Способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУСВИДЕТЕЛЬСТВУ Союэ СоветскихСоциалистическихреспублик оц 724583п(23) Приоритет по делам азебретений и открытнйОпубликовано 30.03.80. Бюллетень,%12 Дата опубликования описания 31.03.80(53) УДК 621.785. .7 9 (088. 8) И. Г. Узлов, А. ф. Гринев, В, А, Паршин, Б, ф. Антипов,М. С. Валетов, Г А, Блажнов, Б. А. Перков, В. Н. Третьяков,В. К, Бабич, В, Н. Крашевич, М, И. Староселецкий,М.В. Кузьмичев, В. Г. Чурсин и Т. В. ЛаринИнститут черной металлургии Нижнеднепровский трубопрокагн;йзавод им. К, Либкнехта и Нижнетагильский металлургическийкомбинат(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНОКА,ГХВэ 1 Х:=- ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС4 1", 3 ится к металлурроизводству цельрожное колкоторые жениями рными наратурами словливает 1 с точки зре Изобретение откосгии, в частности к пнокатаных колес для железнодорожнотранспорта.Ц ельнокатаное железнодоэксплуатируется в условиях,определяются высокими напряи контакте колесо-рельс, удагрузками и различными темпеих эксплуатации. Все это обувысокие требования к колесуиия его надежности. Надежность колеса в таких условиях эксплуатации в значительной степени определяется его конструктивной прочнос тью, уровнем механических свойств и пластических характеристик, а также значениями ударной вязкости, особенно цри отрицательных температурах.Известны способы изготовления цельно- катаных железнодорожных колес,пос=. " ледовательность технологических опера- ций при которых предусматривает разделение стальных слитков на заготовки,нагрев каждой заготовки, осадку ее повсей поверхности, частичную разгонкуее центральной части с последующейформовкой обода, части диска и ступицы, 5прокатку обода и части диска и калибровку обода с выгибкой диска, Отдельные(несущественные) операции деформирования, например прошивка отверстия в 3 Оступице, выгибка диска, выполняются вразличных последовательностях в зависимости от принятой схемы технологических операций при производстве колес. Затем осуществляются противофлокеннвя и механическая обработки, а также термическое упрочнение колес с отдель.ного (повторного) нагрева с последующим отпуском. При осуществлении последних операций допускается изменение их последовательности. Предварительную механическую обработку, например, ведут перед термическим уттрочнением, а окончательную - после термоупрочнений и отпуска. или осуществляют72 всю л 4 еханическую обработку перед термическил 1 упрочнением 1,Известен также способ изготовленияцельнокатаных железнодорожных колес,включающий прокатку колеса из осаженной и отформованной заготовки, эаканчиваемую при 1000-1050 С, калибровОку обода с выгибкой диска выполняемую при снижающейся температуре, ипротивофлокенную обработку при 600650 С. Причем изготовление колеса заканчивают при неконтролируемой темпьратуре (примерно 950-1000 С), апротивофлокенную обработку осуществляют после охлаждения колес до 60050 С в отапливаемых печах в течеоние 3 ч 121.Недостаток данного способа зключается в том, что он не обеспечивает высокого уровня характеристик пластичности металла обода колеса, его ударнойвязкости и низкой температуры хрупкого разрушения.Это объясняется тем, что невысоквястепень деформации в центральной частиобода при его прокатке и высокая температура ее завершения (1000-1050 С),приводят за счет полного протеканияпроцессов рекриствллизации к получениюзерна О баллов, Длительное пребывание (около 15-20 мин) колеса в интервале температур 1050-900 С послеокончания деформации обеспечиваетбольшую загрязненность границ зеренаустенита за счет миграции в приграничные участки вредных приме.сей При" высбких телтйературах," "Фтохорошо выявляется травимостью границзерен. Последующий повторный нагревколес под термическое упрочнение измельчает зерно по сечению элементовколеса, однако не ликвидирует концент рационную неоднородность вредных примесей в приграничных участках бывшихаустенитных зерен, возникших при прокатке и последеформационной выдержке,После термического упрочнения и отпусквпри обеспечении прочностных свойств,уровень характеристик пластичности соотгветствует нижнему уровню 1 требованийГОСТа, а отдельные партии колес поэтим показателям не отвечают его требованиям. Кроме того, у таких колестемпература хрупкого разрушения находится в интервале от 0 доС.Цель изобретения - повышение уровняхарактеристик пластичности металла обода колеса в термически трочненном жс 4583тоянии, его ударной вязкости и снижение температуры хрупкого разрушения,Поставленная пель достигается тем,что по завершении прокатки кол.са,заканчиваемой при 1000-1050 С,калибровку обода с выгибкой диска производят при снижении температуры доо880-900 С в течение 20-50 с. Дальнейшее снижение температуры от 880 О о10 900 С до 600-650 С, т.е, до температуры посада колес в печь для противофлокеннсй обработки, во времени нелимитируется.Устраняется загрязненность границ 15 аустенита вредными примесями вследствие того, что за 20-50 с в условияхснижения температуры колеса от 1000 о о1050 С до 880-900 С вредные примесине успевают диффундировать на границы 20 аустенитных зерен. Собирательная рекристаллизация, происходящая в такихтемпературно-временных условиях, обеьпечивает получение зерна в ободе колеса4-5 баллов по сравнению с 0-1 баллом 25 в известном способе, В результате этогои за счет значительно большей протяженности границ зерен аустенита вредныепримеси более равномерно распределеныпо объему металла. В конечной струк туре металла обода в значительно болшей степени фиксируются несовершенст- ва строения аустенита, обусловленные егогорячей деформацией при прокатке,Сущность способа заключается в З 5 следующем.Нвгретую заготовку осаживают напрессах, осуществляют разгонку центральной части, формуют ступицу, часть дискаи обод, прокатывают обод и часть диска.40 После окончания прокатки колеса в станепри 1000-1050 С снижают температуруобода колеса до 880-900 С в течение20-50 с. В пределах этого времениосуществляют калибровку обода и выгиб ку диска, Затем охлаждают колесо дотемпературы противофлокенной обработки,проводят противофлокенную и механическую обработку, термическое упрочнение обода и отпуск всего колеса. При 50 этом снижение температуры до 880 о900 С за 20-50 с ведут путем подачи охлаждающей жидкости иэ спрейеровна поверхность катания обода после окончания деформации в стане и при калиброеке обода и вьг.ибке диска.Изготавливают колеса диаметром950 мм из углеродистой стали (С 0,59 Ъ,Мн 0,77% ) по ГО("Гу 10791-64.Температура после окончания деформации на выгибном прессе, С Относительное Ударная К ритичесвязкость кая темпри+20 "- пературакгсхрупкого . м/смразрешения,Относительное удлинение,д ",сужение,Существующий 10 СОПредлагаемый 880 12 20 1,8 0-40 20 3,6 Выполнение калибровки обода и вы- нагрев заготовки, осадку, формовку, гибки диска в течение 20-50 с с за- прокатку, заканчиваемую при 1000- вершением ее при 880-ЭОО С приводит 100 С, калибровку обода с выгибкой к тому что при этом за счет подавле 9диска при снижении температуры и про-о ния процесса собирательной рекристал- тивофлокенную обработку при 600-650 С,Долизации обеспечивается величина зерна отличающийся тем,что,с 4 5 балла, наследуются в конечной струк- целью повышения пластических свойств туре эффекты горячей пластической де- и ударной вязкости и снижения темпера- формации, туры хрупкого раэр.щения обода, калибПрименение предлагаемого способа ровку обода с выгибкой диска произво 45позволяет повысить пластическЬе свой- дят при снижении температуры до 880- ства металла обода и его ударную вяэ 900 С в течение 20-50 с.окость, а в связи с этим снизить темпе- Источники информации,р у хрупкого разрушения, Повышение принятые во внимание при экспертизе пластических характеристик металла коле 501, Шифрин М. Ю., Соломович М. Я. св ведет к уменьшению брака колес по Производство, цельнокатаных колес и этим показателям. бандажей. М., Металлургия", 1954.2, Технологическая конструкция коиоф о р м у л а и з о б р е т е н и я сопрокатного цеха нижнетщ ильскогоСпособ изготовления цельноклтяньп легвллургического комбината, ТИ 14 П, железнодорожных колес, включающий Нижний Тагил, 197ПН ИИП И Заказ 797/7 Тираж 608 Подписноефилиал 11 ПП "Патентф, 1-. Ужгород, ул, Проектная, 4 редварительную осадку заготовки, нао.гретой до 1240 С осуществляют напрессе усилием 2000 т, осадку в кольцеи разгонку - на прессе усилием 5000 т,формовку обода, ступицы и части дискана прессе усилием 1000 т, после чегопрокатывают обод и часть диска. Температура конца прокатки составляет1020 С. По завершении прокатки охлаждают обод колеса в течение 40 с до880 С. В пределах этого времени осуществляют калибровку обода и выгибкудиска ца выгибном прессе усилием 3500 т.Снижение температуры обода до 880 С15производят подачей воды давлением 6ати на поверхность катания колеса после окончания деформации в стане в течение 10 с из двух щелевых спрейе .ров (расход воды составляет 100 м /час)20и подачей воды на поверхность катанияпри калибровке обода на выгибном прео- .се в течение 20 с из спрейера (давление воды 6 ати, расход - 150 м,час). 6После этого колесо подвергается противофлокенной обработке путем изотеро мической выдержки при 600-650 С в течение 3 ч в проходной печи, Затемо.следует нагрев колеса до 850 С, термическое упрочнение обода в течение 120 с и отпуск при 500 С в течениеО2,5 ч.После термического упрочнения с повторного нагрева и последующего от- пуска у колес, изготовленных по предложенному способу, по сравнению с колесами, изготбвленными по известному способу, наблюдается более высокий уровень пластических характеристик обода 1 относительное удлинение выше на 8 абсолютных единиц, относительное сужение - на 15 единиц, .а ударная вязкость - на 1,8 кгс м/сьР. При этом температураохрупкого разрушения на 40 С ниже.