-ně mnohem pomalejší než rychlost bloku na vstupu do úseku 18kontinuálního .válcování.

Jak je popsáno výše, v .úseku 18 kontinuálního válcová-ní se tvárný ocelový blok kontinuálně a současně zpracovává autváří,· jak postupuje řadou válcovacích stolic. Válcovacístolice jsou seřazeny v přímce v pevné poloze. Jak se předníkonec bloku pohybuje ze stolice do stolice, každá postupnáválcovací stolice bude tvarovat a zmenšovat průřez vznikajícíkoIejnice. -

Je jnutno si uvědomit, že jak je blok tvarován a. formován,,jeho délka se zvětšuje ze 42,7 m na asi 439 m. Proto je rychlostkovu, jak opouští úsek 18 kontinuáIního válcování, značně vět-ší než rychlost kovu vstupujícího do úseku 18 kontinuálníhoválcování - dokonce i když jedna kolejnice, je na výstupu ivstupu.

Jak kov vystupuje z úseku 18 kontinuálního válcování, ko-lejnice - která se dosud pohybuje v přímém směru - vstupuje doúseku 20 řízeného chlazení procesu.. V úseku 20 ř ízeného chla-zení se prostředky chlazení (voda, vodní mlha nebo vzduch) apli-kují na kolejnici asymetrickým způsobem. Když kolejnice opouští 19 - úsek 18 kontinuálního váleování, může mít teplotu asi 76G —982 °C. Kolejnice opouštějící úsek 20 řízeného chlazení budemít teplotu menší než asi 427 °C. Většina smrštění kolejnice, které nastane při chlazeníkolejnice, nastane v úseku 20 řízeného chlazení. Primárnífunkce úseku 20 řízeného chlazení spočívá v prevenci protizkroucení a ohnutí ko I ejnice spolu s dosažením požadovaných metalurgických vlastností. Schopnost zabránit ohnutí je zvláštěkritická, když se jedná o kolejnice až 439 m dlouhé. . Vzhledem k plynulému charakteru procesu podle vynálezu,se v průběhu procesu formování kolejnice podrobují válcovánía řízenému chlazení různé části dané kolejnice současně.

Kontinuálně se řízeného chlazení a úseku konečného chl lotu. pohybující kolejnice opouštípostupuje do úseku konečnéhoazení se kolejnice ochladí na úsek 20 chlazení. Vnormální tep-

Obr. 4 schematicky znázorňuje teplotní gradient podél délky kolejnice, která je v úsecích řízeného a konečného chlazeníProtože kolejnice se pohybuje v úsecích řízeného a konečnéhochlazení stejnou rychlostí, tento graf závislosti teploty na 20 poloze na kolejnici by mohl odpovídat závislosti teploty načase jednotlivého pohybujícího se místa na kolejnici.

Jak zadní konec kolejnice opouští konečný úsek válcování avstupuje do úseku 18 řízeného chlazení, teplota se v podstatěrovná požadované teplotě válcování v konečné válcovací stoli-ci. To je . znázorněno jako levá část grafu na obr. 4. Z tétoteploty se může kolejnice ochladit rychle, protože rychlostochlazování při této teplotě podstatně neovlivňuje metalurgie-·;ké vlastnosti kolejnice.. Avšak dokonce při této teplotě můžemrť-kadje j.ni ce tendenci se ohnout nebo jinak deformovat' vzhle- dem ke svému asymetrickému průřezu zování , . takže může být vyžadováno "."7“"—·*· · j " *·> ; · ' t ím ch I ad i.c í ch prostředků. a odlišným rych l*stem och I a-řížené chlazení různým použi- Při pohybu podél délky kolejnice se dosáhne místa, kdejiž bude rychlost, ochlazování pro požadované metalurgické vlast-nosti kolejnice důležitá. Toto místo je znázorněno jako rela- ’ti vně mírně skloněná chladicí čára ve středu obr. 4. V průběhutéto částí se. kolejnice ochlazuje způsobem, který má dvěrůzné funkce. Jednou je dosažení požadovaných metalurgickýchvlastností a druhou je rozdílné aplikování chladicích prostřed-ků na asymetrický průřez pro zabránění ohnutí nebo jiné defor-mace. 21 A konečně při dalším pohybu podél délky kolejnice směrem

I k zadnímu konci, se dosáhne místa, kde teplota kolejnice jetaková, že rychlost ochlazování již opět není důležitá pro ρο-ζ ad ováné^metáTu ř g'i c k e" v'l a'st’nos't ί . -^Po —j-e -ú se k- - ko ne č n éh o._ .ch J .a z .exila je představován velkou rychlostí ochlazování na pravé stra-ně obr. 4.

Jak v případě velké rychlosti ochlazování.., tak když opouš'-' tí kolejnice poslední válcovacířízeného chlazení, však může býtho~pouzí,t í chladicích prostředkůohnutí nebo jiné deformace.. stolici á- vstupuje do úseku 20ještě potřeba dalšího různé-pro zabránění nežádoucího. , * r ··

Použití kontinuálního válcování dovoluje snížit rychlostko I ejn i ce,, kterou prochází válcovacími stolicemi, přičemž to-to. snížení je důležité pro proces řízeného chlazení.. Při re-verzním válcování prochází kolejnice několikrát toutéž válcova-cí stolicí, jejíž válce se vždy k sobě přiblíží před dalším . ·průchodem, čímž se postupně zmenšuje průřez kolejnice. Zdeje proto vysoká rychlost kolejnice pří každém průchodu nutná,aby se. dodržovaI a daná rychlost výroby.

Naopak u kontinuálního válcovacího způsobu je množství průchodů jednou reverzní válcovací stolicí nahrazeno množstvím

Z - 22 - válcovacích stolic zařazených in-line za sebou. To dovolujepřekvapivé snížení rychlosti kolejnice pří zachování stejnérychlosti výroby. Snížená rychlost pohybu kolejnice pří konti-nuálním válcování je kompatibilní s kontinuálním řízeným chla-zením zařazeným in-line, zatímco vysoká rychlost reverzníhoválcování ne. Snížená rychlost pohybu kolejnice rovněž usnad-ňuje· její kontrolu a bezpečnost.

Když celá kolejnice prošla úsekem 18 kontinuálního válco-vání i úsekem 20 chlazení, dopředný pohyb kolejnice v kont.i-k?nuáI ním.procesu se zastaví. Celá kolejnice se potom pohybujev úseku 22 pro příčnou přepravu do strany.

Pohyb kolejnice z úseku 16 kont inuálníhó lití do úseku 18kontinuálního válcování, do úseku 20 řízeného a konečného chla-zení a nakonec do úseku 22 pro příčnou přepravu představujízákladní, prvky způsobu podle vynálezu.

Detailnější popis výhodného provedení zařízení pro výrobua způsob podle vynálezu jsou objasněny podle obr. 3. Obr. 3znázor^ňuje schematicky pohled na výrobní zařízení, kterémůže být použito pro provádění způsobu podle vynálezu. Kaž-dá z Částí zařízení bude popsána postupně v pořadí', ve kterémvznikající kolejnice putuje na své cestě k úplnému dohotovení,kdy je připravena k naložení na vlak. 23 Úsek 16 kontinuálního Jití je t voren pros tor em 2á. pro do-pravu roztaveného kovu, prostorem 26 pro odplyňování a opětnýohřev, licím zařízením 28, přepravním ložem 30 bloku a udržo-vací ~pěč~í"32~bTókLf. —* * — - — ——· --------—.——— Výroba koIejniče musí začít s roztavenou ocelí. Ocelmůže být vytavena z rudy nebo z odpadního materiálu. Ve vý-hodném provedení je oceí vyrobena^roztavením tříděného odpadní---ho kovu v elektrické obloukové pecí, kde chemie, dezoxidace,teplota, a odsířování roztavené oceli mohou být pečlivě kon-trolovány. Roztavená ocel se dopravuje do horní části licíhozařízení 28 z hladiny roztavené oceli. Roztavená ocel se dopra-vuje do licího zařízení 28 prostorem 24. Před zavedením do licího zařízení 28 se ocel znovu, ohří-vá a odplyňuje v prostoru 26. V prostoru 26 pro opětovné ohřá-tí a odplyňování se provede rozbor kvality ocelí a případnézměny1 v chemickém složení nebo teplotě před litím.

Kontinuální licí zařízení 28 sestává z jedné nebo vícekontinuálních I i cích forem. Formy jsou uspořádány svisle, vnejhořejších částech, kde je roztavená ocel nejtekutějŠí.

Formy mohou být zakřiveny k horizontále, aby se usnadnil vý-tok oceli z formy v hor izo^náIním směru. 24 Přepravní lože 30 bloku je plocha pro ukládání a přepra-vu bloků odlévaných v licím zařízení 28. Přepravní lože 30je schopno pohybovat tvárným bl'okem kolmo k jeho délce. Udr-žovací pec 32 bloku je umístěna vedle přepravního loze 30a plní dvě funkce. Jednak udržovací pec 32 pomáhá zajistit, žeblok je udržován, na určité a vhodné teplotě pro válcování.. A jednak je udržovací pec 32 vybavena prostředky pro dopravubloku do vstupu do úseku 18 kontinuálního válcování. Úsek 18 kontinuálního válcování je tvořen prostorem 34 <> pro-odřezávání odpadu Ingotů,. prostorem 36 indukčního ohřevu, > 1 - odstraňovačem 37 okují a. válcovnou 38. V prostoru 34 pro odře-,závaní odpadu ingotů jsou upraveny prostředky pro přípravupředního konce bloku pro zavádění do válcovny 38. V prostoru36 indukčního ohřevu jsou upraveny prostředky pro zajištění'vhodné teplotní konzistence v bloku při jeho průchodu.tímto . i prostorem 36... Válcovna 38 je sestavena z mnoha válcovacích stolic, uspo-řádaných v řadě za sebou. Válcovací stolice jsou tvořeny moto-rem a velkými otáčejícími se válci, které jsou vytvarovány provyvozování tvářecího tlaku na ocel procházející mezi nimi.Válce rovněž vyvozují pohyb oceli válcovnou 38. 25 Úsek 20. řízeného chlazení podle vynálezu-obsahuje prostor40 řízeného chlazení a prostor 42 konečného chlazení. Úsek 2.0řízeného chlazení má prostředky pro asymetrické působení navytváře^nou kolejnici, aby se předešlo značnému- ohnut í ko í e jn i -ce při jejím ochlazování z teploty na konci válcování. Říze-né chlazení může být provedeno působením proudů mlhy nebo ply-'nu na zvolené plochy kolejnice. Ochlazování, je řízeno jednakpro předcházení deformacím a jednak pro dosažení požadovanýchvhodných metalurgických vlas — v.,, pros toru 42 konečného chlazení je použito symetričtěj- šího chlazení kolejnjce,, ale stále, je nutno provádět ochlazová-ní diferencovaně pro dosažení přijatelné přímosti kolejnice. dopředný pohyb zasta-do strany. jsou potřebné pro kon-způsobem podle vynále-zhotovovacího proce- su kolejnice zahrnuje i množství přídavných funkčních kroků. »

Podle výhodného provedení vynálezu přídavné prostorydostatečného zpracování zahrnují: prostor 46 pro rovnání kolejnic, V přepravním loži 44 kolejnice se jejíví a kolejnice se může pohybovat bočně Všechny popsané prostory a plochytinuální utváření nečleněné kolejnice,z«, 402 m dlouhé. Nicméně, dokončování -26 prostor 48 pro odkujnování po válcování,po!ohové čidlo 50,prostor 52 kontroly ultrazvukem,prostor 54 povrchové kontroly,prostor 56 značení barvou, přepravní Iože 58 ,prostor 62 řezán? a vrtání, svařovací stroj 64,skladovací zařízení 66, nakládací zařízení 68.. . : Prostor 46 pro rovnání’ kolejnic obsahuje prostředkyschopné korekce mírného ohnutí' hotové kolejnice. Podle jed-noho provedení rovnačka sestává z masivních válců, které vy-vinou rovnací sílu 100 až 180 tun- Vnější povrch kolejnic seodkujnf v prostoru 48. Polohové čidlo 50 ověřuje přijatelnoupřímost kolejnice...

Kolejnice je ultrazvukově kontrolována v prostoru 52.kontroly ultrazvukem na vnitřní vady. UI trax^zuková kontrolazjistí vnitřní trhlinky v hlavě 10. stojině 12 i patce 14kolejnice. Povrchová kontrola kolejnice proběhne v prostoru 54.Když je to vyžadováno, provádí se označování, vadných částí ko-lejnice v prostoru 56 barvou.

Z 27 Přepravní lože 58 tvoří prostředky-pro boční pohyb kolej-,nice. Prostor 62 řezání a vrtání má prostředky pro odřezáváníkonců kolejnic na každé straně vadné části označené v kontrol-ních procesech, a pro vrtání potřebných děr“pro~šroůby7”Rov"nežpřipravuje dva kusy kolejnic pro svařování.

Svařovací stroj 64 má vybavení pro svařování kolejnic,které byly odříznuty v pros toru- 62; řezán í a vrtání. Skladova-cí zařízení 66 je upraveno pro skladování několika hotovýchkolejnic a nakládací zařízení 68 obsahuje prostředky pro nalo-žerTí hotové kolejnice na Železniční vozidlo pro přepravu kolej-nice z místa výroby,. V procesech dodatečného zpracování se nejprve kolejnicepohybuje bočně do strany na přepravním loži 44,. Po provedené,přepravě do strany se kolejnice pohybuje axiálně opačným směremnež v procesu válcování. Přední konec kolejnice prochází pros-torem 46 pro rovnání, prostorem 48 pro odkujňování, polohovýmčidlem 50, prostorem 52 kontroly ultrazvukem, prostorem 54.povrchové kontroly a prostorem 56 značení barvou.

Po opuštění prostoru 56 značení barvou pokračuje přední-konec kolejnice do přepravního lože 58, dokud celá kolejniceneprojde prostorem 56 značení barvou, načež se v tomto okam- i 28 žíku axiální pohyb kolejnice zastaví. Kolejnice se potom v přepravním loži 58 pohybuje bočně do strany a přední konec se v prostoru 62 řezaní a vrtání odřízne. V. tom okamžiku začne axiální pohyb kolejnice, nyní opětve stejném směru jako.při válcování. Když byla zjištěna přikontrole vadná místa, tak jak kolejnice prochází prostorem 62řezání a vrtání, dopředný pohyb kolejnice se na každé stranětohoto vadného místa zastaví a kolejnice se přeřízne. Obavzniklé konce se potom spolu svaří ve. svařovacím strojí 64.

Pohyb kolejnice pak pokračujedokud zadní konec kolejnice ne- r *· dojde do prostoru.62 řezání a vrtání. Zadní konec se odříznea pohyb koIejnice-pokračuje, dokud se celá kolejnice neuložíve skladovacím zařízení 66. r

Na základě uvedeného řešení podle vynálezu a obecně zná,-mých imtormací může každý odborník v oboru vyrábět kolejnici4θΐί m dlouhou. Popis výhodného provedení vynálezu zde uvedenýje míněn jako příkladné provedení,, které nemá omezovat · rozsahpředmětu vynálezu.

Claims (17)

1. Z Z?· Z 40/ JUOr. Ivan KOREČEKAdvokát 115 <54 PRAHA 1, Žitná 25 - 29 Z-',4-£y'$ 0 Z v' PŘEDMĚT VYNÁLEZU *na ” K s? ’

   1. Nečleněná, horizintálně asymetrická, ocelová železniční kolejnice sestávající z hlavy, patky a stojiny, vyznačující ,________. ............ ,................. _ , ,_____ se tím, žeyalespoň asi 152,4 m dlouhá a v podstatě bez svaro-vých švů.
2. 2. Nečleněná, horizontálně asymetrická, ocelová železničníkolejnice podle-bodu T, vyznačující še tím,, že je asi 439 mdlouhá. 3NečIeněná, horizontálně asymetrická,.' ocelová železniční1 ' . .... . kolejnice podle bodu 1, vyznačující se tím, že je vyrobena kon-tinuálním válcovacím způsobem. . 4. Nečleněná,, horizontálně asymetrická,, oce I ová. že l ezn i č-ní kolejnice podle bodu 1, vyznačující se tím, že je- vyrobena .způsobem zahrnujícím kontinuální válcování a asymetrické chla-zen í se t
3. 5. Zařízení pro výrobu železničních kolejnic vyznačujícím, že sestává z:úseku (16) kontinuálního lití,úseku (18) kontinuálního válcování,úseku (20) řízeného chlazení a konečného chlazení a t 30 úseku (22) pro příčnou přepravu.
4. 6. Zařízení podle bodu 5,· vyznačující se tím, že zmíněnékolejnice jsou dlouhé nejméně 152,4 m.
5. 7. Zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, že zmíněnékolejnice jsou dlouhé asi 439 m.
6. 8. Zařízení podle bodu-5, vyznačující se tím, že úsek (16)kontinuálního lití sestává z prostoru (24) pro dopravu roztave— .ného kovu, prostoru (26) pro odplyňování a opětný ohřev,, alespoňjednoho I i c ího zař íz.ep í (28),, přepravního lože (30) bloku audržovací pece (32) pro blok.
7. 9. Zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, že úsek (18)kontinuálního válcování je tvořen prostorem (34) pro odřeítáváníodpadu, prostorem (36) indukčního ohřevu, odstraňovačem (37)okují a kontinuální válcovnou (38).
8. 10. Zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, Že úsek (18) kon-tinuálního válcování a kontinuální chladicí proces jsou uspořá-dány kont i nuái ně a in-line jeden za druhým.
9. 11. Zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, že úsek 31 (18) kontinuálního válcování, úsek (20) kontinuálního chlazenía úsek (16) kontinuálního lití jsou kontinuální a in-line jeden 1 za druhým. ‘ *
10. 12. Zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, ze dále ob-sahuje úsek dodatečného zpracování obsahující prostředky prokontrolu, označování vadných částí barvou, odřezávání konců a .. odstraňování vadných část í. -
11. 13. Zařízení podle bodu 12, vyznačující se tím, že pros--tř-edky pro odstraňování vadných částí jsou tvořeny prostředky pro přeřezávání kolejnice a prostředky pro její opětné' svařen í.'
12. 14. Zařízení pro výrobu železničních kolejnic, vyznaču-jící se tím, že sestává z: úseku (16) kontinuálního lití tvořeného prostorem (24)pro dopravu roztaveného kovu, prostorem (26) pro odplyňovánía opětný ohřev, alespoň jedním licím zařízením (28), přeprav-ním ložem (30) bloku a udržovací pecí (32) pro blok, úseku (18) kontinuálního válcování tvořeného prostorem (34)pro odřezávání odpadu, prostorem (36) indukčního, ohřevu, odstra- ( ňovačem (37) okují a kontinuální válcovnou (38),úseku (20) řízeného a konečné chlazení a úseku (22) pro příčnou přepravu. t 32 /
13. 15. Zařízení podle bodu 14, vyznačující se tím, že úsek(16) kontinuálního lití sestává z mnoha licích zařízení (28).
14. 16. Zařízení podle bodu 14, vyznačující se tím, že dáleobsahuje úsek dodatečného, zpracování s prostředky pro kontro-lu, označování vadných částí barvou, odřezávání konců a odstra-ňování vadných Částí.
15. 17. Způsob výroby kolejnic vyznačující se tím, že rozta-vená ocel se lije do formy tvarující blok, aby vznikl tvárný v. -bl-ok,· načež se tento blok kontinuálně válcuje mnoha válcova-cími stolicemi d.p konečného tvaru ko I e jn i ce,' při čemž- běhemalespoň části zmíněného válcování se blok válcuje současně navíce než jedné válcovací stolici.
16. 18. Způsob po.d I e bodu 17vyznačující se tím, že dáleobsahuje chlazení kolejnice asymetrickým způsobem, přičemž bě-hem alespoň části zmíněného válcování se blok současně válcu-je na jedné nebo více válcovacích stolicích a podrobuje zrní-'něnému asymetrickému ochlazování.
17. 19. Způsob podle bodu 18, vyznačující se tím, že kolejni-ce je dlouhá alespoň 152,4 m. - 33 - .20. Způsob podle-bodu 18, vyznačující se tím, že kolej-nice je dlouhá asi 439 m. ΐ ' Γ 'ΐ

    115 04 PRAHA 1, Žitná 25