SU829697A1 - Method of producing full-rolled railway wheels - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС(54) METHOD OF MANUFACTURING FRONT-ROLLED RAILWAY WHEELS

1one

Изобретение относитс  к металлургий , а конкретнее к изготовлению упрочненных цельнокатаных железнодорожных колес.The invention relates to metallurgy, and more specifically to the manufacture of hardened solid-rolled railway wheels.

Цельнокатаное железнодорожное колесо работает в сложных услови х, которые определ ютс  высокими напр жени ми в контакте колесо-рельс, ударными нагрузками, возникающими при прохонздении колесом стыков рельсов, при входе в контррельс, в стрелочных переводах, а также в услови х различных температур (от +40 до ). В этих услови х надежна  работа колеса определ етс  комплексом механических свойств, уровнем ударной в зкости и сопротивлением хрупкому разрушению, особенно при отрицательных температурах.The whole-rolled railway wheel operates under difficult conditions, which are determined by high stresses at the wheel-rail contact, shock loads that occur when the wheel joints the rail joints, when entering the counter rail, in turnouts, as well as under conditions of different temperatures (from +40 to). Under these conditions, the reliable operation of the wheel is determined by the complex of mechanical properties, the level of impact strength and the resistance to brittle fracture, especially at negative temperatures.

Известен способ изготовлени  цельнокатаных железнодорожных колес, включающий прокатку колеса, противофлокенную обработку, термическое упрочнение обода и диска колеса с последующим отпуском всего колеса ИЗ A known method of manufacturing solid-rolled railway wheels, including rolling a wheel, anti-flocking processing, thermal hardening of the rim and wheel disk, followed by the release of the entire wheel FROM

Дифференцированное упрочнение элементов колеса позвол ет повысить свойстве колеса как конструкции в целом, но не позвол ет снизить температуру хрупкого разрушени  материала диска при одновременном повышении пластичности.Differential hardening of wheel elements improves the properties of the wheel as a structure as a whole, but it does not allow to reduce the temperature of the brittle fracture of the material of the disk while increasing plasticity.

Известен способ обработки цельнокатаных колес, включающий прокатку, термическое упрочнение обода, дополнительную пластическую деформацию диска с обжатием 5-15% в межкритиQ ческом интервале температур и отпуск всего издели . При этом дополнительна  деформаци  диска в межкритическом интервале температур с обжатием 5-15% ос1ацествл ют после термического упрочнени  обода перед отпуском всего из5 дели . После прокатки колеса температура обода 1000-1060 С, а диска - 880-900 С. Способ позвол ет повысить пластичность и снизить температуру хрупкого разрушени  материала дне0 ка 2J.There is a method of processing solid-rolled wheels, which includes rolling, thermal hardening of the rim, additional plastic deformation of the disk with a reduction of 5–15% in the intercritical temperature range, and tempering of the entire product. At the same time, additional disk deformation in the intercritical temperature range with compression of 5–15% is most important after thermal hardening of the rim before the release from the whole 5 of them. After rolling the wheel, the rim temperature is 1000–1060 ° C, and the disk is 880–900 ° C. The method allows to increase ductility and reduce the temperature of brittle fracture of the bottom material 2J.

Недостаток этого способа - необходимость конструировани , изготовлени  и установки сложного оборудовани  дл  осуществлени  деформации дис5 ка колеса после термоупрочнени  обода перед отпуском всего колеса.The disadvantage of this method is the need to design, manufacture and install sophisticated equipment to effect the deformation of the wheel rim after thermal hardening of the rim before the entire wheel is released.

Цель изобретени  - упрощение процесса путем исключени  дополнительного оборудовани  и повышение пластиеских свойств и ударной в зкости иска колеса.The purpose of the invention is to simplify the process by eliminating additional equipment and improving the plastic properties and impact strength of the wheel suit.

Поставленна  цель достигаетс  тем, то в процессе прокатки колеса осуествл ют подетуживание диска до температуры межкритического интервала, а дополнительную его деформацию производ т в колесопрокатном стане после прокатки колеса.The goal is achieved by the fact that during the rolling process the wheels are fed to the intercritical interval temperature, and its additional deformation is carried out in the wheel rolling mill after the wheel has been rolled.

В процессе прокатки колеса в колесопрокатном стане его диск -охлаждают до температуры, соответстт укщей температуре межкритического интервала дл  стали соответствующего химического состава.При этом диск прокатывают большей толщины дл  обеспечени  по- следующей дополнительной его деформации с обжатием 5-15%. Деформаци  при этих температурах приводит к сфероидизации пластин цементита в перлите и изменению как формы избыточного феррита, так и его субструктуры; Вместо избыточного феррита в виде замкнутой сетки по границам перлитных зерен (колеса изготавливают из стали с содержанием углерода 0,520 ,63%) имеет место структурно свободный феррит, разветвленный,, переход щий в феррит . В результате такой обработки образуетс  более однородна  структура, состо ща  из сфероидизированного перлита и избыточного феррита с большой степенью разветвленности .In the process of rolling the wheel in the wheel rolling mill, its disk is cooled to a temperature corresponding to the critical temperature of the intercritical interval for the steel of the corresponding chemical composition. At the same time, the disk is rolled to a greater thickness to ensure its subsequent further deformation with a reduction of 5-15%. Deformation at these temperatures leads to the spheroidization of cementite plates in pearlite and changes in both the form of excess ferrite and its substructure; Instead of excess ferrite in the form of a closed mesh along the pearlite grain boundaries (the wheels are made of steel with a carbon content of 0.520, 63%), structurally free ferrite takes place, branched out, turning into ferrite. As a result of this treatment, a more homogeneous structure is formed, consisting of spheroidized pearlite and excess ferrite with a high degree of branching.

При таком решении значительно упрощаетс  процесс и повышаютс  пластические характеристики диска колеса, его ударна  в зкость и снижаетс  температура хрупкого разрушени  за счет обеспечени  структурного состо ни  стали.With this solution, the process is greatly simplified and the plastic characteristics of the wheel disk are increased, its impact strength and the brittle fracture temperature are reduced by ensuring the structural state of the steel.

Дл  изготовлени  колес предлагаемым способом используетс  сталь, содержание водорода в которой в литом состо нии менее 2 г металла. Такое содержание водорода обеспечиваетс  в литой стали вакуумированием.For the manufacture of wheels by the proposed method, steel is used, the hydrogen content of which in the cast state is less than 2 g of metal. This hydrogen content is provided in the cast steel by vacuuming.

Дл  колес, изготовленных из нефлокеночувствительной стали, противофлокенна  обработка оказываетс  излишней , становитс  возможным осуществление прерывистой закалки обода колеса с температуры конца прокатки.For wheels made of non-floc-sensitive steel, anti-flock treatment is unnecessary, it becomes possible to perform intermittent hardening of the wheel rim from the temperature of the end of rolling.

Способ заключаетс  в следующем . Нагретую заготовку осаживают на прессах , осуществл ют разгонку, формуют ступицу, часть диска и обод, прокатывают обод и часть диска. В процессе прокатки обода и диска ведут их охлаждение, обод охлаждают до 860880°С , а диск - до температуры межкритического интервала. Дл  колесной стали с содержанием 0,52-0,63% углерода межкритический интервал соответствует 725-780 С.The method is as follows. The heated billet is precipitated on presses, distilled, the hub, a part of a disk and a rim are formed, a rim and a part of a disk are rolled. In the process of rolling the rim and the disk they are cooled, the rim is cooled to 860880 ° C, and the disk is cooled to the intercritical interval temperature. For wheel steel with a content of 0.52-0.63% carbon, the intercritical interval corresponds to 725-780 C.

Толщина диска готового колеса у обода 17 мм, а у ступицы 25 мм. Поэтому дл  обеспечени  дополнительной деформации диска с обжатием 5-15% размер его у обода обеспечиваетс  равной 18-19,5 мм, а у ступицы - 26,5-29 лк. После завершени  раскатки колеса по диаметру и охлаждени  диска до 725-780°С на1 лонные валки стана развод тс  и перемещаютс  в переднее положение дл  дополнительно деформации диска. Наклонными валками диск деформируетс  с обжатием 5-15% до конечной толщины, после калибруют обод и выгибают диск колесана вы- . гибном прессе, затем производ т прерывистую закалку обода и отпуск колес , а потом осуществл ют механическую обработку колес. Интервал деформаций 5-15% определ етс  температурами их осуществлени  (при 780С деформаци  15%,а при 725°С - 5%).The disc thickness of the finished wheel at the rim is 17 mm, and at the hub is 25 mm. Therefore, in order to provide additional deformation of the disc with a reduction of 5-15%, its size at the rim is provided equal to 18-19.5 mm, and at the hub - 26.5-29 lux. After the wheel has been rolled out in diameter and cooled to 725-780 ° C, the longitudinal rolls of the mill are diluted and moved to the front position to further deform the disc. Inclined rolls disk deforms with compression of 5-15% to the final thickness, then calibrate the rim and bend the wheel of the wheel out. the bending press, then rim hardening of the rim and tempering of the wheels are performed, and then the wheels are machined. The range of deformations of 5-15% is determined by the temperatures of their implementation (at 780 ° C deformation of 15%, and at 725 ° C - 5%).

Пример . Изготовление колес осуществл ют из стали с содержанием углерода 0,58% и марганца 0,76%. Заготовки нагревают до 1250°С, затем осаживают на прессах усилием 2000, 5000 тс. Усилием 10000 тс отформовывают ступицу и часть диска с толщиной у ступицы 26,5; 28, 29,0 мм, на прокатном стане прокатывают диск на окончательную длину с толщиной у обода 18, 19,0; 19,5 мм. В процессе прокатки колес обод и диск охлаждают Обод - до 840-850°С, а диск - до 725, 750, 780с. После окончани  раскатки колеса по диаметру диск дополнительно деформируетс  наклонными валками с обжатием 5, 8 и 15%. Затем на выгибном прессе калибруют обо и выгибают диск, после чего осуществл ют прерывистую закалку обода в течение 110 с от температуры конца деформации , за которым следует отпуск колес при 480-500°С в течение 2,5 ч,An example. The wheels are made of steel with a carbon content of 0.58% and manganese 0.76%. The blanks are heated to 1250 ° C, then precipitated on presses with a force of 2000, 5000 tf. A force of 10,000 ton-force forms the hub and part of the disk with a thickness at the hub of 26.5; 28, 29.0 mm, rolling a disc for the final length with a thickness at the rim 18, 19.0; 19.5 mm. In the process of rolling wheels, the rim and disc cool the rim - to 840-850 ° C, and the disc - to 725, 750, 780s. After the wheel has been rolled out in diameter, the disc is additionally deformed by inclined rolls with a reduction of 5, 8 and 15%. Then, the bending press is calibrated on both sides and the disk is curved, after which intermittent hardening of the rim is carried out for 110 s from the temperature of the deformation end, followed by discharging the wheels at 480-500 ° C for 2.5 h.

Дл  сравнени  изготовл ют колеса по известному способу в процессе которого колеса после изготовлени  на прессопрокатном оборудовании нагревают до 840°С. После чего упрочн ли обод в течение 110 с, за которым следует деформаци  диска с обжатием 5,8, 15%. Деформацию ведут в штампе с приложением по верхнему пуансону ударной нагрузки грузом массой в одну тонну с высоты 5 м. После деформации диска колеса отпускали при 500°С в течение 2,5 ч.For comparison, wheels are made by a known method in which the wheels after production on the press-rolling equipment are heated to 840 ° C. After that, the rim was strengthened for 110 s, followed by the deformation of the disc with a reduction of 5.8, 15%. The deformation is carried out in a stamp with application of a shock load on the upper punch with a weight of one ton from a height of 5 m. After the deformation of the disk, the wheels were released at 500 ° C for 2.5 h.

Claims (2)

В таблице приведены свойства диска колес, обработанных по известному и предлагаемому способам. Таким образом, предлагаемый способ изготовлени  цельнокатаных железнодорожных колес за счет допрлнител ной деформации диска в межкритическом интервале температур с обжатием 5 - 15%, осуществл емой после прокатки колеса, значительно упрощаетс  путем исключени  дополнительного оборудовани  при одновременно повышении свойств диска колеса. Формула изобретени  Способ изготовлени  цельнокатаных железнодорожных колес, включающий прокатку, прерывистую закалку обода, дополнительную деформацию диска в межкритическО1«. интервале температур с обжатием 5-15% и отпуск, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  процесса за счет исключени  дополнительного оборудовани  и повышени  пластических характеристик и ударной в зкости диска, в процессе прокатки колеса осуществл ют подстуживание диска до температуры межкри-тического интервала, а дополнительную его деформацию производ т непосредственно после прокатки. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР .№ 253849, кл. С 21 D 9/34, 1967. The table shows the properties of the disk wheels, processed by the known and proposed methods. Thus, the proposed method of manufacturing solid-rolled railway wheels due to additional grinding deformation of the disk in the intercritical temperature range with a reduction of 5 to 15% carried out after rolling the wheel is greatly simplified by eliminating additional equipment while improving the properties of the wheel disk. The invention The method of manufacturing solid-rolled railway wheels, including rolling, intermittent hardening of the rim, additional deformation of the disc in intercritical1. a temperature range with a reduction of 5-15% and a tempering, characterized in that, in order to simplify the process by eliminating additional equipment and increasing the plastic characteristics and toughness of the disc, during the rolling process the wheel podstuzhivanie disk to the temperature of the intercritical interval, and its additional deformation is carried out directly after rolling. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR. № 253849, cl. C 21 D 9/34, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2527394/22-02, кл. С 21 D 9/34, 1976.2. USSR author's certificate according to the application No. 2527394 / 22-02, cl. C 21 D 9/34, 1976.