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

200 ОСНОВЫ КАЛИБРОВКИ РЕЛЬСОВ

где |л— коэффициент вытяжки;

F.ym— часть площади поперечного сечения, смещенной в ши­ рину;

Лем— смещенная площадь по высоте.

Общий коэффициент эффективности для трех проходов опре­ деляли по уравнению

(по всем вариантам) видно, что он меньше (за исключением ше­ стого варианта), чем в остальных калибрах.

Ввиду того, что для прокатки по шестому варианту примене­ на высокая исходная заготовка, показатель высотной деформа­ ции в первом калибре оказался максимальным по сравнению с другими вариантами.

Уширение в первых калибрах значительно больше, чем в по­ следующих. Меньший показатель поперечной деформации в пер­ вом калибре первого варианта по сравнению с другими вариант тами 'объясняется отсутствием разрезного гребня и сдерживаю­ щим влиянием боковых стенок калибра при боковом обжатии заготовки: В результате вынужденное уширение в этом калибре оказалось меньше.

Наиболее эффективными по вытяжке полосы оказались пер­ вые калибры первого варианта, затем шестого, а менее эффек­ тивным— первый калибр второго варианта.

Сопоставляя Кэф .общ по каждому варианту (рис. 118) за'мечаем, что наиболее эффективным с точки зрения деформации металла является первый вариант (Каф = 0,71)7). По остальным вариантам Кэф ниже и в среднем составляет 0,70.

Сопоставление удельного расхода энергии (рис. 119) и К3ф (рис. 118) для первых калибров по всем вариантам показывает, что меньшему значению КЭф соответствует больший удельный расход энергии. t

При прокатке во втором калибре второго варианта удельный расход энергии несколько больше третьего варианта при прочих равных условиях. Это можно объяснить большой работой, за* трачиваемой на разгибку и обжатие толстых фланцев тавровой полосы. В третьем калибре различие между этими вариантами небольшое.

По общему удельному расходу энергии наиболее эффектив­ ным, как и предполагалось, оказался шестой вариант. Причем, в первом калибре этого варианта удельный расход энергии зна­ чительно больше по сравнению с другими вариантами. Послед-

202 ОСНОВЫ КАЛИБРОВКИ РЕЛЬСОВ

нее объясняется большим боковым и высотным обжатием. Осо­ бенно значительно влияет на расход энергии при прокатке ве­ личина бокового обжатия.

В остальных двух калибрах этого варианта боковое обжа­ тие отсутствует и удельный расход энергии по сравнению с соот­ ветствующими калибрами других вариантов оказался значи­ тельно меньшим.

.Таким образом, по расходу энергии наиболее эффективной является такая система тавро­ вых калибров, в которых про­ катка ведется без бокового об­ жатия полосы.

катки

Исследование процесса формоизменения. металла при прокатке рельсов

М. П. Галемин провел весьма обстоятельные исследования процесса формоизменения металла при помощи координатной сетки как в тавровых, так и в рельсовых калибрах при прокатке рельсов Р-43 на заводе Г. Сетка, изготовленная сваркой листов -была помещена в изложницу и залита металлом. Она состояла из девяти квадратных ячеек, причем со стороны будущей подош­ вы и головки были приварены ветви, обращенные к наружной поверхности слитка и во внутрь его, которые позволят судить о характере изменения ориентировки дендритных кристаллов.

ИССЛЕДрВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА ПРИ ПРОКАТКЕ РЕЛЬСОВ 203

Такие же ответвления (были сделаны и со стороны других праней слитка (рис. 120, а).

При прокатке рельса Р-43 от полосы после каждого прохода отрезали темплеты, которые подвергали специальной обработке для выявления контуров координатной сетки. Рассмотрение ха­ рактера формоизменения ячеек сетки, а также изменения ориен­ тировки ветвей ее позволяют проследить процесс формоизмене­ ния металла последовательно от первого таврового калибра до чистового рельсового. Прокатка рельсов Р-43 производилась в четырех тавровых и шести рельсовых калибрах.

В первый тавровый калибр, имеющий разъем примерно на ‘/з его высоты от подошвы, поступает прямоугольная заготовка сечением 240 X 157 мм. Со стороны подошвы в эту заготовку внедряется острый гребень с углом 78° 30', высотой 39 мм. Вы­ сотное обжатие по оси гребня составляет 64 мм\ при этом незна­ чительное боковое обжатие имеется только по верхнему и ниж­ нему краям заготовки. В этом калибре происходит следующее формоизменение металла (рис. 120, а).

Во-первых, средний квадрат координатной сетки у нижнего основания превращается в трапецию с большим основанием со стороны подошвы, что указывает на раздачу металла в сторо­ ны под воздействием гребня. Во-вторых, наружные ответвления координатной сетки'изменили свою ориентировку; причем, изог­ нулись они в направлении к вершине гребня. Это обстоятельст­ во объясняется, очевидно, тем, что металл при истечении в сто­ роны встречает по поверхности гребня большое .сопротивление. Со стороны головки ответвления координатной сетки практиче­ ски мало изменяют свою ориентировку.

В следующем тавровом калибре производится дальнейшая раздача металла в стороны благодаря внедрению гребня с углом 100° (рис. 120, б). Однако заметного изменения ориентировки ответвлений координатной сетки со стороны подошвы при этом не наблюдается, так как в данном случае не происходит развер­ тывания фланцев из-за недостаточной глубины внедрения греб­ ня в первом калибре и большой толщины образовавшихся флан­ цев. Изменение формы координатной сетки указывает на боль­ шую .высотную -осадку металла, что .особенно заметно но .формо­ изменению средней ячейки у нижнего основания.

В третьем тавровом калибре при изменении угла гребня от 100 до 125° происходит развертывание фланцев при одновремен­ ном их значительном обжатии по толщине (рис. 120, в). При этом наблюдается значительное изменение ориентировки ответ­ влений координатной сетки со стороны подошвы. Изменение формы крайних ячеек координатной сетки со стороны подошвы указывает на большое развитие вынужденного уширения ме­ талла, которое обеспечивает надлежащее выполнение фланцев.

фланцев при одновременном их сильном обжатии по толщине.. Здесь можно проследить как происходит переход металла с бо­ ковой поверхности заготовки на внутреннюю грань фланцев по­ дошвы (рис. 120, г).

Суммарное формоизменение координатной сетки за четыре' пропуска в тавровых калибрах видно в сечении полосы, взятой: из четвертого таврового калибра (рис. 120, г). Следует отме­ тить, что наибольшее формоизменение и высотное обжатие/ по­ лучают нижние ячейки координатной сетки, которые располо­ жены в области подошвы рельса; ячейки, расположенные на; середине высоты, также деформируются значительно.

Наименьшую деформацию получили ячейки, расположенные- в области г о л о в к и : и х прямоугольная форма сохранилась послепрокатки в четвертом тавровом калибре. Характерно, что ответ­ вления координатной сетки со стороны головки не изменили сво­ ей ориентировки. Таким образом, данная система тавровых ка­ либров не обеспечивает надлежащей обработки металла в об­ ласти головки рельса.

При прокатке в разрезном рельсовом калибре происходит весьма неравномерная деформация металла (рис. 120, д). Наи­ большее обжатие получает шейка под воздействием разрезных гребней. Ячейки, имевшие примерно квадратную форму в по­ следнем тавровом калибре, получают здесь вытянутую форму в.- поперечном направлении. Сильно деформируются также флан­ цы подошвы, особенно в открытом ручье. Ориентировка ветвей координатной сетки со стороны подошвы мало изменяется.

Головка рельса получает значительную деформацию в от­ крытом ручье. Несимметричность верхних и нижних ячеек ко­ ординатной сетки в области головки и подошвы характеризует неодинаковое формоизменение металла при прокатке в откры­ тых и закрытых ручьях рельсового калибра.

В следующем рельсовом калибре также наибольшую дефор­ мацию испытывает шейка (рис. 120, е), причем в этом случаеячейки получают неодинаковое высотное обжатие: со стороны подошвы оно больше, а со стороны головки меньше. Ячейки,, расположенные во фланцах подошвы, приобретают в этом ка­ либре примерно симметричную форму. Тоже можно сказать о- ячейках, находящихся во фланцах головки.

В четвертом рельсовом калибре, как и в предыдущем калиб­ ре, происходит дальнейшее интенсивное утонение шейки при одновременном увеличении ее ширины (рис. 120, ж). Фланцы подошвы и в этом калибре деформируются больше, чем фланцы головки. При этом заметно, что фланцы подошвы образуются в. основном за счет металла, заключенного в крайних ячейках..

Металл средней ячейки координатной сетки частично идет на образование фланцев подошвы, а частично на образование шейки, что особенно четко видно в последующих рельсовых ка­ либрах. Ячейки координатной сетки в области головки деформи­ руются менее значительно, чем те ячейки, которые находятся в области подошвы и шейки.

В третьем и в последующих калибрах шейка имеет умерен­ ное обжатие по сравнению с деформацией остальных элементов профиля (рис. 120, з, и).

Фланцы подошвы получают дальнейшее утонение, которое со­ провождается сильным формоизменением крайних ячеек. При этом крайние ветви координатной сетки в области подошвы все более и более отклоняются от исходного положения.

Ячейки координатной сетки в области головки получают меньшее формоизменение, чем соответствующие ячейки, распо­ ложенные в области подошвы и шейки.

По координатной сетке готового рельса можно судить о сум­ марном формоизменении, происходящем в различных элементах рельсового профиля (рис. 120, к).

Размеры головки изменяются по ширине и высоте в соответ­ ствии с общей вытяжкой металлабез существенного формоиз­ менения ячеек, причем суммарное обжатие в направлении ши­ рины головки больше, чем по высоте.

Вследствие особенностей деформации головки необходимо стремиться к тому, чтобы при прокатке в тавровых калибрах она получала достаточную обработку по высоте (наряду с ин­ тенсивной обработкой металла в области подошвы).

Для получения рельсов хорошего качества как по механиче­ ским свойствам, так и по чистоте поверхности целесообразно при прокатке в рельсовых калибрах ограничивать уширение полосы.

В рассматриваемой калибровке рельсов Р-43 требовалось бы улучшить обработку металла в тавровых калибрах, а также ус­ ловия деформации в рельсовых калибрах.

7. Стойкость прокатных валков и качество рельсов

Стойкость прокатных валков, применяемых для производст­ ва рельсов, имеет большое значение как для получения точного профиля и хорошей поверхности рельсов, так и для снижения их. себестоимости.

Прокатка в тавровых калибрах с гребнями характеризуется значительной неравномерностью деформации металла и про­ скальзыванием поверхности некоторых элементов калибра по поверхности прокатываемой полосы. В результате тавровые ка­ либры изнашиваются неравномерно: максимальный износ полу­