WO2018147755A1 - Способ изготовления и термообработки рельсовых плетей и комплекс для осуществления способа - Google Patents
Способ изготовления и термообработки рельсовых плетей и комплекс для осуществления способа Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018147755A1 WO2018147755A1 PCT/RU2017/000059 RU2017000059W WO2018147755A1 WO 2018147755 A1 WO2018147755 A1 WO 2018147755A1 RU 2017000059 W RU2017000059 W RU 2017000059W WO 2018147755 A1 WO2018147755 A1 WO 2018147755A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- rail
- heat treatment
- cooling
- lash
- welded joints
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 90
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 10
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 5
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 claims 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000009658 destructive testing Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/04—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B11/00—Rail joints
- E01B11/44—Non-dismountable rail joints; Welded joints
- E01B11/46—General methods for making gapless tracks
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B31/00—Working rails, sleepers, baseplates, or the like, in or on the line; Machines, tools, or auxiliary devices specially designed therefor
- E01B31/02—Working rail or other metal track components on the spot
- E01B31/08—Bending, e.g. for straightening rails or rail joints
Definitions
- the invention relates to railway transport and can be used for the manufacture of welded rail lashes and their subsequent heat treatment. Higher demands are placed on the quality of rail lashes due to an increase in axle load and an increase in the speed of rolling stock.
- a known method of heat treatment of welded joints of a rail whip according to patent N ° 2309185 (publ. 27.10.2007).
- the method includes heating the rail whip in the welded area to the temperature of the onset of phase transformations in the metal, moreover, the head is heated to the width of the heat-affected zone of welding, and the sole is heated to a width several times greater than the heat-affected zone of welding, as well as subsequent hardening of the head by forced cooling while cooling the neck and sole in air.
- the main disadvantage of the above methods persists in this method.
- JVs 2521071 (publ. 06/27/2014) “Rail welding and heat treatment complex for the manufacture of rail lashes” was selected.
- a method for manufacturing rail lashes according to the patent includes sequentially butt welding of non-hardened rails, removal of the weld, grinding of the contour of the welded joints and sequential hardening of the rail along the entire length by passing the welded part of the rail lash through the quenching unit.
- the work of the rail welding and heat treatment complex is organized as sequential along the length of the welded rail whip and the simultaneous execution of all operations: welding of rails, removal of burrs, grinding of the contour of welded joints and hardening.
- the first rail is introduced at one end into the conveyor-pusher, which moves the first rail and subsequent rails of the extending rail lash sequentially through all nodes and assemblies of the rail welding and heat treatment complex. Moreover, all the nodes and assemblies of the complex, including the quenching unit, are placed along the whip in a common building.
- the main disadvantage of the closest analogue is the simultaneous execution of all operations of the method along the length of the same rail lash. For example, butt welding of rails of one part of a rail lash is performed during hardening of another part of it. Based on the requirements of the technology, the rails must be warmed up before welding, and this process together with welding takes several minutes. Similarly, the process of removing the burr and grinding the contour of the welded joints requires a certain time. That is, the rail lash moves intermittently, in a torn mode. Quenching with such intermittent movement is not possible. The slightest violation of the hardening regime leads to the marriage of the welded part of the rail lash, and therefore the entire lash.
- a further disadvantage is that in the case of the manufacture of a rail whip from previously hardened rails, only small sections of the rail on both sides of each welded joint are subjected to heat treatment. It is known that for recrystallization of a weld, i.e. restoration of the hardness of the rail, heating to relatively high temperatures is necessary. As a result of such heating, heat affected zones with reduced hardness, including the hardness of the rolling surface of the rail head, are formed on both sides of the heated sections. This ultimately leads to failure of the rail lashes due to wear and tear in the heat affected zones on both sides of each welded joint.
- the technical task of the proposed invention is to create a method for the production of welded rail lashes of guaranteed high quality.
- the method of manufacturing and heat treatment of rail lashes comprises manufacturing a rail lash, including sequentially butt welding of the rails, removal of the burr and grinding of the contour of the welded joints, and then heat treatment of the rail whip, including heating and cooling.
- the manufacture of a rail whip is completed by quality control of the welded joints, before which the editing of the welded joints is carried out; heat treatment begins after the completion of the entire rail lash, i.e. simultaneous manufacturing and heat treatment operations on one rail lash is excluded; during heat treatment, differentiated heating of the rail lash profile elements and differential cooling of the rail lash profile elements are carried out.
- assemblies and assemblies for manufacturing a rail whip additionally include sequentially located after a grinding unit for a contour of welded joints, a straightening unit for welds and quality control devices for welded joints, as well as a heat treatment unit for a fully manufactured rail whip, is located independently of the assemblies and assemblies for manufacturing a rail whip, heating devices and cooling devices for rail lash profile elements have the possibility of uniformly heating and cooling each cross respectively cross section of the rail lash.
- figure 1 a simplified layout of the nodes and assemblies for the manufacture of rail lashes
- figure 2 installation of heat treatment of the rail lash
- Fig.3 the location of the heating devices, section B - B in figure 2
- figure 4 the location of the cooling devices, section C - C in figure 2.
- FIG. 1 illustrates the manufacture of the rail lash 1 when passing sequentially through the unit for preparing the ends of the rails for welding 2, the welding unit 3, the puller 4, the grinding unit for the contour of the welded joints 5, the editing unit for the welded joints 6.
- quality control devices for welded joints are installed rail whip non-destructive methods (not shown in Fig.).
- the direction of movement of the stacked rail lash 1 is in the direction of arrow A.
- the movement of the rail lash 1 through all nodes and assemblies for the manufacture of the rail lash is performed by the first transport means 7.
- FIG. 2 schematically illustrates a heat treatment unit 8 of a rail lash 1 with heating devices 9 and cooling devices installed sequentially along the rail lash 1.
- the heat treatment unit 8 includes automated control devices (not shown) of the heating devices 9 and cooling devices 10 elements of the profile of the rails of the whip. Heating devices 9 of the neck of the rail may be absent.
- the movement of the rail lash 1 through the heat treatment unit 8 is carried out by the second conveying means 1 1 in the direction of arrow D.
- the first and second conveying means 7 and I can be any known mechanisms. For example, such as a drive trolley for basing a rail whip on it, or rollers 7a and 1 1a equipped with drives.
- the drive rollers 11a in the heat treatment unit 8 (Fig.
- the drive rollers 7a (Fig. 1) can be installed in between units and assemblies 2, 3, 4, 5, 6 of the manufacture of rail whip 1 with the provision of transportation of the rail whip along the quality control devices of welded joints
- the previously stripped ends of the rails are tightly joined and transverse cutting is performed (perpendicular to the longitudinal axis) at the junction of the rails with a cutting mechanism, which ensures parallel joints in welding and improves the strength of the welded joint.
- the movement of the rails is stopped for 30 s.
- they can edit the rails, in the case of the straightness of these rails.
- the rails are heated at the junction and welded.
- Butt welding is carried out by any known method, for example, reflow, induction-press welding, gas-press welding, closed arc welding, etc.
- a control section of the rail can be welded to the end of the rail lash.
- the burr is removed in the stripper 3. For the duration of these operations, equal to about 240 s, the movement of the rails is stopped.
- the movement of the rail lash 1 during its manufacture is carried out with stops of various durations, for high-quality performance of technological operations of manufacturing.
- heat treatment of the completely manufactured rail lash 1 is carried out at the heat treatment unit 8 (Fig. 2), which is located and used independently of the equipment for manufacturing the rail lash, which makes it possible to move the rail lash with a stable speed through the heat treatment installation.
- Heat treatment is carried out by methods known from the patents of the patent holder of LLC NLP TEK: RU 2487177, RU 2484148, RU 2456352 and RU 2607882. These methods can significantly improve the quality of the rails.
- RU 2484148 differentiated heating of rail profile elements to the temperature of the onset of phase transformations in metal and differential cooling of rail profile elements during hardening of the rail are disclosed. Differential cooling of rail profile elements is carried out by adjusting the parameters of the cooling medium, in particular, changing the cooling ability of the air-water mixture, changing the pressure and air flow.
- the cooling intensity is controlled by changing the cooling speed of the rail at various stages of the cooling mode and in a wide range, with the ability to control the parameters of the cooling medium supplied simultaneously to various elements of the rail profile (head, neck, sole), depending on the cooling mode specified for each separate cooling device.
- self-tempering is performed to relieve stresses, then additional differential cooling of the rail to a temperature of ⁇ 250 ° C and final cooling to a temperature below 60 ° C are carried out.
- RU 2456352 discloses a method for heat treatment of rails, including continuous cooling of the rail head and sole simultaneously from rolling and / or reheating from a temperature not lower than the austenization temperature of the air with regulation of its humidity and pressure, by injecting water into the air flow to ensure a change in cooling abilities of the environment.
- heat treatment of the rail whip 1 can be carried out: either by high-temperature tempering, in order to temper the welded joints to reduce their brittleness and relieve stresses, or by normalizing with recrystallization of the weld to reduce brittleness and restore the hardness of the rail.
- FIG. 3 shows the location of the heating elements 9 operating in predetermined heating modes for differentially heating the profile elements of the rail lash 1 in order to uniformly heat each of its cross sections to ensure minimum thermal stresses and deformations of the rail lash during heating. Because the head 12 and the sole 13 have a different mass and configuration, then they are heated at different speeds, and the sole 13 is heated according to a certain law in accordance with the heating mode of the head 12 in order to avoid warping of the rail lash 1.
- Heating can be performed by any type of heaters providing the required heating temperature, for example, by induction, or electric, or gas, or convective heaters.
- Figure 4 shows the differential cooling of the head and sole of the rail lash 1 with a cooling medium having an adjustable cooling capacity.
- a cooling medium is formed, which flows through the water pipelines 14 and the gas pipelines 15, by injecting water into the gas stream, with the possibility of controlling the parameters of the cooling medium depending on the cooling mode specified for each individual cooling device 10, with the necessary cooling rate .
- FIG. 4 shows an embodiment of the base of the rail lash sole 1 on a drive carriage 1 lb.
- the cooling medium may be a water-air mixture, or an aqueous medium, or an air medium with regulation of its humidity and pressure, obtained by injecting water into a stream of air.
- the cooling medium may be a polymer, salt-containing and / or any other cooling medium.
- Differential cooling of the rail lash profile elements is carried out to a temperature providing a highly dispersed pearlite structure.
- the rail lash After differential cooling of the rail lash profile elements, the rail lash is self-released to relieve stresses. After self-tempering, additional differential cooling of the rail lash is carried out to a temperature of ⁇ 250 ° C, which eliminates thermal warping and subsequent dressing in a roller straightening machine. After additional differential cooling, the final rail is forcedly cooled to a temperature below 60 ° C, which avoids the long exposure time of the rail lash on the refrigerator and leads to the rational use of production facilities and areas.
- the heat treatment unit 8 is equipped with an automated control system for controlling each heating device 9, as well as for controlling and regulating the parameters of the cooling medium of each cooling device 10.
- the rail lash is monitored by non-destructive methods, for example, hardness and straightness. And also after heat treatment, a section of the control section of the rail with a welded joint is carried out, if any, to check the control section and the welded joint using destructive testing methods.
- each rail lash begins after completion of its manufacture, i.e. the simultaneous manufacture and heat treatment operations on one rail lash is excluded, it allows the manufacturing to manipulate the expandable rail lash without affecting the heat treatment operations.
- the result is continuous movement of the rail lash with a stable speed through the heat treatment unit 8, which is necessary in the heat treatment process and allows to obtain high quality heat-treated rail lash.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и используется для изготовления сварных рельсовых плетей и их последующей термообработки. Способ изготовления и термообработки рельсовых плетей содержит изготовление рельсовой плети, включающее последовательно сварку встык рельсов, съем грата и шлифовку контура сварных стыков, правку сварных стыков и контроль качества сварных стыков, и затем термообработку рельсовой плети, включающую дифференцированный нагрев элементов профиля рельсовой плети и дифференцированное охлаждение элементов профиля рельсовой плети. Термообработку начинают после завершения изготовления всей рельсовой плети, т.е. одновременное проведение операций изготовления и термообработки на одной рельсовой плети исключено. Способ осуществляют при помощи комплекса для изготовления и термообработки рельсовых плетей, содержащего узлы и агрегаты изготовления рельсовой плети, включающие последовательно расположенные сварочный агрегат, гратосниматель, узел шлифовки контура сварных стыков, узел правки сварных стыков и приборы контроля качества сварных стыков, а также установку термообработки полностью изготовленной рельсовой плети, расположенную независимо от узлов и агрегатов изготовления рельсовой плети, в которой нагревательные устройства и устройства охлаждения элементов профиля рельсовой плети имеют возможность соответственно равномерных нагрева и охлаждения каждого поперечного сечения рельсовой плети.
Description
Способ изготовления и термообработки рельсовых плетей и комплекс для осуществления способа
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для изготовления сварных рельсовых плетей и их последующей термообработки. К качеству рельсовых плетей предъявляются повышенные требования в связи с ростом нагрузки на ось и увеличением скорости движения подвижного состава.
Известны способы термообработки сварных рельсов:
«Способ термической обработки сварных рельсов» по патенту jVs 1735392 (публ. 23.05.1992г.), «Способ термической обработки сварных изделий» по патенту JVs 373318 (публ. 01.01.1973), «Способ и устройство термообработки рельсового стыка» по патенту JNb 2411295 (публ. 10.02.201 1), «Способ охлаждения зоны сварки рельса» по патенту J e 2485187 (публ.20.06.2013), JP2008274745 (А) публ. 13.1 1. 2008, JP2008274744 (А) публ. 13.11. 2008 и JP2007175707 (А) публ. 12.07.2007. Основным недостатком указанных способов является то, что термообработку рельсовой плети производят только на ограниченных участках - в области сварных соединений. При нагреве каждой области сварного соединения до температуры начала фазовых превращений, по обе стороны от нагреваемого участка образуются зоны термического влияния, имеющие пониженную твердость, в том числе твердость поверхности катания головки рельса. Это приводит к неравномерному износу рельсовых плетей и выходу их из строя вследствие износа и образования дефектов в местах пониженной твердости по обе стороны от каждой области сварного соединения.
Известен способ термообработки сварных соединений рельсовой плети по патенту N° 2309185 (публ. 27.10.2007). Способ включает нагрев рельсовой плети в области сварного соединения до температуры начала фазовых превращений в металле, причем нагрев головки производят на ширину зоны термического влияния сварки, и нагрев подошвы - на ширину, в несколько раз превышающую зону термического влияния сварки, а также последующую закалку головки путем принудительного охлаждения с одновременным охлаждением шейки и подошвы на воздухе. Основной недостаток вышеперечисленных способов сохраняется и у данного способа.
За ближайший аналог выбран патент JVs 2521071 (опубл. 27.06.2014) «Рельсосварочный и термообрабатывающий комплекс для изготовления рельсовых плетей». Способ изготовления рельсовых плетей по патенту включает последовательно сварку встык незакаленных рельсов, съем грата, шлифовку контура сварных стыков и последовательную закалку рельса по всей длине путем пропускания сваренной части рельсовой плети через закалочную установку. Работа рельсосварочного и термообрабатывающего комплекса организована как последовательное по длине свариваемой рельсовой плети и одновременное выполнение всех операций: сварки рельсов,
съема грата, шлифовки контура сварных стыков и закалки. Первый рельс одним торцом вводят в транспортер-толкатель, который перемещает первый рельс и последующие рельсы удлиняющейся рельсовой плети последовательно через все узлы и агрегаты рельсосварочного и термообрабатывающего комплекса. При этом все узлы и агрегаты комплекса, включая закалочную установку, размещены вдоль плети, в общем корпусе.
Основным недостатком ближайшего аналога является одновременное выполнение всех операций способа по длине одной и той же рельсовой плети. Например, сварка встык рельсов одной части рельсовой плети производится во время закалки другой ее части. Исходя из требований технологии, рельсы необходимо разогреть перед сваркой, и этот процесс вместе со сваркой занимает несколько минут. Аналогично, процесс съема грата и шлифовки контура сварных стыков требует определенного времени. То есть рельсовая плеть движется прерывисто, в рваном режиме. Закалка при таком прерывистом перемещении невозможна. Малейшее нарушение режима закалки приводит к браку сваренной части рельсовой плети, и следовательно, всей плети.
Другим недостатком является то, что при закалке нагревают рельс только с его боковых сторон, и охлаждают только головку рельса (см. расположение индукторов поз.14 и сопла поз. 15 на фиг.З патента-ближайшего аналога), что приводит к деформации рельса, в частности, его изгибу, вплоть до того, что рельс не пройдет через закалочную установку. Кроме того, при таком охлаждении в головке рельса образуются большие растягивающие остаточные напряжения, что отрицательно сказывается на износостойкости рельса в процессе эксплуатации. Следующим недостатком является отсутствие контроля качества рельсовой плети перед закалкой, что, в случае брака на предшествующих закалке операциях, неизбежно приводит к браку при закалке и экономическим потерям.
Следующим недостатком является то, что в случае изготовления рельсовой плети из предварительно закаленных рельсов, термообработке подвергают лишь небольшие участки рельса по обе стороны от каждого сварного стыка. Известно, что для перекристаллизации сварного шва, т.е. восстановления твердости рельса, необходим нагрев до относительно высоких температур. В результате такого нагрева по обе стороны от нагреваемых участков образуются зоны термического влияния, имеющие пониженную твердость, в том числе твердость поверхности катания головки рельса. Это в итоге приводит к выходу из строя рельсовых плетей вследствие износа и дефектов в зонах термического влияния по обе стороны от каждого сварного стыка.
Техническая задача предложенного изобретения заключается в создании способа производства сварных рельсовых плетей гарантированно высокого качества.
Поставленная задача решена тем, что способ изготовления и термообработки рельсовых плетей, как ближайший аналог, содержит изготовление рельсовой плети, включающее последовательно
сварку встык рельсов, съем грата и шлифовку контура сварных стыков, и затем термообработку рельсовой плети, включающую нагрев и охлаждение.
В отличие от ближайшего аналога, изготовление рельсовой плети завершают контролем качества сварных стыков, перед которым проводят правку сварных стыков; термообработку начинают после завершения изготовления всей рельсовой плети, т.е. одновременное проведение операций изготовления и термообработки на одной рельсовой плети исключено; при термообработке проводят дифференцированный нагрев элементов профиля рельсовой плети и дифференцированное охлаждение элементов профиля рельсовой плети.
Техническая задача решена на комплексе для изготовления и термообработки рельсовых плетей, содержащем узлы и агрегаты изготовления рельсовой плети, включающие последовательно расположенные сварочный агрегат, гратосниматель и узел шлифовки контура сварных стыков, а также установку термообработки, содержащую нагревательные устройства и устройства охлаждения. При этом узлы и агрегаты изготовления рельсовой плети дополнительно включают последовательно расположенные после узла шлифовки контура сварных стыков узел правки сварных стыков и приборы контроля качества сварных стыков, а также установка термообработки полностью изготовленной рельсовой плети расположена независимо от узлов и агрегатов изготовления рельсовой плети, нагревательные устройства и устройства охлаждения элементов профиля рельсовой плети имеют возможность соответственно равномерных нагрева и охлаждения каждого поперечного сечения рельсовой плети. Сущность изобретения иллюстрируют: фиг.1 - упрощенная компоновка узлов и агрегатов изготовления рельсовой плети; фиг.2 - установка термообработки рельсовой плети; фиг.З - расположение нагревательных устройств, сечение В - В на фиг.2; фиг.4 - расположение устройств охлаждения, сечение С - С на фиг.2.
Фиг. 1 иллюстрирует изготовление рельсовой плети 1 при прохождении последовательно через узел подготовки концов рельсов к сварке 2, сварочный агрегат 3, гратосниматель 4, узел шлифовки контура сварных стыков 5, узел правки сварных стыков 6. После узла правки сварных стыков 6 установлены приборы контроля качества сварных стыков рельсовой плети неразрушающими методами (на фиг. не показаны). Направление перемещения наращиваемой рельсовой плети 1 - по стрелке А. Перемещение рельсовой плети 1 через все узлы и агрегаты изготовления рельсовой плети производят первым транспортирующим средством 7.
На фиг. 2 схематично представлена установка термообработки 8 рельсовой плети 1 с установленными последовательно вдоль рельсовой плети 1 нагревательными устройствами 9 и устройствами охлаждения 10. Установка термообработки 8 содержит устройства автоматизированного управления (на фиг. не показаны) нагревательными устройствами 9 и
устройствами охлаждения 10 элементов профиля рельсов плети. Нагревательные устройства 9 шейки рельса могут отсутствовать. Перемещение рельсовой плети 1 через установку термообработки 8 производят вторым транспортирующим средством 1 1 в направлении по стрелке D. Первое и второе транспортирующие средства 7 и И (фиг.1 , 2) могут быть любыми известными механизмами. Например такими, как приводная тележка для базирования на ней рельсовой плети, или оснащенные приводами ролики 7а и 1 1а. Приводные ролики 11а в установке термообработки 8 (фиг. 2) могут быть установлены между нагревательными устройствами 9, между сопряженными нагревательным устройством 9 и устройством охлаждения 10, и между устройствами охлаждения 10. Приводные ролики 7а (фиг. 1) могут быть установлены в промежутках между узлами и агрегатами 2, 3, 4, 5, 6 изготовления рельсовой плети 1 с обеспечением транспортировки рельсовой плети вдоль приборов контроля качества сварных стыков.
Реализацию способа по предложенному изобретению рассмотрим на примере изготовления и термообработки рельсовых плетей из предварительно закаленных и/или незакаленных рельсов типа Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, а также из старогодных рельсов.
В узле подготовки концов рельсов к сварке 1 (фиг.1) плотно стыкуют предварительно зачищенные торцы рельсов и проводят поперечную обрезку (перпендикулярно продольной оси) в месте стыка рельсов отрезным механизмом, что обеспечивает параллельность стыков при сварке и позволяет повысить прочность сварного стыка. При этом перемещение рельсов прекращают на 30 с. Кроме того, перед сваркой могут провести правку рельсов, в случае непрямолинейности указанных рельсов.
Затем в сварочном агрегате 2 нагревают рельсы в месте стыка и сваривают их. Стыковую сварку производят любым известным способом, например, оплавлением, индукционно-прессовой сваркой, газопрессовой сваркой, сваркой закрытой дугой и др. К окончанию рельсовой плети могут приварить контрольный участок рельса. После сварки производят съем грата в гратоснимателе 3. На время проведения указанных операций, равное около 240 с, перемещение рельсов прекращают.
Далее в узле 4 производят шлифовку контура сварных стыков, при которой перемещение рельсов прекращают на время, равное около 60 с. Далее, в узле правки сварных стыков 5, производят правку сварных стыков на правильном прессе или другом механизме. Перемещение рельсов при правке стыков могут осуществлять как в направлении по стрелке А, так и в противоположном направлении.
Далее проводят контроль качества сварных стыков с помощью приборов неразрушающего контроля. На время проведения контроля рельсовую плеть могут остановить, при этом контроль качества одного сварного стыка составляет около 120 с.
Таким образом, перемещение рельсовой плети 1 при ее изготовлении производят с остановками различной продолжительности, для качественного выполнения технологических операций изготовления.
Далее проводят термообработку полностью изготовленной рельсовой плети 1 на установке термообработки 8 (фиг.2), которая расположена и используется независимо от оборудования для изготовления рельсовой плети, что позволяет перемещать рельсовую плеть со стабильной скоростью через установку термообработки.
Термообработку проводят способами, известными из патентов патентообладателя ООО НЛП «ТЭК»: RU 2487177, RU 2484148, RU 2456352 и RU 2607882. Данные способы позволяют существенно улучшить качество рельсов. Так, в патенте RU 2484148 раскрыты дифференцированный нагрев элементов профиля рельса до температуры начала фазовых превращений в металле и дифференцированное охлаждение элементов профиля рельса при закалке рельса. Дифференцированное охлаждение элементов профиля рельса проводят путем регулирования параметров охлаждающей среды, в частности, изменения охлаждающей способности водовоздушной смеси, изменением давления и расхода воздуха. При этом интенсивность охлаждения регулируют изменением скорости охлаждения рельса на различных стадиях режима охлаждения и в широком диапазоне, с возможностью регулирования параметров охлаждающей среды, подаваемой одновременно на различные элементы профиля рельса (головку, шейку, подошву), в зависимости от режима охлаждения, заданного для каждого отдельного устройства охлаждения. После завершения охлаждения рельса проводят самоотпуск для снятия напряжений, затем проводят дополнительное дифференцированное охлаждение рельса до температуры < 250°С и окончательное охлаждение до температуры ниже 60°С.
В патенте RU 2456352 раскрыт способ термообработки рельсов, включающий непрерывное охлаждение одновременно головки и подошвы рельса с прокатного и/или повторного нагрева от температуры не ниже температуры аустенизации воздушной средой с регулированием ее влажности и давления, путем инжекции воды в поток воздушной среды с обеспечением изменения охлаждающей способности среды.
Также термообработку рельсовой плети 1 могут провести: или путем высокотемпературного отпуска, с целью отпуска сварных стыков для снижения их хрупкости и снятия напряжений, или путем нормализации с перекристаллизацией сварного шва для снижения хрупкости и восстановления твердости рельса.
На фиг. 3 показано расположение нагревательных элементов 9, работающих в заданных режимах нагрева, для осуществления дифференцированного нагрева элементов профиля рельсовой плети 1 с целью равномерного нагрева ее каждого поперечного сечения для обеспечения минимальных термических напряжений и деформаций рельсовой плети во время нагрева. Т.к. головка 12 и подошва 13 имеют различную массу и конфигурацию, то их нагрев ведут с разными скоростями, причем нагрев подошвы 13 проводят по определенному закону в соответствии с режимом нагрева головки 12, чтобы избежать коробления рельсовой плети 1. Нагрев могут производить нагревателями любого типа, обеспечивающими требуемую температуру нагрева, например, индукционными, или электрическими, или газовыми, или конвективными нагревателями. На фиг.4 показано дифференцированное охлаждение головки и подошвы рельсовой плети 1 охлаждающей средой, имеющей регулируемую охлаждающую способность. В устройствах охлаждения 10 формируют охлаждающую среду, поступающую по трубопроводам 14 воды и трубопроводам 15 газа, путем инжекции воды в газовый поток, с возможностью регулирования параметров охлаждающей среды в зависимости от режима охлаждения, заданного для каждого отдельного устройства охлаждения 10, с обеспечением необходимой скорости охлаждения. На фиг. 4 показан вариант базирования подошвы рельсовой плети 1 на приводной тележке 1 lb.
Охлаждающей средой может быть водовоздушная смесь, или водная среда, или воздушная среда с регулированием ее влажности и давления, получаемая путем инжекции воды в поток воздушной среды. Кроме того, охлаждающей средой может быть полимерная, сольсодержащая и/или любая другая охлаждающая среда.
Дифференцированное охлаждение элементов профиля рельсовой плети проводят до температуры, обеспечивающей получение высокодисперсной перлитной структуры.
После дифференцированного охлаждения элементов профиля рельсовой плети проводят самоотпуск рельсовой плети для снятия напряжений. После самоотпуска проводят дополнительное дифференцированное охлаждение рельсовой плети до температуры <250°С, что позволяет исключить термическое коробление и последующую правку в роликоправильной машине. После дополнительного дифференцированного охлаждения проводят принудительное окончательное охлаждение рельсовой плети до температуры ниже 60°С, что позволяет избежать длительной операции выдержки рельсовой плети на холодильнике и приводит к рациональному использованию производственных мощностей и площадей.
В результате термообработки получают:
- однородную высокодисперсную перлитную структуру на глубину более 22 мм от поверхности катания головки за счет интенсификации охлаждающей способности среды в процессе охлаждения;
- повышение пластических и прочностных свойств термообработанной стали за счет увеличения дисперсности перлита;
- необходимые глубину прокаливания, дисперсность структуры и физико-механические свойства, благодаря тому, что установка термообработки 8 снабжена системой автоматизированного управления для управления каждым нагревательным устройством 9, а также для управления и регулирования параметров охлаждающей среды каждого устройства охлаждения 10.
После термообработки проводят контроль рельсовой плети неразрушающими методами, например, на твердость и прямолинейность. А также после термообработки проводят отрезку контрольного участка рельса со сварным стыком, при наличии таковых, для проверки контрольного участка и сварного стыка методами разрушающего контроля.
Проведение термообработки рельсовых плетей, изготовленных сваркой встык предварительно закаленных и/или незакаленных рельсов, а также сваркой встык старогодных рельсов, позволяет получать однородную структуру и свойства рельсовых плетей на всем их протяжении.
То, что термообработку каждой рельсовой плети начинают после завершения ее изготовления, т.е. одновременное проведение операций изготовления и термообработки на одной рельсовой плети исключено, позволяет при изготовлении манипулировать наращиваемой рельсовой плетью без ущерба для операций термообработки. В результате достигается непрерывное перемещение рельсовой плети со стабильной скоростью через установку термообработки 8, что необходимо при технологическом процессе термообработки и позволяет получить высокое качество термообработанной рельсовой плети.
Проведение нагрева элементов профиля рельсовой плети дифференцированно, с возможностью работы каждого нагревательного устройства 9 в заданном режиме нагрева, а также проведение охлаждения элементов профиля рельсовой плети дифференцированно, с возможностью работы в заданных для каждого отдельного устройства охлаждения 10 режимах, позволяют осуществить соответственно равномерные нагрев и охлаждение каждого поперечного сечения рельсовой плети. В результате обеспечивается получение благоприятной эпюры внутренних остаточных напряжений рельсовой плети и ее прямолинейность.
Таким образом, с помощью предложенного способа можно производить рельсовые плети гарантированно высокого качества, имеющие на всем их протяжении улучшенную микроструктуру и благоприятную эпюру распределения внутренних остаточных напряжений, что обеспечивает высокую прочность и износостойкость рельсовых плетей и высокий ресурс их эксплуатации.
Claims
1. Способ изготовления и термообработки рельсовых плетей, содержащий изготовление рельсовой плети, включающее последовательно сварку встык рельсов, съем грата и шлифовку контура сварных стыков, и затем термообработку рельсовой плети, включающую нагрев и охлаждение, отличающийся тем, что изготовление рельсовой плети завершают контролем качества сварных стыков, перед которым проводят правку сварных стыков; термообработку начинают после завершения изготовления всей рельсовой плети, т.е. одновременное проведение операций изготовления и термообработки на одной рельсовой плети исключено; при термообработке проводят дифференцированный нагрев элементов профиля рельсовой плети и дифференцированное охлаждение элементов профиля рельсовой плети.
2. Способ по п.1 , отличающийся тем, что перед сваркой плотно стыкуют торцы рельсов и проводят поперечную обрезку в месте стыка рельсов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку рельсовой плети, изготовленной сваркой встык закаленных и/или незакаленных рельсов, а также сваркой встык старогодных рельсов, производят по всей длине рельсовой плети.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дифференцированное охлаждение проводят средой, обеспечивающей необходимую скорость охлаждения.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что дифференцированное охлаждение элементов профиля рельсовой плети проводят воздушной средой с регулированием ее влажности и давления, путем инжекции воды в поток воздушной среды.
6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что дифференцированное охлаждение элементов профиля рельсовой плети проводят водовоздушной смесью, или водной средой, или полимерной средой, или сольсодержащей средой.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дифференцированное охлаждение элементов профиля рельсовой плети проводят до температуры, обеспечивающей получение высокодисперсной перлитной структуры.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку рельсовых плетей могут провести путем закалки, или путем высокотемпературного отпуска, или путем нормализации.
9. Комплекс для изготовления и термообработки рельсовых плетей, содержащий узлы и агрегаты изготовления рельсовой плети, включающие последовательно расположенные сварочный агрегат,
гратосниматель и узел шлифовки контура сварных стыков, а также установку термообработки, содержащую нагревательные устройства и устройства охлаждения, отличающийся тем, что узлы и агрегаты изготовления рельсовой плети дополнительно включают последовательно расположенные после узла шлифовки контура сварных стыков узел правки сварных стыков и приборы контроля качества сварных стыков, а также установка термообработки полностью изготовленной рельсовой плети расположена независимо от узлов и агрегатов изготовления рельсовой плети, нагревательные устройства и устройства охлаждения элементов профиля рельсовой плети имеют возможность соответственно равномерных нагрева и охлаждения каждого поперечного сечения рельсовой плети.
10. Комплекс по п.9, отличающийся тем, что после узла правки сварных стыков расположены приборы неразрушающего контроля качества сварных стыков.
1 1. Комплекс по п.9, отличающийся тем, что содержит первое транспортирующее средство для перемещения рельсовой плети через все узлы и агрегаты изготовления рельсовой плети.
12. Комплекс по п.9, отличающийся тем, что содержит второе транспортирующее средство для перемещения полностью изготовленной рельсовой плети через установку термообработки.
13. Комплекс по п.9, отличающийся тем, что установка термообработки снабжена системой автоматизированного управления для управления каждым нагревательным устройством, а также для управления и регулирования параметров охлаждающей среды каждого устройства охлаждения.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201900231A EA036937B1 (ru) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | Способ изготовления рельсовых плетей и комплекс для осуществления способа |
| RU2017139291A RU2681046C1 (ru) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | Способ изготовления рельсовых плетей и комплекс для осуществления способа |
| PCT/RU2017/000059 WO2018147755A1 (ru) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | Способ изготовления и термообработки рельсовых плетей и комплекс для осуществления способа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2017/000059 WO2018147755A1 (ru) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | Способ изготовления и термообработки рельсовых плетей и комплекс для осуществления способа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018147755A1 true WO2018147755A1 (ru) | 2018-08-16 |
Family
ID=63107670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2017/000059 WO2018147755A1 (ru) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | Способ изготовления и термообработки рельсовых плетей и комплекс для осуществления способа |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA036937B1 (ru) |
| RU (1) | RU2681046C1 (ru) |
| WO (1) | WO2018147755A1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112375877A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-02-19 | 辽宁科技大学 | 一种新型百米钢轨循环连续整体喷风淬火实验装置 |
| CN114279314A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-05 | 武汉大学 | 一种钢轨修复后处理策略制定方法 |
| CN115741330A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-03-07 | 杭州佳得焊不锈钢设备有限公司 | 一种不锈钢设备生产用打磨装置 |
| CN117102656A (zh) * | 2023-10-25 | 2023-11-24 | 中国电建市政建设集团有限公司 | 一种钢轨铝热焊接方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5486245A (en) * | 1993-06-11 | 1996-01-23 | Elektro-Thermit Gmbh | Method for raising welded rail connections lying below the traveling surface on railroad tracks |
| EP0815325B1 (en) * | 1995-03-20 | 2002-07-31 | Corus UK Limited | Improvements in and relating to steel rails and methods of producing the same |
| RU2521071C1 (ru) * | 2012-12-26 | 2014-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Металлпромсервис" | Рельсосварочный и термообрабатывающий комплекс |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2369646C1 (ru) * | 2008-07-21 | 2009-10-10 | ООО Научно-производственное предприятие "Томская электронная компания" | Способ дифференцированной термообработки профилированного проката, в частности рельса, и устройство для его осуществления |
| RU2528586C2 (ru) * | 2012-08-21 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Способ акустико-эмиссионного контроля качества сварных стыков рельсов и устройство для его осуществления |
| RU135322U1 (ru) * | 2013-07-08 | 2013-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Магнит" (ООО "Магнит") | Система энергообеспечения комплекса контактной сварки и термообработки передвижных рельсосварочных машин |
-
2017
- 2017-02-07 RU RU2017139291A patent/RU2681046C1/ru active
- 2017-02-07 WO PCT/RU2017/000059 patent/WO2018147755A1/ru active Application Filing
- 2017-02-07 EA EA201900231A patent/EA036937B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5486245A (en) * | 1993-06-11 | 1996-01-23 | Elektro-Thermit Gmbh | Method for raising welded rail connections lying below the traveling surface on railroad tracks |
| EP0815325B1 (en) * | 1995-03-20 | 2002-07-31 | Corus UK Limited | Improvements in and relating to steel rails and methods of producing the same |
| RU2521071C1 (ru) * | 2012-12-26 | 2014-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Металлпромсервис" | Рельсосварочный и термообрабатывающий комплекс |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112375877A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-02-19 | 辽宁科技大学 | 一种新型百米钢轨循环连续整体喷风淬火实验装置 |
| CN114279314A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-05 | 武汉大学 | 一种钢轨修复后处理策略制定方法 |
| CN115741330A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-03-07 | 杭州佳得焊不锈钢设备有限公司 | 一种不锈钢设备生产用打磨装置 |
| CN115741330B (zh) * | 2022-12-20 | 2024-01-16 | 中山市金马事厨房用品实业有限公司 | 一种不锈钢设备生产用打磨装置 |
| CN117102656A (zh) * | 2023-10-25 | 2023-11-24 | 中国电建市政建设集团有限公司 | 一种钢轨铝热焊接方法 |
| CN117102656B (zh) * | 2023-10-25 | 2024-01-19 | 中国电建市政建设集团有限公司 | 一种钢轨铝热焊接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2681046C1 (ru) | 2019-03-01 |
| EA036937B1 (ru) | 2021-01-18 |
| EA201900231A1 (ru) | 2019-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6261570B2 (ja) | レールの熱処理のための方法及びシステム | |
| JP4906651B2 (ja) | スチール製レールの熱処理方法およびそれに用いる熱処理装置 | |
| RU2681046C1 (ru) | Способ изготовления рельсовых плетей и комплекс для осуществления способа | |
| JP2008069456A6 (ja) | スチール製レールの熱処理方法およびそれに用いる熱処理装置 | |
| RU2162486C2 (ru) | Способ термической обработки стального рельса | |
| US9850553B2 (en) | System and method for producing a hardened and tempered structural member | |
| US20170044643A1 (en) | Method and apparatus for producing a steel strip | |
| RU2484148C1 (ru) | Способ и установка термической обработки рельсов | |
| JP2021079419A (ja) | 炭素鋼材の溶接方法 | |
| EP2845913A1 (en) | Method and device for production of heat treated welded rail for rail transport and rail produced therewith | |
| RU2521071C1 (ru) | Рельсосварочный и термообрабатывающий комплекс | |
| JP2005330504A (ja) | 熱処理部材の部分熱処理方法とその装置 | |
| CN107828953A (zh) | 一种链轨节淬火装置及加工工艺 | |
| US20170275729A1 (en) | Method of and for producing heavy plates | |
| JPS6328824A (ja) | 高低抗性レールの製造方法 | |
| EP3186402B1 (en) | Method and device for production of heat treated welded rail for rail transport and rail produced therewith | |
| RU2487177C2 (ru) | Способ и установка термической обработки рельсов | |
| RU2705820C1 (ru) | Способ термической обработки сварных соединений рельсов и устройство для осуществления способа | |
| RU2667574C1 (ru) | Способ и устройство термической обработки сварных соединений рельсов | |
| JP4131714B2 (ja) | 熱処理部材の部分熱処理方法とその装置 | |
| TW201540414A (zh) | 導引機之接近終輪廓的熱滾壓方法 | |
| 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 | |
| JP2004143528A (ja) | 鋼板の熱処理方法および装置 | |
| CN118268687A (zh) | 借助于闪光对焊焊接轨道的可通过部件的方法和设备 | |
| PL242921B1 (pl) | Sposób wytwarzania iglic rozjazdów kolejowych |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2017139291 Country of ref document: RU |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17895745 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17895745 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |