книги из ГПНТБ / Полухин П.И. Прокатка и термическая обработка железнодорожных рельсов

следняя — втягивающее воздействие на фланец, так как валок, образующий боковую стенку открытого ручья, опережает поло­ су: Тормозящая сила в открытом ручье определяется по уравне­ нию (2), а втягивающая по уравнению (1).

Благодаря втягивающей силе обжатие фланца обычно про­ исходит не только без уменьшения высоты его, но даже с неко­ торым приращением.

Рис. 93. Схема действия валков на полосу в рельсовом калибре

Суммируем силы, действующие на фланцы подошвы отдель­ но для закрытого и открытого ручьев. При этом сумму сил, дей­ ствующих на фланец в закрытом ручье, назовем сопротивлением

Зависимость соотношения сопротивлений закрытого и от­ крытого фланцевых ручьев от коэффициента трения и угла на­ клона внутренней грани фланца представлена на рис. 94. По мере уменьшения угла наклона внутренних граней полок проис­ ходит интенсивный рост сопротивления закрытого ручья по срав­ нению с сопротивлением открытого.

Следовательно, в чистовом и предчистовом рельсовых ка­ либрах, где имеется минимальный угол наклона внутренних граней полок, проникновение фланцев в закрытые ручьи за­ труднено по сравнению с ус­ ловиями проникновения флан­

цев в открытые ручья.

Чтобы избежать чрезмер­ ной высотной осадки фланцев, поступающих в закрытые ру­ чьи, надо облегчить условия для проникновения их в эти ручьи. С этой целью в чисто­ вых и предчистовых калибрах фланцам, поступающим в за­

тивлениях закрытого и открытого ручьев, происходит перемеще­ ние 'металла фланцев из закрытого ручья в открытый. Это явле­ ние сопровождается уменьшением высоты одних фланцев и уве­ личением высоты других.

На практике наблюдается иногда и обратное явление: пере-' мещение металла фланцев из открытого ручья в закрытый. Происходит это тогда, когда фланцы в открытых ручьях полу­ чают чрезмерно большое ботовое обжатие. Естественно, что та­ кое перемещение металла сопряжено с большим расходом энер­ гии на прокатку и вызывает .большой износ калибров.

Из графика (рис. 94) видно также, что. чем больше коэффи­ циент внешнего трения, тем больше сопротивление закрытого ручья по сравнению с открытым. Следовательно, снижение коэффициента трения способствует облегчению условий дефор­ мации в закрытых ручьях рельсовых калибров.

ОСОБЕННОСТИ Д Е ФОР МА ЦИИ МЕТАЛЛА В РЕЛЬСОВЫХ КАЛИБРАХ 163

В реальных условиях при прокатке рельсов закрытые флан­ цы .подвержены продольному растяжению, которое не учитыва­ лось при анализе сил, действующих на фланцы. Продольное растяжение закрытых фланцев естественно снижает боковое давление на стенки закрытого ручья. На основании экспери­ ментальных данных установлено, что удельное боковое давле­ ние в закрытом ручье в зависимости от условий прокатки мо­ жет быть в 1,25—1,75 раза меньше, чем в открытом ручье. Но и в этом случае разница в сопротивлениях закрытого и откры­ того ручьев будет все же значительной. Следовательно, этот фактор безусловно нужно учитывать при калибровке рельсов.

является неравномерность деформации, которая выражается, в частности, в том, что отдельные элементы профиля обрабаты­ ваются неодновременно.

Рассмотрим процесс обработки профиля в очаге деформации по стадиям (рис. 95). Вначале обрабатываются путем бокового обжатия фланцы подошвы и головки; шейка профиля в это время не подвергается обжатию (сечения 1—1 и 2—2). При дальнейшем продвижении профиля через очаг деформации на­ ряду с боковым обжатием фланцев начинается высотное обжа­ тие закрытых фланцев; шейка профиля по-прежнему не обжи­ мается (сечение 3—3). В следующей стадии прокатки (сечение 4—4) фланцы обрабатываются так же как и в предыдущей, но здесь начинается также и обжатие шейки. В заключительной стадии (сечение 5—5) происходит в основном обжатие шейки; причем в это время фланцы получают незначительное обжатие, так как оно было произведено в предыдущих стадиях.

Из такого характера обработки рельсового профиля следует, что' усиленное обжатие шейки может привести к утяжке флан­ цев. Для уменьшения утяжки фланцев очевидно следует силь­ нее обжимать шейку тогда, когда фланцы подошвы и головки достаточно массивны и температура их высока, т. е. в первых черновых проходах. По мере же приближения к концу прокатки обжатие шейки нужно уменьшать. Указанное соображение при­

правильнее распределять неравномерно по высоте: меньшее об­ жатие давать у края и большее — у основания. В этом случае

Hi > ^П2

Такой режим обжатия по высоте фланца обеспечивается при построении его по методу, основанному на использовании посто­ янной конструкционной точки. Внутреннюю грань фланца в чи­ стовом калибре продолжают до пересечения ее с другой наруж­ ной гранью; полученную конструкционную точку О на расстоя­ нии х от основания фланца йопользуют для построения фланцев во всех последующих калибрах (считая от чистового). Например,

резки могут быть определены также расчетом, исходя из того, что

x-0,5k'n,

Недостатком этого метода является то, что меньшее обжатие у края фланца, чем у основания, получается не только ,в закры­ том, но и в открытом ручьях, т. е.

Qf!2 < -^ L и

“ 'и,

°w <-- п,

ап1 ^П1

При таком режиме обжатия фланцев в закрытых и открытых ручьях происходит быстрое охлаждение краев фланцев, что яв­ ляется весьма нежелательным, так как это вызывает больший износ ручьев и появление вредных напряжений в металле.

Поэтому оптимальным режимом обжатия фланцев будет тот, при котором в закрытых ручьях обеспечивается меньшее обжа­ тие у края, чем у основания, т. е.

а в открытых ручьям наоборот, т. е.

ап2 > Ьпг ,

аП[

На практике чаще всего применяют этот режим обжатия для фланцев подошвы.

На рис. 97, а показано изменение коэффициентов бокового обжатия фланцев головки по ходу прокатки. Здесь не соблюдает­ ся указанная ранее закономерность и за исключением чистового калибра во всех случаях фланец головки у основания обжимает­ ся больше, чем у края. В чистовом калибре фланцы головки как в закрытом ручье, так и в открытом не получают бокового обжа­ тия, что объясняется конструкцией калибра, имеющего разъем на середине высоты головки.

Таким образом, во всех проходах фланцы головки как в за­ крытых ручьях, так и в открытых получают у края меньшее об­ жатие, чем у основания и это не оказывает существенного влия­ ния на неравномерность, охлаждения головки; последняя имеет достаточное количество металла, способствующее выравниванию температуры по сечению.

На рис. 97, б приведен график изменения обжатия фланцев подошвы рельсов по ходу прокатки. Во всех калибрах закрытый

Рис. 97. График изменения коэффициентов боко­ вого обжатия при прокатке рельсов Р-50

фланец подошвы у края не получает'обжатия, что довольно ча­ сто практикуют для того, чтобы облегчить проникновение флан­ ца в закрытый ручей. Ви*есте с тем в открытых ручьях край флан­ ца получает максимальные боковые обжатия.

На основании анализа большого числа калибровок, приме­ няемых на отечественных заводах, установлено, что средний ко­ эффициент вытяжки за проход при прокатке рельсов находится в пределах 1,20—1,23.

Исходным материалом для прокатки рельсов обычно являет­ ся прямоугольный блюм с отношением высоты Н к ширине В равным 1,5—2. За исключением первых 3—4 подготовительных тавровых калибров /все остальные являются рельсовыми калиб­ рами.

Прокатка рельсов чаще всего осуществляется за 9—10 про­ ходов. Общий коэффициент вытяжки во всех калибрах обычно не /превышает 7—8.

Специфические особенности деформации при прокатке флан­ цевых профилей, в частности рельсов, требуют того, чтобы мак­ симальные коэффициенты вытяжки осуществлялись в черновых калибрах, а затем снижались по мере приближения к чистовому калибру.

При прокатке рельсов и других подобных профилей, к кото­ рым предъявляют высокие требования по точности профиля и чистоте поверхности, в чистовых и предчистовых калибрах целе­ сообразно назначать /небольшие обжатия для увеличения срока службы Дорогостоящих валков. Поэтому при /прокатке рельсов в. чистовых калибрах применяют коэффициенты вытяжки в преде­ лах 1,07—1,09 с постепенным увеличением их в черновых рельсо­ вых калибрах до 1,30—1,40.

Прокатка рельсов, как правило, протекает в условиях, когда шейка во всех рельсовых калибрах обжимается сильнее, чем фланцы подошвы и головки., Фланцы подошвы и головки про­ катываются примерно с одинаковыми коэффициентами /вытяжки; исключение составляет чистовой калибр, в котором в/о всех случа­ ях головка имеет меньший коэффициент вытяжки, чем подошва. Это обусловливается тем, что в чистовом калибре головка де­ формируется при свободном уширении для образования округ­ ленного очертания.

В разрезном рельсовом калибре коэффициент вытяжки шей­ ки достигает 1,5—1,6, а для фланцев подошвы и головки 1,3—1,4. В подготовительных рельсовых калибрах соответствующие ко­ эффициенты вытяжки отдельных'элементов профиля имеют про­ межуточное значение между теми, которые рекомендуются для чистового и разрезного калибров.

Уширение в рельсовых калибрах обычно не рассчитывают по формулам, а принимают на основании учета некоторых тех­ нологических соображений. В принципе в закрытых фланцевых калибрах /возможна прокатка с полным ©граничением уши/рения. В общем случае прокатка в рельсовых калибрах производйтся с