PL180537B1 - Sposób obróbki cieplnej stalowej szyny kolejowej PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Sposób obróbki cieplnej stalowej szyny kolejowej PL PL PL PL PL PL PL

Info

Publication number
PL180537B1
PL180537B1 PL96316127A PL31612796A PL180537B1 PL 180537 B1 PL180537 B1 PL 180537B1 PL 96316127 A PL96316127 A PL 96316127A PL 31612796 A PL31612796 A PL 31612796A PL 180537 B1 PL180537 B1 PL 180537B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
rail
section
temperature
cross
head
Prior art date
Application number
PL96316127A
Other languages
English (en)
Other versions
PL316127A1 (en
Inventor
Jean Luc Perrin
Original Assignee
Sogerail
Sogerail Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sogerail, Sogerail Sa filed Critical Sogerail
Publication of PL316127A1 publication Critical patent/PL316127A1/xx
Publication of PL180537B1 publication Critical patent/PL180537B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/04Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34Methods of heating
    • C21D1/42Induction heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/009Pearlite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/04Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
    • C21D9/06Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails with diminished tendency to become wavy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

1. Sposób obróbki cieplnej stalowej szyny kolejowej zawierajacej glówke, szyjke i stopke, znam ienny tym, ze ogrzewa sie wstepnie kolejno lub jednoczesnie, kazdy przekrój poprzeczny szyny (1) do temperatury wyzszej od temperatury konca przemiany metalurgicznej przy na- grzewaniu stali, z której jest wykonana szyna tak, aby jednoczesnie lub kolejno w kazdym przekroju poprzecz- nym szyny, stal miala jednorodna strukture austenityczna, po czym przegrzewa sie kolejno lub jednoczesnie, czesc kazdego przekroju poprzecznego szyny (1), odpowiadaja- ca glówce (2) tak, ze srednia temperatura tej czesci kaz- dego przekroju poprzecznego szyny, jest wyzsza o co najmniej 40°C od sredniej temperatury czesci tego samego przekroju poprzecznego szyny, odpowiadajacej stopce (4), nie przekraczajac temperatury 1050°C, a korzystnie 1000°C, a nastepnie chlodzi sie kolejno lub jednoczesnie, kazdy przekrój poprzeczny szyny (1) do temperatury nizszej od temperatury konca przemiany przy chlodzeniu stali, z której wykonana jest szyna tak, aby otrzymac drobna strukture perlityczna w calym przekroju poprzecz- nym szyny, i ewentualnie umozliwia sie stygniecie, jed- noczesnie lub kolejno, kazdego przekroju poprzecznego szyny (1), az do temperatury otoczenia. Fig 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki cieplnej stalowej szyny kolejowej o wysokiej zawartości węgla lub niskostopowej.
Szyna kolejowa jest wyrobem profilowanym ze stali walcowanej, o dużej długości, zawierającym główkę, po której toczą się koła pociągów, stopkę do mocowania szyny do ziemi za pośrednictwem podkładów i szyjkę, która łączy główkę ze stopką. Główka powinna mieć dużą twardość, aby wytrzymać zużycie wywołane przez zetknięcie się z kołami, zaś szyjka i stopka powinny mieć wystarczającą wytrzymałość mechaniczną do zapewnienia dobrego trzymania główki, przy czym cała szyna powinna być prostoliniowa co najmniej przed montażem na torze, aby zapewnić dobrą jakość toczenia. Na ogół, szyna jest poddana wewnętrznym naprężeniom szczątkowym, których rozkład ma bardzo duże znaczenie dla zabezpieczania przed pęknięciem kruchym. Można wymienić wiele cech szyn wyróżniających się, zwłaszcza trwałością powierzchniową główki oraz własnościami mechanicznymi szyjki i stopki, a także rozłożeniem wewnętrznym naprężeń szczątkowych. Te różne cechy są dobierane zależnie od przeznaczenia torów dla kolei mniej lub bardziej ciężkich lub nmiej lub bardziej szybkich.
Aby wytworzyć szynę przeznaczoną dla kolei ciężkich lub szybkich, stosuje się stal eutektoidalną o wysokiej zawartości węgla lub niskostopową, której skład chemiczny zawiera wagowo, jak to określono w normie 860-0 Międzynarodowego Związku Dróg Żelaznych, do 0,82% węgla, do 1,7% manganu, do 0,9% krzemu, do 1,3% chromu, ewentualne pierwiastki rozdrabniające ziarno, a resztę stanowi żelazo i zanieczyszczenia wynikające z obróbki. Szyna jest otrzymana przez walcowanie półproduktu, a następnie obrabiana cieplnie częściowo lub całkowicie i ewentualnie jest prostowana. Obróbka cieplna powinna zapewnić co najmniej główce, drobną strukturę perlitycznąo dużej twardości.
Zgodnie z jedną technologią, po walcowaniu i chłodzeniu, główka jest częściowo austenity zowana w wyniku podgrzewania do około 900°C a następnie chłodzona przez nadmuch powietrza lub natrysk wody. Ta technologia ma podwójną niedogodność tworzenia w strefach podgrzewanych między punktami przemiany Acj i Ac3 stref o mniejszej wytrzymałości, a zwłaszcza powodowania bardzo znacznego odkształcania szyny, która wymaga prostowania wywołującego naprężenia szczątkowe, bardzo niekorzystne dla eksploatacji szyny.
Aby zapobiec tym niedogodnościom zaproponowano zwłaszcza we francuskim opisie patentowym nr 2 603 306, uzupełnienie obróbki cieplnej główki przez przeprowadzoną jednocześnie obróbkę cieplną stopki tak, że odkształcenia wywołane obróbką cieplną stopki wyrównują odkształcenia wywołane obróbką cieplną główki. Nie jest już wówczas konieczne prostowanie szyny. Jednakże w tej technologii, szyjka nie jest obrabiana a strefy łączące szyjkę i główkę oraz szyjkę i stopkę są łamliwe ponieważ są podgrzewane między punktami przemiany Aci i Ac3, a to powoduje zmiękczenie metalu.
Zgodnie z inną technologią, opisaną zwłaszcza we francuskim opisie patentowym nr 2 109 121, szyna jest obrabiana w całości, aby otrzymać strukturę o bardzo dobrym i twardym perlicie, poprzez przyspieszone chłodzenie bądź po austenityzacji ujednoradniającej przez podgrzewanie stopniowe, bądź bezpośrednio podczas walcowania na gorąco. Tak obrobiona szyna ma jednorodną strukturę i nie ma stref osłabionych w szyjce lub na połączeniu szyki z główką lub ze stopką. Jednakże, podczas stosowania tej technologii stwierdzono, że szyna jest odkształcona przez obróbkę cieplną chociaż była ona jednorodna,
180 537 a więc z założenia zrównoważona, i że wymaga prostowania. To prostowanie wywołuje naprężenia szczątkowe, które osłabiają szyjkę szyny.
Naprężenie szczątkowe spowodowane prostowaniem zbyt znacznie osłabiają szyjkę szyny ułatwiając rozprzestrzenianie się pęknięć wzdłużnych mających tendencję do otwierania się. Aby ocenić wrażliwość szyjki szyny na rozprzestrzenianie się pęknięć, wykonano próbę, która polegała na wykonaniu nacięcia na jednym końcu szyny, za pomocą piły, i na zmierzeniu odstępu krawędzi nacięcia. Wówczas, gdy odstęp między krawędziami nacięcia jest większy od grubości śladu piły, to naprężenia szczątkowe mają tendencję do ułatwiania powiększania się pęknięć, w przeciwnym przypadku, naprężenia szczątkowe przeciwstawiają się rozszerzaniu pęknięć a nawet je zmniejszają.
Celem wynalazku jest uniknięcie wymienionych niedogodności przez zastosowanie sposobu wytwarzania szyny ze stali eutektoidalnej, węglowej łub niskostopowej, która miałaby drobną strukturę perlityczną w całym przekroju szyny, i rozkład naprężeń szczątkowych, który miałby tendencję do przeciwstawiania się rozszerzaniu pęknięć wzdłużnych w szyjce szyny.
Cel ten osiągnięto przez zastosowanie sposobu obróbki cieplnej stalowej szyny kolejowej zawierającej główkę, szyjkę i stopkę, w którym zgodnie z wynalazkiem, ogrzewa się wstępnie kolejno lub jednocześnie, każdy przekrój poprzeczny szyny do temperatury wyższej od temperatury końca przemiany metalurgicznej przy nagrzewaniu stali, z której jest wykonana szyna tak, aby jednocześnie lub kolejno w każdym przekroju poprzecznym szyny, stal miała jednorodną strukturę austenityczną, po czym przegrzewa się kolejno lub jednocześnie, część każdego przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającą główce tak, że średnia temperatura tej części każdego przekroju poprzecznego szyny, jest wyższa o co najmniej 40°C od średniej temperatury części tego samego przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającej stopce, nie przekraczając temperatury 1050°C, a korzystnie 1000°C, a następnie chłodzi się kolejno lub jednocześnie, każdy przekrój poprzeczny szyny do temperatury niższej od temperatury końca przemiany przy chłodzeniu stali, z której wykonana jest szyna tak, aby otrzymać drobną strukturę perlityczną w całym przekroju poprzecznym szyny, i ewentualnie umożliwia się stygnięcie jednocześnie lub kolejno, każdego przekroju poprzecznego szyny aż do temperatury otoczenia.
Korzystnie, przy końcu wstępnego ogrzewania, we wszystkich punktach każdego przekroju poprzecznego szyny temperatura jest wyższa od Ac3 + 100°C, przy czym Ac3 jest temperaturą przemiany podczas nagrzewania z małą prędkością stali, z której jest wykonana szyna.
Przy końcu ogrzewania dodatkowego, średnia temperatura części każdego przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającej główce jest wyższa o co najmniej 80°C od średniej temperatury części tego samego przekroju poprzecznego odpowiadającego stopce.
Korzystnie, wstępne ogrzewanie każdego przekroju poprzecznego szyny prowadzi się co najmniej 4 minuty. Wstępne ogrzewanie zawiera przemienne etapy wstępnego ogrzewania częściowego i ujednoradniania tak, że przy końcu wstępnego ogrzewania otrzymuje się możliwie najbardziej jednorodny rozkład temperatur w każdym przekroju poprzecznym szyny.
Korzystnie, podczas chłodzenia, prędkość chłodzenia naskórka szyny po przekroczeniu temperatury 700°C, jest niższa od 10°C/s, i ewentualnie prędkość chłodzenia naskórka szyjki i stopki szyny po przekroczeniu temperatury 700°C, jest niższa od 5°C/s.
Korzystnie, przy końcu chłodzenia, temperatura naskórka główki szyny, jest niższa lub równa 400°C.
Obróbką cieplną szyny przeprowadza się przemieszczając ją kolejno przez elementy do ogrzewania wstępnego, elementy do przegrzewania i elementy do chłodzenia.
Elementy do nagrzewania wstępnego są elementami do ogrzewania przez indukcję o częstotliwości wyższej lub równej 2000 Hz. Elementy do ogrzewania wstępnego zawierają wiele stref ogrzewania rozdzielonych strefami wyrównywania. Elementami do przegrzewania są elementy do przegrzewania przez indukcję o częstotliwości wyższej lub równej 1000 Hz.
180 537
Elementy do chłodzenia utworzone są co najmniej z dwóch, a korzystnie z wielu kolektorów usytuowanych równolegle do szyny, zaopatrzonych w wiele dysz nadmuchujących powietrze lub mgłę, sterowanych niezależnie względem siebie lub grupami.
Przedmiot wynalazku zostanie wyjaśniony przykładowo w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia szynę przemieszczaną w urządzeniu do obróbki cieplnej, w widoku perspektywicznym, a fig. 2 - wykres zmian temperatury w różnych punktach przekroju poprzecznego szyny, w zależności od czasu trwania obróbki cieplnej.
Szyna 1 otrzymana przez walcowanie na gorąco półproduktu ze stali eutektoidalnej, węglowej lub niskostopowej, której skład chemiczny zawiera wagowo, do 0,82% węgla, do 1,7% manganu, do 0,9% krzemu, do 1,3% chromu, ewentualne pierwiastki rozdrabniające ziarno, reszta żelazo i zanieczyszczenia wynikające z obróbki, posiada główkę 2, szyjkę 3 i stopkę 4. Po walcowaniu, szyna 1 jest chłodzona do temperatury otoczenia, a następnie obrabiana cieplnie, aby nadać jej własności wymagane ostatecznie. Obróbkę cieplną prowadzi się, na przykład, przemieszczając szynę w urządzeniu 5 do ciągłej obróbki cieplnej, typu przedstawionego na fig. 1. Ta obróbka cieplna ma na celu nadanie szynie struktury perlitycznej drobnej i bardzo twardej głównie w główce, ale również w całej masie szyny. Ma ona na celu również wywołanie w szynie naprężeń szczątkowych przeciwstawiających się rozszerzaniu pęknięć wzdłużnych w szyjce.
Urządzenie 5 do obróbki cieplnej, zawiera zwłaszcza na wejściu i wyjściu prowadzące rolki 6, rozmieszczone stopniowo elementy do wstępnego ogrzewania 7 całego przekroju szyny 1, oraz elementy do uzupełniającego przegrzewania 8 główki 2 i elementy do przyspieszonego chłodzenia 9 całego przekroju szyny 1. Elementy do wstępnego ogrzewania 7 są utworzone przez co najmniej jedną cewkę 10 ogrzewającą indukcyjnie, zasilaną prądem zmiennym o częstotliwości korzystnie większej lub równej 2000 Hz, usytuowaną w przestrzeni 11. Elementy do ogrzewania zawierają zatem kolejno na przemian strefy ogrzewania odpowiadające cewkom 10, i strefy wyrównywania odpowiadające przestrzeniom 11. Cewki są połączone z elektrycznymi elementami zasilającymi znanymi jako takie i tu nie przedstawionymi, które to cewki mogą być chłodzone strumieniem wody, jak w znanym stanie techniki.
Elementy do przegrzewania 8 uzupełniającego są utworzone przez induktor 12 o kształcie litery U, Usytuowane wzdłużnie poniżej szyny i zasilane, w znany sposób, zmiennym prądem elektrycznym, którego częstotliwość jest korzystnie większa lub równa 1000 Hz. Za i przed induktorem 12 usytuowane są prowadzące rolki 13.
Elementy do przyspieszonego chłodzenia 9 utworzone są przez co najmniej jeden kolektor 14 usytuowany wzdłużnie powyżej główki szyny, i przez co najmniej jeden kolektor 15 usytuowany wzdłużnie poniżej stopki szyny, oraz korzystnie wiele kolektorów 16 usytuowanych wzdłużnie z obydwu stron szyjki szyny. Każdy kolektor 14, 15, 16 jest zaopatrzony w wiele dysz 17 mogących wdmuchiwać powietrze lub mgłę natryskową. Dysze mogą być sterowane niezależnie od siebie lub grupowo z możliwością niezależnego regulowania mocy i długości czasu trwania chłodzenia główki, szyjki i stopki szyny.
Aby dokonać obróbki cieplnej szyny 1, przemieszcza się szynę w urządzeniu 5 do obróbki cieplnej w kierunkach strzałki tak, że każdy przekrój poprzeczny szyny, który zawiera odpowiednią część główki, część szyjki i część stopki, przechodzi kolejno przez elementy do wstępnego ogrzewania środki do przegrzewania uzupełniającego 8 i elementy do przyspieszonego chłodzenia 9.
Podczas przechodzenia przez urządzenie 5 do obróbki cieplnej, każdy przekrój poprzeczny szyny jest poddany cyklowi cieplnemu przedstawionemu na fig. 2, na której oś odciętych oznacza czas, a oś rzędnych oznacza temperaturę. Krzywa 100 przedstawia cykl cieplny naskórka stopki i szyjki, a krzywa 101 przedstawia cykl cieplny punktów usytuowanych w rdzeniu stopki lub szyjki, natomiast krzywe 102 i 103 odnoszą się odpowiednio do naskórka i do rdzenia główki.
Jeżeli rozważa się chwilę t = 0 dowolnego przekroju poprzecznego szyny wchodzącej w pierwszą cewkę 10 elementów do wstępnego ogrzewania 7, cykl cieplny, któremu jest
180 537 poddany przekrój poprzeczny szyny podczas całej obróbki cieplnej może być opisany następująco.
Między t = 0 i chwilą ti, w której przekrój poprzeczny szyny wychodzi z pierwszej cewki 10, cały przekrój poprzeczny szyny jest ogrzewany do temperatury kilkuset stopni, na przykład, 50Ó°C do 600°C, naskórek jest ogrzewany szybciej niż wnętrze przekroju, a ze względu na wybraną częstotliwość prądu zasilającego cewki, część przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającego szyjce i stopce, jest podgrzewana szybciej, a więc jest ogrzana do temperatury wyższej niż część przekroju poprzecznego szyny odpowiadająca główce szyny.
Między chwilami ti i t2, przekrój poprzeczny szyny przechodzi przez pierwszą strefę wyrównywania 1 1, w której nie jest ogrzewany, a nawet temperatura naskórka nieco obniża się, zaś temperatury rdzenia nieco wzrastają z powodu dyfuzji ciepła do wnętrza szyny, natomiast w główce podobnie jak w szyjce i stopce, temperatury rdzenia zbliżają się do temperatur naskórka.
Między chwilami ta i t3, przekrój poprzeczny szyny przechodzi przez drugą cewkę 10, która podgrzewa wszystkie miejsca przekroju do temperatury wyższej od temperatury końca przemiany austenitycznej przy podgrzewaniu stali, z której utworzona jest szyna, aby otrzymać w całym przekroju poprzecznym szyny strukturę austenityczną, przy czym podgrzewanie całkowite trwa kilka minut, na ogół co najmniej 5 minut, i w tych warunkach temperatura końca przemiany austenitycznej przy podgrzewaniu jest wyższa o co najmniej 100°C od temperatury Ac3 końca przemiany austenitycznej przy podgrzewaniu wolnym, aby z tych samych powodów jak poprzednio, w chwili t3 temperatura średnia szyjki i stopki, była wyższa od średniej temperatury główki.
Między chwilami t3 i tą przekrój poprzeczny szyny przechodzi przez drugą strefę wyrównania 1 1, a temperatury wyrównują się zarówno w części przekroju poprzecznego szyny odpowiadającej główce, jak i w części przekroju poprzecznego szyny odpowiadającej szyjce i stopce, aby otrzymać jednorodny austenit bez konieczności podgrzewania szyny do zbyt wysokiej temperatury, co powodowałoby nadmierny wzrost ziarna, przy czym całkowity czas podgrzewania, to jest czas, który upływa między t = 0 i tą musi korzystnie być dłuższy niż 4 minuty.
Między chwilami tą i t5, przekrój poprzeczny szyny przechodzi pod elementami do przegrzewania 8 główki, a część przekroju poprzecznego szyny odpowiadająca główce jest podgrzewana tak, że jej temperatura średnio osiąga temperaturę T2 bądź temperaturę wyższą co najmniej o 40°C od temperatury średniej Ti części przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającego szyjce i stopce nie przekraczając jednakże 1050°C, a korzystnie 1ÓOÓ°C, aby nie powodować nadmiernego wzrostu ziarna austenitycznego.
Między chwilami t5 i t6, przekrój poprzeczny szyny przechodzi przez strefę wyrównywania, a następnie przez elementy do przyspieszonego chłodzenia 9 wychodząc z nich w chwili t7, przy czym przechodząc przez elementy do przyspieszonego chłodzenia 9, część przekroju poprzecznego szyny odpowiadająca główce jest chłodna w warunkach określonych przez temperaturę naskórka T3 w chwili t7 i przez szybkość Vr chłodzenia po przekroczeniu temperatury 700°C naskórka, z tym, że część przekroju poprzecznego szyny odpowiadająca stopce i szyjce jest chłodzona mniej energicznie niż część przekroju poprzecznego szyny odpowiadająca główce tak, że na wyjściu elementów do przyspieszonego chłodzenia 9 jej temperatura średnia jest wyższa od temperatury średniej części przekroju poprzecznego szyny odpowiadającej główce.
Poza chwilą t7 szyna jest chłodzona naturalnie w powietrzu, aż do temperatury otoczenia, przy czym na wejściu elementów do przyspieszonego chłodzenia 9, temperatura naskórka części przekroju poprzecznego szyny odpowiadająca główce, jest nieco niższa niż temperatura rdzenia na początku naturalnego chłodzenia na powietrzu z tym, że obserwuje się podniesienie temperatury naskórka wynikające z wyrównywania temperatur w przekroju poprzecznym przez dyfuzję ciepła wewnętrznego.
Prędkość chłodzenia Vr jak również temperatura T3 są wybrane tak, aby otrzymana struktura byka drobnym perlitem, możliwie najtwardszym bez śladów bainitu lub martenzytu. W tym celu, prędkość chłodzenia Vr musi być możliwie najwyższa, jednakże nie prze
180 537 kraczając prędkości, która umożliwia otrzymanie struktury bainitycznej lub martenzytycznej, a temperatura T3 musi być wystarczająco niska, ale nie nazbyt, aby przemiana perlity czna była zupełna. Temperatura T3 musi być niższa od temperatury końca przemiany przy chłodzeniu stali, z której jest wykonana szyna.
Obróbka cieplna może być hartowaniem perlitycznym zupełnym, w którym to przypadku temperatura T3 jest temperaturą otoczenia, lub może być również obróbką quasi izotermiczną w którym to przypadku temperatura T3 jest rzędu kilkuset stopni Celsjusza.
Struktura i żądana twardość mogą być takie same dla stopki, szyjki i główki, a w takim przypadku średnia prędkość chłodzenia części przekroju poprzecznego szyny odpowiadającej szyjce i stopce, jest zbliżona do średniej prędkości chłodzenia części przekroju poprzecznego szyny odpowiadającej główce. Można natomiast zażyczyć sobie mniejszej twardości szyjki i stopki niż główki, jednakże wówczas należy nadać prędkość chłodzenia części przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającej stopce i szyjce, mniejszą niż prędkość chłodzenia części przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającej grzybkowi. Wreszcie, aby dostosować temperaturę końca przyspieszonego chłodzenia części przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającej szyjce i stopce, można zmniejszyć czas chłodzenia tej części wyłączając dysze umieszczone na wprost szyjki lub stopki szyny, od strony wyjścia urządzenia do przyspieszonego chłodzenia. Szczegółowe warunki przyspieszonego chłodzenia powinny być określone w funkcji szczegółowych cech wykresu przemiany przy ciągłym chłodzeniu stali, z której jest wykonana szyna. W praktyce, dla rozważanych stali, prędkość Vr chłodzenia naskórka części przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającego główce powinna być niższa od 10°C/s, a korzystnie wyższa od 5°C/s, przy czym średnia prędkość chłodzenia części przekroju poprzecznego szyny odpowiadającej stopce i szyjce powinna korzystnie być niższa od 5°C/s, zaś temperatura T3, w której naskórek części przekroju poprzecznego szyny wychodzi poza średnią chłodzenia przyspieszonego, powinna być niższa od 400°C.
Stwierdzono, że podczas obróbki cieplnej, szyna odkształca się, ale, że wówczas, gdy pożądane jest otrzymanie jednakowej twardości w całej szynie, to wówczas chłodzi się z porównywalnymi prędkościami cały przekrój szyny, a jeśli część przekroju poprzecznego szyny odpowiadająca główce została podgrzana o 40°C do 80°C w stosunku do części przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającej stopce i szyjce, to po powrocie do temperatury otoczenia, szyna została trochę odkształcona, a po ewentualnym niewielkim prostowaniu, szyjka była poddana naprężeniom szczątkowym ułatwiającym zamykanie się pęknięć.
Stwierdzono również, że aby otrzymać ten wynik utwardzając bardziej główkę niż szyjkę lub stopkę, ogrzewanie musi być wyższe o 80°C, a korzystnie zawarte w granicach od 100°C do 200°C.
W opisanym przykładzie wykonania, wstępne ogrzewanie następuje na dwóch odcinkach, ale może być ono dokonane bezpośrednio lub więcej niż na dwóch odcinkach.
Stopka zawiera bardzo cienkie brzegi, które chłodzą się naturalnie bardzo szybko podczas faz ujednorodnienia, zatem, może być użyteczne przeprowadzenie ogrzewania uzupełniającego części przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającej stopce, na przykład, podczas ogrzewania dodatkowego części przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającej główce.
Opisany przykład wykonania jest ciągłą obróbką cieplną w której różne przekroje poprzeczne szyny są poddawane kolejno obróbce cieplnej. Ale ta obróbka cieplna może być wykonana przez podgrzewanie całej szyny, na przykład, w piecu a następnie przez przegrzewanie całej stopki, a następnie przez chłodzenie całej szyny. W takim przypadku, różne przekroje poprzeczne szyny są obrabiane jednocześnie.
Tytułem przykładu, wytworzono szynę stalową której skład chemiczny, wagowo, był następujący: C - 0,78%, Mn - 1,04%, Si - 0,44%, Cr - 0,22%, reszta żelazo i zanieczyszczenia wynikające z obróbki. Przy końcu wstępnego ogrzewania, które trwało 4 minuty i 30 sekund, średnia temperatura szyjki i stopki wynosiła 880°C. Przy końcu przegrzewania, średnia temperatura główki wynosiła 985°C. Naskórek stopki był chłodzony z prędkością 9°C/s, aż do temperatury 380°C, przy czym stopka i szyjka były chłodzone z prędkością 2°C/s.
180 537
Po powrocie do temperatury otoczenia, szyna była bardzo mało prostowana. W całym przekroju szyna miała drobną strukturę perlityczną, twardość główki wynosiła 377 HBW, a twardość szyjki lub stopki wynosiła 340 HBW. Otwarcie szyjki mierzone po próbie przecięcia piłą wynosiło około - 1,2 mm, podczas, gdy dla takiej samej szyny obrabianej sposobem według stanu techniki, otwarcie szyjki wynosiło + 2,2 mm.
Tytułem drugiego przykładu, wytworzono szynę stalową, której skład chemiczny, wagowo, był następujący: C - 0,77%, Mn - 0,91 %, Si - 0,66%, Cr - 0,49% reszta żelazo i zanieczyszczenia wynikające z obróbki. Przy końcu wstępnego ogrzewania, które trwało 4 minuty i 30 sekund, średnia temperatura szyjki i stopki wynosiła 890°C. Przy końcu przegrzewania, średnia temperatura główki wynosiła 940°C. Naskórek stopki był chłodzony z prędkością 7°C/s, aż do temperatury 350°C, przy czym stopka i szyjka były chłodzone z prędkością 6°C/s. Po powrocie do temperatury otoczenia szyna była bardzo mało prostowana. W całym przekroju szyna miała drobną strukturę perlityczną zaś twardość główki, szyjki i stopki wynosiła 390 HBW. Otwarcie szyjki mierzone po próbie przecięcia piłą wynosiło około -0,9 mm podczas, gdy dla takiej samej szyny obrabianej sposobem według stanu techniki, otwarcie szyjki wynosiło + 2,4 mm.
180 537
Fig 2
Kierunek przemieszczania

Claims (13)

Zastrzeżenia patentowe
1. Sposób obróbki cieplnej stalowej szyny kolejowej zawierającej główkę, szyjkę i stopkę, znamienny tym, że ogrzewa się wstępnie kolejno lub jednocześnie, każdy przekrój poprzeczny szyny (1) do temperatury wyższej od temperatury końca przemiany metalurgicznej przy nagrzewaniu stali, z której jest wykonana szyna tak, aby jednocześnie lub kolejno w każdym przekroju poprzecznym szyny, stal miała jednorodną strukturę austenityczną, po czym przegrzewa się kolejno lub jednocześnie, część każdego przekroju poprzecznego szyny (1), odpowiadającą główce (2) tak, że średnia temperatura tej części każdego przekroju poprzecznego szyny, jest wyższa o co najmniej 40°C od średniej temperatury części tego samego przekroju poprzecznego szyny, odpowiadającej stopce (4), nie przekraczając temperatury 1050°C, a korzystnie 1000°C, a następnie chłodzi się kolejno lub jednocześnie, każdy przekrój poprzeczny szyny (1) do temperatury niższej od temperatury końca przemiany przy chłodzeniu stali, z której wykonana jest szyna tak, aby otrzymać drobną strukturę perlityczną w całym przekroju poprzecznym szyny, i ewentualnie umożliwia się stygnięcie, jednocześnie lub kolejno, każdego przekroju poprzecznego szyny (1), aż do temperatury otoczenia.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy końcu wstępnego ogrzewania, we wszystkich punktach każdego przekroju poprzecznego szyny (1) temperatura jest wyższa od AC3 + 10Ó°C, przy czym AC3 jest temperaturą przemiany podczas nagrzewania z małą prędkością stali, z której wykonana jest szyna (1).
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przy końcu ogrzewania dodatkowego, średnia temperatura części każdego przekroju poprzecznego szyny (1), odpowiadającej główce (2) jest wyższa o co najmniej 80°C od średniej temperatury części tego samego przekroju poprzecznego odpowiadającego stopce (4).
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wstępne ogrzewanie każdego przekroju poprzecznego szyny (1) prowadzi się przez co najmniej 4 minuty.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że wstępne ogrzewanie zawiera przemienne etapy wstępnego ogrzewania częściowego i ujednoradniania tak, że przy końcu wstępnego ogrzewania otrzymuje się możliwie najbardziej jednorodny rozkład temperatur w każdym przekroju poprzecznym szyny (1).
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas chłodzenia, prędkość chłodzenia naskórka szyny (1) po przekroczeniu temperatury 700°C, jest niższa od 10°C/s.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że prędkość chłodzenia naskórka szyjki (3) i stopki (4) szyny (1) po przekroczeniu temperatury 700°C, jest niższa od 5°C/s.
8. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że przy końcu chłodzenia, temperatura naskórka główki (2) szyny (1), jest niższa lub równa 400°C.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbkę cieplną szyny (1) przeprowadza się przemieszczając ją kolejno przez elementy do ogrzewania wstępnego (7), elementy do przegrzewania (8) i elementy do chłodzenia (9).
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że elementami do ogrzewania wstępnego (7) są elementy do ogrzewania przez indukcję o częstotliwości wyższej lub równej 2000 Hz.
11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że elementy do ogrzewania wstępnego (7) zawierają wiele stref ogrzewania rozdzielonych strefami wyrównywania.
12. Sposób według zastrz. 9 albo 10 albo 11, znamienny tym, że elementami do przegrzewania (8) są elementy do przegrzewania przez indukcję o częstotliwości wyższej lub równej 1000 Hz.
180 537
13. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że elementy do chłodzenia (9) utworzone są co najmniej z dwóch, a korzystnie z wielu kolektorów (14, 15, 16) usytuowanych równolegle do szyny, zaopatrzonych w wiele dysz (17) nadmuchujących powietrze lub mgłę, sterowanych niezależnie względem siebie lub grupami.
* * *
PL96316127A 1995-09-20 1996-09-18 Sposób obróbki cieplnej stalowej szyny kolejowej PL PL PL PL PL PL PL PL180537B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9510986A FR2738843B1 (fr) 1995-09-20 1995-09-20 Procede de traitement thermique d'un rail en acier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL316127A1 PL316127A1 (en) 1997-04-01
PL180537B1 true PL180537B1 (pl) 2001-02-28

Family

ID=9482709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL96316127A PL180537B1 (pl) 1995-09-20 1996-09-18 Sposób obróbki cieplnej stalowej szyny kolejowej PL PL PL PL PL PL PL

Country Status (17)

Country Link
US (1) US5714020A (pl)
EP (1) EP0765942B1 (pl)
CN (1) CN1054642C (pl)
AT (1) ATE192505T1 (pl)
AU (1) AU708988B2 (pl)
BR (1) BR9603804A (pl)
CA (1) CA2185191A1 (pl)
CZ (1) CZ292245B6 (pl)
DE (1) DE69608056T2 (pl)
ES (1) ES2146849T3 (pl)
FR (1) FR2738843B1 (pl)
PL (1) PL180537B1 (pl)
RO (1) RO119151B1 (pl)
RU (1) RU2162486C2 (pl)
TR (1) TR199600732A2 (pl)
UA (1) UA41983C2 (pl)
ZA (1) ZA967908B (pl)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100523505B1 (ko) * 2001-05-30 2005-10-25 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 레일의 제조 방법 및 제조 설비
DE10137596A1 (de) * 2001-08-01 2003-02-13 Sms Demag Ag Verfahren zur Kühlung von Werkstücken, insbesondere von Profilwalzprodukten, aus Schienenstählen
DE10148305A1 (de) * 2001-09-29 2003-04-24 Sms Meer Gmbh Verfahren und Anlage zur thermischen Behandlung von Schienen
WO2005107834A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-17 Clawson Burrell E Apparatus and methods for isolating human body areas for localized cooling
US8911749B2 (en) * 2007-04-16 2014-12-16 Corium International, Inc. Vaccine delivery via microneedle arrays
WO2010116680A1 (ja) 2009-03-30 2010-10-14 新日本製鐵株式会社 レール溶接部の冷却方法、レール溶接部の冷却装置、及びレール溶接継手
CN101956346A (zh) * 2010-03-26 2011-01-26 孟祥厚 铁轨热处理用感应加热装置
RU2418077C1 (ru) * 2010-04-07 2011-05-10 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Способ термической обработки рельсов
RU2456352C1 (ru) * 2010-11-11 2012-07-20 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Способ и устройство термической обработки рельсов
WO2012161207A1 (ja) * 2011-05-25 2012-11-29 新日鐵住金株式会社 レール溶接部の再加熱方法
RU2487177C2 (ru) * 2011-07-28 2013-07-10 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Способ и установка термической обработки рельсов
RU2484148C1 (ru) 2011-10-27 2013-06-10 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Способ и установка термической обработки рельсов
JP6001321B2 (ja) * 2012-05-11 2016-10-05 富士電子工業株式会社 高周波焼入装置
CA2880953C (en) 2012-11-16 2017-10-10 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Stress-relief heat treatment apparatus comprising induction heating coils
CN103898303B (zh) * 2012-12-31 2016-06-08 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种道岔轨的热处理方法和道岔轨
CN103820734B (zh) * 2014-01-10 2015-10-21 卢璐娇 一种贝氏体钢轨件的制造方法
EP2845913A1 (en) 2014-09-23 2015-03-11 Tata Steel UK Ltd Method and device for production of heat treated welded rail for rail transport and rail produced therewith
JP6311678B2 (ja) * 2014-09-24 2018-04-18 Jfeスチール株式会社 レールの製造方法および製造装置
CN107988464A (zh) * 2017-12-22 2018-05-04 包头钢铁(集团)有限责任公司 一种钢轨在线感应加热控制方法
FR3086677B1 (fr) * 2018-10-02 2020-10-30 Matisa Materiel Ind Sa Procede d’immobilisation d’un rail de voie ferree avec conditionnement thermique d’une portion de rail, et machine ferroviaire associee
CA3130062C (en) 2019-03-15 2023-09-26 Nippon Steel Corporation Railway rail
CN112536547B (zh) * 2020-11-24 2021-10-08 东北大学 一种重载钢轨焊接组织控制方法
CN115896423B (zh) * 2022-11-03 2023-10-10 浙江建鑫型钢科技股份有限公司 用于冷拉导轨的热处理设备及其热处理方法
CN115921524A (zh) * 2022-12-02 2023-04-07 包头钢铁(集团)有限责任公司 一种出口热轧高强钢轨的生产工艺
CN118727526B (zh) * 2024-09-02 2024-11-26 中铁三局集团有限公司 一种基于温度控制伸缩的钢轨铺设装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1237558A (fr) * 1959-10-14 1960-07-29 Yawata Iron & Steel Co Rails à champignon trempé et appareil pour le traitement thermique correspondant
SU428019A1 (ru) * 1970-09-30 1974-05-15 Способ термической обработки прокатных профилей
FR2109121A5 (pl) * 1970-10-02 1972-05-26 Wendel Sidelor
ZA801539B (en) * 1980-03-17 1981-08-26 Nippon Kokan Kk Method for heat-treating steel rail head
SU914645A1 (ru) * 1980-03-19 1982-03-23 Kh Polt I Im V I Lenina Способ термической обработки рельсов i
US4749419A (en) * 1986-08-28 1988-06-07 Sommer Richard A Method for heat treating rail
US5004510A (en) * 1989-01-30 1991-04-02 Panzhihua Iron & Steel Co. Process for manufacturing high strength railroad rails
RU2037534C1 (ru) * 1991-02-04 1995-06-19 Анатолий Григорьевич Меньшиков Способ термической обработки рельсов
RU2058997C1 (ru) * 1992-01-29 1996-04-27 Алексей Иванович Кармазин Способ термической обработки рельсов

Also Published As

Publication number Publication date
FR2738843B1 (fr) 1997-10-17
EP0765942B1 (fr) 2000-05-03
RO119151B1 (ro) 2004-04-30
AU6439996A (en) 1997-03-27
RU2162486C2 (ru) 2001-01-27
TR199600732A2 (tr) 1997-04-22
ES2146849T3 (es) 2000-08-16
ATE192505T1 (de) 2000-05-15
US5714020A (en) 1998-02-03
DE69608056T2 (de) 2001-01-11
CZ292245B6 (cs) 2003-08-13
FR2738843A1 (fr) 1997-03-21
CN1054642C (zh) 2000-07-19
ZA967908B (en) 1997-04-07
EP0765942A1 (fr) 1997-04-02
CA2185191A1 (fr) 1997-03-21
PL316127A1 (en) 1997-04-01
AU708988B2 (en) 1999-08-19
DE69608056D1 (de) 2000-06-08
UA41983C2 (pl) 2001-10-15
CN1154413A (zh) 1997-07-16
CZ272696A3 (en) 1997-04-16
BR9603804A (pt) 1998-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL180537B1 (pl) Sposób obróbki cieplnej stalowej szyny kolejowej PL PL PL PL PL PL PL
RU2589533C2 (ru) Способ и устройство для обработки сварного рельсового стыка
EP1900830B1 (en) Method and apparatus for heat treatment of steel rail
US4486248A (en) Method for the production of improved railway rails by accelerated cooling in line with the production rolling mill
US20150107727A1 (en) Method and system for thermal treatments of rails
JPS6323244B2 (pl)
EP0187904A3 (en) Method of heat treating pearlitic rail steels
EP3186402B1 (en) Method and device for production of heat treated welded rail for rail transport and rail produced therewith
EP2845913A1 (en) Method and device for production of heat treated welded rail for rail transport and rail produced therewith
CN1263873C (zh) 对于轨道进行热处理的方法
CN101006189B (zh) 制造硬化的锻钢部件的方法
KR940008929B1 (ko) 레일을 열처리하는 방법
JP2716127B2 (ja) 高低抗性レールの製造方法
RU2681046C1 (ru) Способ изготовления рельсовых плетей и комплекс для осуществления способа
JPH08170120A (ja) 異形圧延材を熱処理するための方法及び装置
GB2118579A (en) Heat treatment of rails
RU2705820C1 (ru) Способ термической обработки сварных соединений рельсов и устройство для осуществления способа
JP3467597B2 (ja) クロッシング用ノーズレールの頭部連続スラッククエンチ熱処理方法
SU1392125A1 (ru) Способ термообработки рельсов
CN120791225A (zh) 一种控制贝氏体钢轨和珠光体钢轨的接头硬度的焊接方法
KR20060114544A (ko) 가공된 비대칭 레일 및 단조레일의 두부 열처리 장치 및방법
JPH01139725A (ja) 耐破壊特性に優れた鋼レールの熱処理法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20060918