способ тепловой обработки трамвайных бандажей

Формула изобретения

Способ тепловой обработки трамвайных бандажей, включающий их прокатку и клеймение в горячем состоянии, изометрическую выдержку в неотапливаемых колодцах, замедленное охлаждение в колодцах и охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что между прокаткой и клеймением температуру металла бандажей выдерживают в интервале 840-880^oC, а процесс изотермической выдержки осуществляют в течение 0,8-1,1 ч при 500-650^oC с последующим замедленным охлаждением до 250^oC.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к термической обработке черных металлов и может быть использовано при производстве колесных бандажей из углеродистой стали для подвижного состава трамвая.

Трамвайные бандажи, как и кольца из среднеуглеродистой стали, изготавливают прокаткой в горячем состоянии осаженных и прошитых заготовок с последующим клеймением по боковой поверхности и тепловой обработкой [1, 2]. Так как эти изделия имеют небольшие (по сравнению с вагонными бандажами) размеры - диаметр 700 мм, ширина и толщина стенки в пределах 90 и 60 мм, масса до 100 кг, то используемая технология изготовления локомотивных бандажей железнодорожного транспорта (диаметр более 1000 мм, ширина 145 мм, толщина 90 мм, масса около 450 кг) приводит к повышенной отбраковке по флокенам и большому гридиенту свойств металла в разных партиях.

В качестве прототипа принят известный способ тепловой обработки бандажей [3] , который предусматривает следующие технологические операции: нагрев исходных заготовок до температуры 1250^oC, осадку гладкими плитами, разгонку и прошивку центрального отверстия, прокатку при температуре 850 - 1050^oC, клеймение по боковой поверхности при температуре металла 800 - 1000^oC, сбор бандажей в стопы по 20 штук и установка их в неотапливаемые колодцы при температуре 300 - 400^oC для замедленного охлаждения. Такая технология при изготовлении малогабаритных трамвайных бандажей незначительной массы приводит к разбору свойств металла - временного сопротивления от 75 до 95 кгс/мм², относительного удлинения от 8 до 14%, твердости 230 - 250 НВ, причем требования потребительских свойств близки к более высоким пределам указанных значений. Поэтому до 15% бандажей являются фактически браком по свойствам, либо сдаются потребителю по сниженной цене. С другой стороны, фактическое отсутствие изотермической обработки приводит, несмотря на незначительное сечение бандажа, к отбраковке до 2,5% по флокенам.

Таким образом, использование применяемой известной технологии тепловой обработки трамвайных бандажей приводит к большим материальным потерям в виде повышенного брака по свойствам и флокенам, а также низкой стойкости бандажей в эксплуатации.

Задачей заявляемого способа тепловой обработки трамвайных бандажей является обеспечение режимов противофлокенной обработки трамвайных бандажей в неотапливаемых колодцах, а также сужение температурного интервала между прокаткой и клеймением бандажей.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе тепловой обработки трамвайных бандажей, включающем их прокатку и клеймение в горячем состоянии, изотермическую выдержку в неотапливаемых колодцах, замедленное охлаждение в колодцах и охлаждение на воздухе, между прокаткой и клеймением температуру металла бандажей выдерживают в интервале 840 - 880^oC, а процесс изотермической выдержки осуществляют в течение 0,8 - 1,1 часа при температуре 500 - 650^oC с последующим замедленным охлаждением.

Предложенной новой технологией тепловой обработки трамвайных бандажей предусматривается нагрев исходных заготовок массой 100 - 120 кг в методической и камерной печах до температуры 1250^oC, осадка на прессе усилием 3200 т. с. гладкими плитами, разгонка и прошивка центрального отверстия в заготовке, прокатка и клеймение бандажей по боковой поверхности, при этом температура бандажей между прокаткой и клеймением выдерживается в диапазоне 840 - 880^oC. Здесь существенными являются как выбранный диапазон, так и место в технологической цепи его контроля: температура конца горячей деформации оказывает существенные влияния на размеры проката и его свойства, при этом нижний придел (840^oC) связан с возможным образованием микротрещин в местах нанесения клейм (минимально допустимая температура по этой причине), а верхний предел (880^oC) обеспечивает фактически 100% выход годных бандажей по механическим свойствам металла. Выбранное место контроля температуры между прокаткой и клеймением связано с возможностью регулирования этой температуры на бандажно-прокатном стане и в промежутке между станом и клеймителем. Затем бандажи собирают в стопы по 20-25 штук и помещают в неотапливаемые, но подогретые до температуры около 400^oC колодцы. Температура в колодцах со стопами бандажей с температурой 700^oC выравнивается до температуры 600 - 650^oC и в течение 0,8 - 1,1 часа осуществляется изотермическая выдержка при замедленном понижении ее за это время в эффективном для выделения водорода диапазоне 650 - 500^oC. Как показали эксперименты, этого времени изотермической выдержки для сечения 60х90 мм среднеуглеродистой стали вполне достаточно для снижения брака бандажей по флокенам с 2,5 до 0,6%. При этом нижний диапазон времени выдержки (0,8 часа) соответствует бандажной стали с содержанием углерода 0,6% и менее, а верхний (1,1 часа) - для стали с углеродом 0,7% и более. Последующее охлаждение стоп бандажей вместе с колодцем до температуры 250^oC обеспечивает минимальное искажения профиля бандажей.

Таким образом, использование предложенного способа тепловой обработки трамвайных бандажей обеспечивает режим противофлокенной обработки в неотапливаемых колодцах с исключением брака по флокенам, а сужение температурного интервала и его контроль между прокаткой и клеймением позволяют повысить уровень механических свойств металла бандажей.

Пример. При изготовлении трамвайных бандажей из стали с содержанием углерода 0,7%, наружным диаметром 716 мм, шириной 88 мм, внутренним диаметром 594 мм и массой 97 кг исходные заготовки массой 125 кг нагревали в методической и камерной печах до температуры 1250^oC, осаживали гладкими плитами на прессе 3200 т. с. и на этом же прессе после разгонки прошивали центральное отверстие. На стане бандажи прокатывали на окончательные размеры и контролировали температуру металла, которую регулировали подачей охлаждающей воды. Окончательный уровень температуры бандажей 840 - 880^oC регулировали перед клеймением с помощью воздушных ванн. После клеймения бандажи собирали в стопы по 20 штук и с температурой металла около 700^oC помещали в неотапливаемые колодцы, которые предварительно с помощью газовых форсунок подогревали до температуры 400^oC. Выдержка бандажей в колодцах велась при контролируемой температуре 650 - 500^oC в течение 0,8 часа. При этом с понижением температуры ниже 500^oC до истечения указанного времени колодец подогревался газовой форсункой. Затем бандажи замедленно охлаждались вместе с колодцем до температуры 250^oC. Из партии в 240 штук опытно - промышленной партии трамвайных бандажей по флокенам брака не было, по временному сопротивлению забраковано 2 бандажа.

Литература

1. Шифрин М.Ю., Соломович М.Я. Производство цельнокатаных колес и бандажей. - М.: Металлургия, 1954, с. 474-484.

2. Авторское свидетельство СССР N 619265, 1978.

3. Производство бандажей и колей. Технологическая инструкция ОАО "НТМК", ТИ 102 - П. СП - 41. - С. 54-66.