Способ изготовления цельнокатанных железнодорожных колес

(51)5 С 21 О 9/34 ПИС ЕИ РЕ К ПАТЕ Н к металлургии,бработке цельх колес. заключается в вления железно- колес, обеспечиксплуатации при ю поставленная способе, включааждением рабоие обода водой, нв прочностные СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ ГССР)(71) Выксунский металлургический завод(73) Выксунский металлургический завод(56) Бибин Г.А, и др. Производство железнодорожных колес, М.: Металлургия, 82.стр. 157-171.Авторское свидетельство СССРМ 549485, кл. С 21 О 9/34, 1977.Авторское свидетельство СССРМт 615140, кл, С 21 О 9/34, 1978.Авторское свидетельство СССРМ 829697, кл. С 21 О 9/34, 1981,К.Ф.Стародубов и др. Вертикальнаяпрерывистая закалка цельнокатаных колес,Сталь, М 8, 1970,(54) СПОСОБ ИЗГО КАТАНЫХ ЖЕЛЕЗН ТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНООДОРОЖНЫХ КОЛЕС Изобретение относитсонкретнее к термической атаных желеэнодорожн Задача изобретенияразработке способа изготодорожных цельнокатаныхвающего воэможность их энагрузке на ось до 25 т,с.Согласно иэобретенизадача решается тем, что вктщем прокатку колес с охлчих валков, термоупрочнено 1 пуск а также испьнвние(57) Использование: изобретение относится к термической обработке прокатных иэделий, в частности к термической обработке цельнокатаных железнодорожных колес, Сущность: техническая задача по стабилизации технологического процесса изготовления цельнокатаных железнодорожных колес для вагоуов повышенной груэоподьемности с обеспечением нагрузки на ось до 25 т.с. решается за счет того, что в процессе прокатки охлаждение оабочих валков начинают по завершении разгона колеса и оканчивают перед его торможением, а термоупрочнение осуществляют через 15-35 ч после прокатки, при этом нагретое до температуры аустенитизации колесо предварительно по всем элементам подстуживают на воздухе в течение 30-70 с, а охлаждение обода водой производят со средней интенсивностью 3,0-5,0 С/с в сечение 100-200 с, после чего испытание на свойства металла обода и диска колеса ведут через 24-36 ч после завершения отпуска,и пластические свойства металла их обода и диска, в процессе прокатки охлаждение рабочих валков начинают по завершении разгона и заканчивают перед его торможением, а термоупрочнение обода осуществляют через 15-35 ч после прокатки, при этом нагретое до температуры аустенитизации колесо предварительно по всем элементам подстуживают на воздухе в течение 30-70 с. а охлаждение обода водой производят со средней интенсивностью 3,0-5.0" Г/с в течение 100-200 с.При реализации этого способе ч пыта ние на свойства металла обода и в кл ко 1836451леса следует вести через 24-36 часов послезавершения их отпуска. Способ заключается в следующем, Колесную заготовку с температурой металла более 1000 С подают на колесопрокатный стан и устанавливают в межвалковое пространство, После сведения валков в рабочее положение и включения приводов заготовка начинает вращаться с ускорением, По достижении скорости вращения заготовки постоянной величины включают охлаждение валков, С окончанием прокатки колеса, перед началом его торможения, охлаждающую валки воду отключают. Таким образом, вода на валки, и соответственно на обод и диск прокатываемого колеса, поступает только при установившейся (постоянной) скорости вращения этого колеса.Таким образом исключается неравномерное поступление воды на обод и диск, неравномерное снижение температуры по периметру обода и диска, неравномерные обжатия и искажения размеров и профилей элементов колеса, что при мехобрэботке колес исключает неравномернь 1 й сьем металла и нарушение сплошности его текстуры. Пракатэнное и охлажденное колесо после его механической обработки через 15-35 час после окончания прокатки подвергают нагреву до температуры аустенитизации, которая зависит от содержания в металле углерода и легирующих элементов, подстуживают его в течение 30-70 секунд и подают на термоупрочнение обода. Термоупрочнение обода ведут водой со средней интенсивностью охлаждения 3,0-5,0 С/с в течение 100-200 с, а испытание металла обода и диска - по прошествии 24-36 ч после отпуска,Срок 15-35 ч между окончанием прокатки и нагревом под термоупрочнение обусловлен следующим,Установлено, что при критическом содержании водорода флокены в колесной стали образуются в холодном состоянии по истечении определенного периода времени, называемого инкубационным, Продолжительность этого периода зависит (при обычном для колесной стали химсоставе и содержании водорода) от сечения массовых элементов колеса, Для колес, изготавливаемых по способу-прототипу, этот период составляет обычно 3-5 сут, и выдержка колес после пресс-прокатки в охлажденном состоянии до нагрева под упрочняющую термическую обработку в течение этого периода не приводит к образованию флоке нов - недопустимых требованиями стандарта дефектов,При производстве колес для работы вусловиях повышенных нагрузок, имеющихувеличенное сечение элементов, в особенности ступицы, максимально возможнаяпродолжительность выдержки ограничивается временем 35 часов, по истечении которого возможно образование флокенов.Нижний предел выдержки 15 часов определяется необходимостью охлаждения до температуры цека и механической обработкипартии колес.Время подстуживания после нагрева дотемпературы аустенитизации в течение 3070 с определено экспериментально и в этом15 промежутке оказалось достаточным, чтобыпостепенно понизить температуру поверхности элементов колеса настсйько, чтобыизбежать их коробление при последующемрезком, с большой скоростью, охлаждении20 колеса, При этом интервал в 70 с ограничивает время дальнейшего подстуживания необходимостью гарантировать аустенитное. состояние металла,Время охлаждения обода водой 10025 200 с и его интенсивность 3,0-5,0 С/с установлены также экспериментально. Онивзаимосвязаны с содержанием углерода вколесной стали для обеспечения свойствметалла обода и диска, соответствующихЗО требованиям к колесам повышенной грузоподъемности, а именно: твердость 280300 НВ, временное сопротивление 100115 кгс/мм, относительное удлинение 1015;, относительное сужение 15-25 , удар 35 ная вязкость - 3 кгс м/см,гПри этом верхний предел времениохлаждения (200 с) интенсивности 5 С/с)соответствует стали с минимальным содержанием углерода - 0,55 а нижние их пре"О делы(100 с и 3 С/с) - стали с максимальнымсодержанием углерода - 0,65 о.Последующие после отпуска испытанияна свойства металла обода и диска колесаведут через 24-36 часов, Здесь 24 часа -45 минимальное время для гарантированного обеспечения среднего уровня свойствметалла колеса; 36 часов - максимальнаявеличина времени выдержки колеса, обусловленная необходимостью обеспечения50 требуемой производительности и уровнясвойств для колес повышенной грузоподьем ности,. Пример реализации способа, При изготовлении цельнокатаных вагонных колес55 диаметром 957 мм из стали с содержаниемуглерода 0,63 ф в процессе прокатки настане охлаждения валков включали через1,9 сек после начала вращения заготовки,Это то время, за которое заготовка выходитна равномерную скорость вращения,1836451 Искажение профиля элементов колес после охлаждения практически отсутствовало, при механической обработке осущестСоставитель В. МазуринТехред М. Моргентал Корректор Л. Пилипенко Редактор Заказ 3009 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 равную 1 об/с, Скорость вращения прокатываемой заготовки на колесопрокатных станах в мире принята одна и та же, Отключение подачи воды на валки производили одновременно с началом торможения валков в конце прокатки.Как обычно по существующей технологии колеса калибровали на прессе усилием 3500 т.с подвергали изотермической выдержке при 600 С в конвейерной печи, охлаждали на складе, производили осмотр, ремонт и механическую обработку обода и ступицы. Через 30 час после прокатки осуществляли нагрев колес до 860 С, после этого подстуживали каждое из них в течение 45 с на воздухе, а затем охлаждали обод водой на спрейерной установке в течение 120 с со средней интенсивностью 3,4 С/с, После отпуска при 520 С и охлаждения, спустя 31 час, производили испытание металла на свойства. При этом достигнута равномерность свойств по периметру гт, = =105 кгс/мм, д= 12, ф= 21 О. твердость 293 ед НВ. Влялся равномерный съем металла, не нарушалась сплошность е 1 о текстурь;.Все эти показатели обс:спечивают эксплуатационную надежность цельнокатаньх5 колес с нагрузкой на ось в 25 т,с.Формула изобретения1, Способ изготовления цельнокатаныхжелезнодорожных колес для вагонов повышенной грузоподьемности, включающий10 прокатку с охлаждением рабочих валков,термоупрочнение обода водой, отпуск и испытание на прочностные и пластическиесвойства металла обода и диска. о т л и ч эю щ и й с я тем, что в процессе прокатки15 охлаждение рабочих валков начинают по завершении разгона колеса и оканчивают перед его торможением, а термоупрочнениеосуществляют через 15-35 ч после прокатки,при этом нагретое до температуры аустени 20 зации колесо предварительно по всем элементам подстуживают на воздухе в течение30-70 с, и охлажд. ". д ".д". водой производят со средней интенсивностью 3,0-5,0 С/св течение 100-2000 с,25 2. Способ оо и, 1. о т л и ч а ю щ и й с ятем, что испытание на свойства металлаобода и диска колеса ведут через 24-36 чпосле завершения отпуска.