Металлургия

Прокатное производство

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Калибровка рельсов

Отечественные металлургические заводы прокатывают рельсы нормальной, или еще их называют широкой, и узкой колеи. Важными характеристиками рельса являются масса 1 м и распределение металла по элемент ам профиля.

Принятое распределение металла между элементами профиля обеспечивает благоприятные условия службы рельсов. К рельсам предъявляются весьма высокие требования как по точности профиля, так и по качеству поверхности.

В ГОСТах рельсы принято обозначать по массе 1 м с некоторым округлением ее значения до целого числа. К рельсам нормальной или широкой колеи относят Р-50, Р-65, Р-75. На некоторых ненагруженных линиях с малой скоростью движения поездов применяют рельсы типов Р-43, Р-38.

На дорогах специального назначения применяют рельсы меньшей массы.

Ниже мы рассмотрим калибровку рельсов широкой колеи.

Профиль рельса делится на три части (элемента): подошва, шейка, головка. Соответственно этому делению ниже будут приведены методы расчета калибровки рельсов, поскольку деформация каждого элемента профиля характеризуется специфичностью.

Рассмотрим калибровку рельсов широкой колеи.

При размещений в валках по условиям деформации металла и получения профиля рельсовый калибр является несимметричным относительно вертикальной оси. Вследствие этого получается значительное боковое давление металла на валки. Последнее приводит к износу рабочих конусов валков, предусматриваемых для предотвращения осевого смещения валков в процессе прокатки. Несимметричность профиля рельса и различные условия деформации металла в головке и подошве усложняют калибровку профиля. Установлено, что для формирования профиля из заготовки прямоугольного сечения необходимо 9—11 проходов. Из них первые 3—4 прохода по ходу прокатки осуществляют в тавровых калибрах, а последующие 5—7 в рельсовых.

В тавровых калибрах осуществляется глубокое разрезание заготовки по подошве с последующим ее развертыванием. Это улучшает структуру металла, из которого формируется средняя треть подошвы рельса, а также значительно улучшает качество всего рельса. Кроме того, в тавровых калибрах происходит значительная деформация металла головки рельса. В последнем по ходу прокатки тавровом калибре оформляется подошва профиля и получается черновой профиль для прокатки в последующем разрезном рельсовом калибре. Форма таврового калибра во многом определяет структуру раската, что в значительной мере определяет срок службы рельсов.

В собственно рельсовых калибрах осуществляется окончательное формирование профиля. При этом шейка профиля подвергается обжатию прямым давлением; подошва— главным образом боковым, а головка — и прямым, и боковым.

Исходную заготовку, задаваемую в первый тавровый калибр, принимают обычно прямоугольной формы. Площадь ее поперечного сечения может быть определена по значению коэффициента средней вытяжки и общему числу проходов. Предварительно можно принимать цср= 1,19-7-1,22. Соотношение размеров прямоугольной заготовки принимают исходя из условий деформации в тавровых калибрах.

Большую работу по исследованию влияния размеров заготовки, соотношения сторон прямоугольной заготовки, задаваемой в первый тавровый калибр и прокатываемой в последующих тавровых калибрах, выполнил Н. Ф. Протасов на рельсо-балочном стане завода «Азов-сталь».

В настоящее время повсеместно прокатываются рельсы из прямоугольных заготовок с большим соотношением сторон.

Большую высоту заготовки следует принимать при прокатке профиля в четырех тавровых калибрах, меньшую— при прокатке в трех тавровых калибрах.

Рельсовые калибры в валках могут быть расположены двояко: горизонтальные оси калибров и валков параллельны (прямое положение калибров); горизонтальная ось калибра составляет с горизонтальной осью валков некоторый угол (косое положение калибров). Прямое положение калибров применяют при прокатке рельсов узкой колеи, имеющих сравнительно небольшие и хорошо прорабатываемые объемы металла. Проработка основных элементов профиля (главным образом шейки и головки) при этом осуществляется прямой высотной деформацией.

Для рельсов широкой колеи применяют косое положение калибров, поскольку в этом случае, что очень важно, обеспечивается объемная проработка металла. При косом положении калибра можно принимать повышенные коэффициенты деформации, создавать условия стесненного уширения для усиления объемной проработки металла без опасения защемления раската в калибре, восстанавливать первоначальные размеры калибра при меньшем съеме металла. Для рельсо-балочных станов это имеет существенное значение. Косое положение рельсовых калибров в валках рационально вообще для всех рельсовых профилей, в том числе и для рельсов узкой колеи.

Наклон осей черновых калибров допускается в пределах 10—25% и более, а предчистовых калибров до 10-12%.

Построение чистового калибра отличается от построения черновых калибров. Готовый профиль должен иметь головку с вполне четким и определенным очертанием. Поэтому разъем валков в чистовом калибре обязательно должен находиться посредине головки. В этом случае имеется гарантия получения точной конфигурации головки, что очень важно с точки зрения ее износостойкости. Малый зазор в разъеме по головке калибра и уклон верхней рабочей части головки обеспечивают точное формирование головки в целом. Чтобы предотвратить возможное защемление раската в чистовом калибре, последний располагают с некоторым наклоном к горизонтальной оси валков (до 6—8%).

Уширение для тавровых калибров принимают конструктивно при построении калибра. В рельсовых калибрах условия деформации металла аналогичны условиям деформации в балочных калибрах. Поэтому уширение можно рассчитывать по равенствам, рекомендованным для балок и швеллеров.

При определении размеров рельсового калибра делят его на элементы по характеру деформации металла в них. При этом каждый элемент характеризуется определенными размерами.

В рельсовом профиле шейка развита меньше, чем в таких фланцевых профилях, как двутавровая балка или швеллер; кроме того, шейка имеет значительно большую толщину, поэтому энергичная деформация ее не вызывает утяжки фланцев подошвы или головки.

Характер деформации в рельсовых калибрах можно представить через коэффициенты деформации по всем элементам фланцев подошвы и головки профиля, а также шейки. Все коэффициенты деформации элементов фланцев подошвы и головки плавно возрастают от чистового прохода к черновому разрезному. В открытом фланце подошвы металл подвергается обжатию более энергично, чем в закрытом. При этом в открытом фланце обжатие на конце принимается большим, чем у основания, тогда как в закрытом фланце происходит более интенсивная деформация у основания. Это необходимо для того, чтобы облегчить проникновение металла в закрытую часть калибра.

Более массивная головка профиля деформируется несколько иначе; в открытой и закрытой частях калибра более интенсивно деформируются фланцы головки у основания. Это необходимо для предотвращения переполнения головки калибра ввиду того, что наряду с боковым обжатием головка получает некоторое обжатие по высоте.

Расчет калибров по коэффициентам деформации элементов профиля.

Как мы показали при рассмотрении калибровки двутавровой балки и швеллеров, наиболее наглядным и легко осуществимым является метод расчета калибровки, определения размеров элементов калибра, основанный на использовании коэффициентов деформации.

Железные дороги. Железнодорожный путь

УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ. Железнодорожные пути ...