СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС
METHOD OF PRODUCING WHOLE-ROLLED RAILROAD WHEELS

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии изготовления железнодорожных колес из слитковых или непрерывнолитых заготовок.
Технологические схемы производства колес можно условно подразделить на две группы:
1-я - с максимальным разделением технологических операций и, соответственно, обеспечивающая высокую часовую производительность (до 120 шт.) и качество колес по геометрии. К этой группе относятся технологические схемы, применяемые на Выксунском металлургическом заводе (Россия) и заводе им.К.Либкнехта (Украина).
2-я - с максимальным совмещением технологических операций на одном и том же прессе. К недостаткам таких схем деформации относятся: низкая часовая производительность (около 60 шт.); низкое качество колес по геометрии (в связи с применением подвижных столов) и поверхностным дефектам. К этой группе относятся технологические схемы, применяемые на заводах фирм «Сумитомо Киндзоку Коге (Япония), «Тейлор и Ко» (Англия), а также «Хомстед» и «Гери» (США) [1].
Наиболее современная технологическая схема изготовления железнодорожных колес, применяемая в отечественных колесопрокатных цехах включает следующие технологические операции: предварительную осадку, окончательную осадку заготовки в плавающем калибровочном кольце, разгонку, формовку и прокатку колеса, выгибку диска и калибровку обода. Данная технологическая схема применяется для изготовления железнодорожных колес из слитковых заготовок с исходным их разновесом до 35 кг. Данная технологическая схема является оптимальной с точки зрения обеспечения качества колес по геометрии, достижения часовой производительности прессопрокатной линии на уровне 120 колес в час, а также стабильной работы линии в условиях разновеса заготовок до 35 кг.
К недостаткам данной технологической схемы следует отнести большое количество деформирующих операций, а также повышенный ремонт и брак колес по поверхностным дефектам, поскольку в процессе деформирования боковая поверхность исходной заготовки (с дефектами сталеплавильного происхождения) распределяется на диск и внутреннюю поверхность обода внутренней стороны колеса, которые не подвергаются технологической обточке на станках.
Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления железнодорожных колес, который обеспечивает не только высокую производительность прессопрокатной линии и качество колес по геометрии. Он также позволяет, за счет регулирования течения металла поверхностных зон заготовки, удалить поверхностные дефекты, связанные с качеством боковой поверхности заготовки в процессе технологической обточки колеса.
Недостатком данного способа также является большое количество деформирующих операций, которое, применительно к деформированию заготовок с условно постоянной массой, нецелесообразно [2].
Задачей изобретения является разработка способа изготовления цельнокатаных железнодорожных колес, обеспечивающего упрощение технологического процесса и повышение производительности прессопрокатной линии за счет сокращения числа деформирующих операций, сокращения времени цикла.
Технический результат по упрощению технологического процесса и повышению производительности прессопрокатной линии обеспечивается тем, что операции окончательной осадки и разгонки проводят за один ход пресса верхней фигурной плитой с центровкой заготовки в калибровочном кольце по профилю боковой поверхности заготовки, образованному после операции предварительной осадки, а отношение максимального диаметра заготовки после предварительной осадки к меньшему диаметру калибровочного кольца составляет 1,0÷1,04.
Сущность изобретения: упрощение технологического процесса и сокращение продолжительности цикла деформации заключается в совмещении операций окончательной осадки и разгонки заготовки в одну, которая согласно изобретению выполняется за один ход пресса верхней фигурной плитой. Совмещение двух операций в одну позволит существенно сократить цикл работы пресса, ориентировочно, на 12,5 секунд, с 34 до 21,5 сек. Сокращения продолжительности цикла на прессе для осадки и разгонки предполагается достичь за счет исключения следующих технологических операций (время в секундах):
1. центрирование кольца с заготовкой перед разгонкой
1,5
2. подача наметки для разгонки на ось пресса
2
3. холостой ход траверзы вниз
2
4. разгонка заготовки наметкой
2
5. подъем траверзы вверх
3
6. отвод наметки с оси пресса
2
Время сокращения цикла
12,5 сек.
Центровку заготовки перед операцией окончательной осадки и разгонки верхней фигурной плитой согласно формуле изобретения осуществляют в калибровочном кольце по профилю боковой поверхности заготовки.
Согласно формуле изобретения отношение максимального диаметра заготовки после предварительной осадки к меньшему диаметру калибровочного кольца составляет 1,0÷1,04.
Технологическое решение согласно формуле изобретения целесообразно использовать при ограниченном разновесе исходных заготовок, поскольку центровка заготовки в калибровочном кольце проводится по профилю боковой поверхности заготовки, и точность центровки, при прочих равных условиях, будет определяться стабильностью массы и, как следствие, наружного диаметра осаженной заготовки.
Технологическое решение согласно формуле изобретения целесообразно применять для деформирования заготовок с исходным разновесом до 40 кг. Отношение между максимальным диаметром заготовки после предварительной осадки и диаметром калибровочного кольца со стороны меньшего диаметра в этом случае составит 1,0÷1,04. При этом указанному отношению диаметров будут соответствовать заготовки соответственно с минимальной и максимальной массой.
Пример реализации способа.
Для реализации предлагаемого способа были отобраны слитковые заготовки диаметром 475 мм и расчетной массой 485 кг. Нагрев заготовок под деформацию проводили в кольцевой нагревательной печи до температуры 1280°С. Процесс деформации согласно предлагаемому способу включал следующие технологические операции: нанесение технологической подсыпки на верхний торец заготовки, предварительную осадку заготовки плоскими обжимными плитами с 350 до 125 мм, кантовку заготовки на 180°, окончательную осадку и разгонку заготовки за один ход пресса верхней фигурной плитой с предварительной центровкой заготовки по двум вариантам:
1) в калибровочном кольце по профилю боковой поверхности заготовки, образованному после операции предварительной осадки с отношением максимального диаметра заготовки к меньшему диаметру калибровочного кольца, равным 1,0. Максимальный диаметр заготовки после предварительной осадки составлял 820 мм;
2) в калибровочном кольце по профилю боковой поверхности заготовки, образованному после операции предварительной осадки с отношением максимального диаметра заготовки к меньшему диаметру калибровочного кольца, равным 1,04. Максимальный диаметр заготовки после предварительной осадки составлял 853 мм.
Формовку, прокатку и выгибку заготовки осуществляли по штатной технологии. Фактическое время цикла, зафиксированное при проведении опытной прокатки в соответствии с предлагаемым способом, составило 24-25 сек.
Группа исходных заготовок с разновесом 5 кг и группа заготовок с разновесом 40 кг были прокатаны согласно формуле предлагаемого способа. Распределение значений наружного диаметра черновых колес в первом и втором случаях составило 970-971 мм и 960-980 мм соответственно. Значение эксцентриситета ступицы и разнотолщинности диска при использовании двух вышеприведенных вариантов центровки заготовки перед окончательной осадкой и разгонкой были идентичными.
При деформации по технологии прототипа после предварительной осадки заготовку осаживали в плавающем кольце диаметром 830/880/103 на высоту 110 мм, затем, после подъема верхней траверзы, осуществляли разгонку заготовки пуансоном. Продолжительность цикла деформации при выполнении операции окончательной осадки и разгонки составляла 34-35 сек.
Таким образом, предлагаемая технология позволяет значительно уменьшить продолжительность цикла при выполнении наиболее продолжительной технологической операции, а следовательно, увеличить производительность прессопрокатной линии и стабилизировать технологический процесс.
Литература
1. Производство железнодорожных колес. Бибик Г.А., Иоффе A.M., Праздников А.В., Староселецкий М.И. - М.: Металлургия, 1982, с.64-80.
2. Технологическая инструкция по производству колес №239-74. Выкса, 1974, с.83, рис.17.