СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЛЬСОВ ПОСЛЕ ПРОКАТКИ И РЕЗКИ
METHOD OF REFRIGERATION OF RAILS AFTER ROLLING AND CUTTING

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам охлаждения горячекатаных железнодорожных рельсов.
Известен способ охлаждения рельсов после прокатки на холодильниках в положении «на боку» до появления в них магнитных свойств, после чего при помощи магнитных кранов рельсы переносят в колодцы замедленного охлаждения [1]. Существенным недостатком данного способа является значительная искривленность концов рельсов в горизонтальной и вертикальной плоскости, в результате чего возникает потребность в холодной правке рельсов, что неблагоприятно сказывается на величине остаточных напряжений.
Известен также способ охлаждения рельсов после прокатки, при котором в процессе охлаждения на верхние боковые поверхности концов рельсов на длине до 1 м в интервале температур 800-600°С подают сжатый воздух, воду, или паровоздушную смесь, или другой мягкий охладитель [2].
Существенными недостатками этого способа являются:
1. Недостаточная прямолинейность рельсов в вертикальной плоскости за счет неравномерного охлаждения всех элементов профиля рельса.
2. Необходимость в проведении холодной правки в вертикальной плоскости обеспечения прямолинейности рельсов.
3. Возрастает вероятность образования закалочных структур с поверхности рельса.
Желаемыми техническими результатами изобретения являются: уменьшение кривизны рельсов в горизонтальной и вертикальной плоскостях, сведение к минимуму усилий при холодной правке и обеспечение минимальных остаточных напряжений.
3
Для этого предложен способ охлаждения рельсов после прокатки и резки, включающий охлаждение на холодильниках в положении «на боку», отличающийся тем, что на поверхность катания головки рельсов, исключая их концы длиной 1 м, в интервале температур 900-1000°С подают сжатый воздух с расходом 10-35 м/мин при давлении 3-5 атм и температуре 10-30°С или воду с расходом 1-5 л/мин и температуре 10-30°С в течение 1,5-2,5 мин.
Заявляемые пределы выбраны экспериментальным путем исходя из требований к прямолинейности, микроструктуре и остаточным напряжениям рельсов из углеродистой стали.
Способ был реализован в промышленных условиях в рельсобалочном цехе на рельсах типа Р65 длиной 25 м. Прокатанные рельсы после разрезки на пилах подают в положении «на боку» в охлаждающее устройство. Охлаждающее устройство включает 5 секций длиной 4 м. Каждая секция состоит из перфорированных коробов, которые соединены с регуляторами подачи воды. Регулируя объемы подачи воды или воздуха, создаются необходимые условия охлаждения, обеспечивающие минимальный температурный градиент между головкой и подошвой рельса.
Рельс задается в охлаждающее устройство при температуре 900-1000°С. Каждый рельс позиционируют напротив охлаждающего устройства, при этом концы рельса выступают за охлаждающим устройством на длину до 1 м. Затем на головку рельса подается охладитель в течение от 1,5 до 2,5 мин, при этом шейка и подошва рельса защищены от охладителя экраном. За счет кратковременного интенсивного охлаждения поверхности головки происходит выравнивание температуры головки с температурой подошвы. После прекращения подачи охладителя дальнейшее охлаждение производят в условиях естественной конвекции воздуха.
После охлаждения исследовали микроструктуру металла, а также определяли стрелу прогиба и остаточные напряжения.
Технологические параметры охлаждения рельсов приведены в таблице 1. Результаты замеров стрелы прогиба и остаточных напряжений, а также исследований микроструктуры представлены в таблице 2.
Предлагаемый способ охлаждения позволил улучшить прямолинейность рельсов, получить низкие остаточные напряжения при удовлетворительной перлитной структуре.
Источники информации
1. В.В.Поляков, А.В.Великанов. Основы технологии производства железнодорожных рельсов. - М.: Металлургия, 1990. 416 с.
2. АС СССР №227357, кл. C21D 9/04.
Таблица 1
Технологические параметры охлаждения головки рельса на охлаждающей установке
№ рельса
Температура рельса, °С
Режим охлаждения головки рельса
Время охлаждения, мин
Расход воды, л/мин
1
1000
1,5
30
2
980
1,8
30
3
950
2
25
4
940
2,1
20
5
930
2,3
20
6
920
2,5
15
7
900
2,5
15
Таблица 2
Результаты испытаний
№ рельса
Стрела прогиба рельса, мм
Расхождение паза, мм
Микроструктура рельса
1
10
1,2
Перлит
2
10
1,5
Перлит
3
5
1,0
Перлит
4
6
1,0
Перлит
5
10
1,2
Перлит
6
5
1,0
Перлит
7
10
0,9
Перлит