Металлургия

Прокатное производство

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Отделка рельсо-балочной продукции

Рассмотрим отделку длиномерных рельсов типов Р-50 и Р-65 для широкой колеи, изготовленных из мартеновской высокоуглеродистой стали, которые проходят термическую обработку по всей длине путем объемной закалки в масле с последующим печным отпуском.

Рельсовые полосы с выпуклыми буквами и цифрами на шейке, означающим завод-изготовитель, месяц и год изготовления и тип рельса (на одном из валков чистовой клети оформляется специальный трафарет) подаются к салазковым пилам горячей резки. После резки каждый рельс маркируется по шейке с помощью клеймовочной машины (рельс, от которого берется проба на флокены и копровые испытания, маркируется по-особому) и передается на горячие стеллажи для охлаждения в определенном режиме.

Для уменьшения сильного искривления рельсов при остывании вследствие несимметричности профиля (меньшего отношения периметра к площади в головке, чем в подошве) на горячих стеллажах может производиться изгиб рельсов выпуклостью на головку. Это достигается установкой кулачков шлепперов с плавной стрелой прогиба. Также для компенсации изгиба при охлаждении рельсы укладывают на стеллажах так, чтобы подошва одного рельса примыкала к головке другого, в результате чего происходит частичное выравнивание температуры в головке и подошве.

Помимо причин термического характера, на искривление рельсов влияют объемные изменения, происходящие в металле при переходе через критический интервал. Время такого перехода для головки и подошвы различно, причем для подошвы переход наступает раньше. Периоды охлаждения следующие: I. Охлаждение выше критического интервала (900— 760°С). Подошва остывает быстрее головки, поэтому изгиб рельса продолжается в том же направлении, которое было ему дано предварительным изгибом, т. е. выпуклостью на головку.

II. Период начинается при переходе металла подошвы через критический интервал (760— 650°С). Подошва удлиняется и рельс изгибается выпуклостью на подошву. Это происходит до начала перехода металла головки через критический интервал, когда рельс изгибается в противоположную сторону, т. е. выпуклостью на головку.

III. Период начинается при охлаждении ниже критического интервала (650—100°С). После перехода металла головки ниже через критический интервал охлаждение рельса сопровождается изгибом выпуклостью на подошву вследствие большей усадки его головки.

Приведенный процесс охлаждения рельсов составляет основную схему. Практически при этом сказывается влияние отдельных частей соседних рельсов, поэтому температура подошвы и головки может изменяться.

Из-за неравномерности охлаждения рельсов в них возникают большие внутренние напряжения, которые могут вызвать внутренние трещины. Кроме того, высокое содержание углерода в рельсах при быстром охлаждении способствует образованию флокенов в металле. Поэтому рельсы охлаждают на стеллажах в атмосфере цеха до 550—400° С, а затем осуществляют изотермическую выдержку их не менее 2 ч.

После выдержки в изотермических печах (температура в них 600±20°С) и остывания рельсы подаются к роликовым правильным машинам, где происходит их правка при температуре не выше 60° С между верхними и нижними горизонтальными валками, расположенными в шахматном порядке, а также входными вертикальными роликами. Правка рельсов происходит в положении на «ребро» -(в их рабочем положении).

После правки для получения требуемой длины концы рельсов фрезеруют на специальных фрезерных станках, расположенных попарно, но взаимно смещенных, чтобы концы можно было обрабатывать поочередно. Болтовые отверстия в шейках для соединения рельсов (два или три с каждого конца) сверлят также поочередно на сверлильных станках, подача сверл на которых возможна в двух направлениях: поперечном — для сверления отверстий на толщину шейки и продольном — для получения отверстий овальной формы. Большое число рельсов поставляется и без болтовых отверстий на концах, ибо при сварке рельсов встык (длина рельсовых полос достигает 800 м и больше) отверстия не нужны.

Далее осуществляется закалка. Рельсы, проходя через секционную печь с роликовым подом, нагреваются до температуры 850—930° С и поштучно проходят объемную закалку в масле, имеющем температуру 60—70° С, на сорбитовую структуру. Затем — отпуск в течение 2 ч при 450—480° С.

После отпуска рельсы вновь проходят правку в холодном состоянии на роликовой правильной машине в двух плоскостях и доправку искривленных концов на вертикальных правильных прессах. При доправке рельсы кантуются искривлением вверх под ударный боек пресса и продавливаются во время рабочего хода бойка (вниз) до устранения искривления.

В настоящее время на наших заводах, кроме объемной закалки в масле, применяют и другие способы термической обработки рельсов: закалку головки рельса водой после печного нагрева, закалку головки рельса водой после нагрева токами высокой частоты. Объемную закалку углеродистых рельсов в масле следует считать предпочтительным способом термической обработки, обеспечивающим высокую прочность и износостойкость рельсов. Этот способ закалки является универсальным и может применяться как для углеродистых, так и для легированных рельсов — хромистых, марганцовистых, кремнистых (в книге не рассматриваются).

Основные дефекты, по которым рельсы отбраковываются при наружном осмотре, следующие: трещины и волосовины, располагающиеся преимущественно на головке и в средней трети ширины подошвы; следы усадочной раковины, заметные невооруженным глазом на торцах; плены, выявляемые главным образом на подошве рельсов; геометрически неправильный профиль — допуски превышают величины, установленные техническими условиями.

После заводского осмотра рельсы направляют для приемки инспектору Министерства путей сообщения СССР, который подвергает их вторичному наружному осмотру, а также проводит требуемые приемо-сдаточные испытания.

Характер приемо-сдаточных испытаний и приемочного контроля рельсов в основном можно считать одинаковым повсюду, различие заключается только в нормах. Однако испытания, которым подвергаются рассматриваемые рельсы после объемной закалки в масле, являются более сложными. Кратко познакомимся с ними.

Испытание на удар под копром производится на пробном отрезке, отрезаемом от головного рельса одного ковша каждой плавки, прошедшем термообработку и правку. Пробный отрезок закаленного рельса длиной 1,3 м, охлажденный до —60° С, устанавливают головкой кверху на опоры с радиусом закругления 125 мм. Расстояние между опорами 1 м. Масса бабы копра 1000 кг, радиус закругления бойка 125 мм. Пробный отрезок подвергают одному удару бабой, падающей с высоты 3 м для рельсов типа Р-50 и 4,2 м для рельсов Р-65. Рельс не должен иметь признаков разрушения. После удара измеряют стрелу прогиба. Величина стрелы прогиба не является браковочным признаком, но может служить основанием для испытания закаленных рельсов на растяжение. При неудовлетворительных результатах копровых испытаний проводятся повторные испытания на двух пробных отрезках от двух рельсов данной плавки. При неудовлетворительных результатах хотя бы одного повторного испытания рельсы данной плавки разрешается подвергать дополнительному отпуску с последующим контролем твердости и проведением копровых испытаний как вновь предъявляемую плавку. При неудовлетворительных результатах повторных копровых испытаний рельсы разрешается подвергать высокому отпуску на твёрдость НВ 255—293 и сдавать как незакаленные.

Испытание на растяжение проводят на цилиндрических образцах диаметром do = 6 мм и длиной расчетной части /=10d0- Образцы вытачивают в направлении прокатки из верхних углов головки готового рельса возможно ближе к поверхности и на расстоянии не менее 150 мм от торца.

Если рельсы после испытаний на растяжение не соответствуют приведенным свойствам, то проводятся повторные испытания на двух образцах от рельсов каждого ковша данной плавки. В случае неудовлетворительных результатов повторного испытания (хотя бы по одному образцу) все рельсы данной плавки разрешается подвергать дополнительной термической обработке с последующим контролем твердости и механических свойств. Рельсы плавок, имеющих неудовлетворительные результаты испытаний на растяжение, разрешается подвергать высокому отпуску на твердость НВ 255—293 и сдавать как незакаленные.

Контроль химического состава рельсов и отбор пробы для контроля химического состава проводятся согласно ГОСТ 7565—73.

Если результаты измерения твердости не соответствуют требованиям, то допускается на том же рельсе провести повторное определение твердости по двум отпечаткам. В случае неудовлетворительных результатов повторного определения твердости, хотя бы по одному отпечатку, рельсы подвергают повторной термической обработке с последующим контролем на удвоенном количестве образцов.

Испытание на ударную вязкость проводят на образцах, вырезанных в направлении прокатки из верхних углов головки рельса, размером 10Х10Х55 мм, надрез =1 мм, глубина 2 мм. Надрез на образцах делают со стороны поверхности катания головки рельса. Если рельсы после испытаний на ударную вязкость не соответствуют требованиям, то проводятся повторные испытания на четырех образцах, отобранных по два от каждого ковша данной плавки. При неудовлетворительных результатах повторного испытания (хотя бы на одном образце) рельсы данной плавки могут быть подвергнуты дополнительному отпуску с последующим контролем твердости и ударной вязкости. Рельсы плавок, имеющих ударную вязкость менее 1,5 кгс-м/см2, разрешается подвергать высокому отпуску и сдавать после контроля на твердость (она должна быть НВ 255—293) как незакаленные.

В готовых рельсах объемной закалки не допускаются высокие остаточные напряжения. Контроль величины остаточных напряжений производят согласно ГОСТ 18267—72. Предельные отклонения по длине закаленных рельсов не должны превышать ±9 мм для рельсов длиной 25 м с болтовыми отверстиями и +10-г- —20 мм для рельсов длиной 25 м без болтовых отверстий.

Закаленные в масле рельсы делятся на рельсы первой и второй категорий (отличаются по маркировке). К рельсам первой категории относятся рельсы, соответствующие всем требованиям ГОСТ 18267—72. Ко второй категории относятся рельсы, у которых при приемочном контроле и приемо-сдаточных испытаниях обнаружено хотя бы одно из следующих отклонений от требований стандарта: понижение предела прочности до 112 кгс/мм2; понижение твердости на поверхности катания до НВ 311; колебание твердости по длине рельса до НВ 50; понижение ударной вязкости до 1,5 кгс-м/см2; отклонение от номинальных размеров по длине для рельсов длиной 25 м до ±15 мм; концевые искривления на длине 1 м в горизонтальной плоскости у рельсов с болтовыми отверстиями до 1 мм.

На торец каждого принятого закаленного рельса холодным клеймением наносится клеймо испектором Министерства путей сообщения СССР и буква «3» (начальная буква слова «закалка»). Рельсы, как и другая продукция, должны сопровождаться документом, удостоверяющим соответствие их требованиям стандарта и содержащим наименование завода-изготовителя, способ термической обработки, тип и категорию рельсов и другие необходимые данные.

В заключение отметим, что тяжелые объемно-закаленные в масле рельсы типов Р-50 и Р-65 по своим высоким качествам наиболее подходят для службы в районах Сибири и Дальнего Востока, с их суровым климатом.

Отделка балочной продукции. По объему она значительно уступает отделке рельсов. Большую часть балочных профилей изготовляют из стали марки СтЗ, предел прочности которой около 40 кгс/мм2 и относительное удлинение не ниже 20%. Балочные профили изготовляют также из стали марок Ст4, Ст5 и низколегированной стали. После прокатки балочные полосы режут пилами в горячем состоянии на части, охлаждают на стеллажах и направляют для правки, дальнейшей резки (в холодном состоянии на пилах трения) и фрезерования концов, если это требуется. Балки и швеллеры изготовляют длиной от 4 до 13 м. По соглашению сторон допускается изготовление балок и швеллеров длиной свыше 13 м.

  Специализация прокатного производства и основные технологические ...

  ПРОКАТНЫЙ СТАН. Классификация прокатных станов и общие схемы ...

  Прокатка. Процесс прокатки. Машина огневой зачистки МОЗ

УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ. Железнодорожные пути ...

Грузоподъемное оборудование. Крановые пути

Железные дороги. Железнодорожный путь