книги из ГПНТБ / Полухин П.И. Прокатка и термическая обработка железнодорожных рельсов
.pdfСТОЙКОСТЬ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ И КАЧЕСТВО РЕЛЬСОВ |
•211 |
Перед началом закалки валок равномерно разогревают до 60—80°. При Закалке температура нагреваемого участка метал ла должна быть 1000—1050°. Охлаждают нагретый участок по
верхности валка |
водой при помощи подводящих трубок. Закал- |
||
-кой стремятся |
получить твердость |
в |
пределах 500—600 НВ, |
а глубину закаленного слоя 3,5—5 |
мм |
(включая переходный |
|
слой). |
|
|
|
После закалки применяют низкий отпуск (150—200°), кото рый необходим для снятия внутренних напряжений, получаю щихся после закалки.
До переточки валков' производят высокий отпуск (550— 600°) для обеспечения возможности обточки закаленных участ ков.
Очень эффективным средством для повышения' стойкости валков является наплавка их металлом, имеющим большую стойкость против износа. Опытом установлено, что наиболее подходящей для рабочего слоя „валков является сталь марки ЗХ2В8, обычно применяемая для пресс-форм и для тяжелонагруженных штампов горячей штамповки. Институтом электро сварки им. акад. Е. О. Патона АН УССР разработана техноло гия автоматической наплавки прокатных валков.
Схема процесса автоматической наплавки под флщсом пред ставлена на рис. 124. Дуга 1 расплавляет флюс 2, основной ме талл 3 и электродную проволоку 4. После кристаллизации жидкой ванночки 5 образуется наплавленный металл 6, покры тый шлаковой коркой 7, которая легко удаляется. Нерасплав ленный флюс собирается и возвращается в бункер.
Легирование наплавленного металла производится при по мощи «порошковой» электродной проволоки.
Расплавляясь в дуге, порошковая проволока образует одно родный жидкий сплав, состав которого определяется составом сердечника. Не представляет затруднения получение любого сплава на основе железа, содержащего до 30% легирующих примесей.
В процессе наплавки весьма важно предупредить появление пор, так как малейший дефект на рабочей поверхности валка отпечатывается на прокатываемой полосе. Порошковая прово лока позволяет использовать очень радикальное средство для предупреждения пор — введение в зону дуги фторсиликатов, на пример, фторсиликата натрия. Эта примесь позволила произво дить наплавку высоколегированной ■стали без появления пор.
Для предупреждения трещин на наплавленной поверхности необходимо предварительно прогревать валок по всему сечению. Оптимальная температура подогрева равна 370°.
Большое значение для получения качественного наплавлен ного слоя имеет выбор соответствующего флюса. Для наплавки
14*
Й12 ОСНОВЫ КАЛИБРОВКИ РЕЛЬСОВ
высоколегированных сталей применяются флюсы марок'АН-20
иАН-30.
•- Для наплавки валков применяется постоянный сварочный
-ток. Режим наплавки зависит от типа и размеров наплавляемо го валка. Наплавка производится в 4—5 слоев. При наплавке стали марки ЗХ2В8 с предварительным подогревом наплавлен ный металл приобретает структуру высоколегированноготвер дого, раствора с дисперсными карбидными частицами.
Рис. 124. Схема процесса автоматической наплавки под флюсом
По окончании наплавки производится повторный нагрев длй выравнивания температуры валка, после чего следует охлаж дение да воздухе. Твердость наплавленного металла получается в пределах 430—500 НВ.
Наиболее целесообразным является индукционный нагрев валков током промышленной частоты как перед наплавкой,- так и после нее.
!. Существует несколько типов установок для производства наплавки валков. Наилучшим является универсальный вальценацлавочный станок, пригодный для наплавки как гладких, так И: ручьевых валков любой формы (рис. 125). При установке вал ка на станок и съеме со станка наплавочный аппарат вместе с бункером для флюса и кронштейном, на котором он закреплен, отводится в сторону. Валок устанавливается в центрах перед ней и задней бабок, укрепленных на поворотной траверсе. Ва лок может перемещаться вдоль траверсы. Последняя крепится к.,суппорту и может перемещаться по вертикали. Эти устано вочные движения нужны для совмещения центра кривизны ка-
ГЛАВА V
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА РЕЛЬСОВ
1. Нагрев слитков рельсовой стали
Слитки рельсовой стали поступают в прокатный цех в горячем состоянии и нагрев их до заданной температуры осущест вляется в нагревательных колодцах. Чем выше температура слитков перед всадом их в колодцы, тем меньше времени тре буется для нагрева. Однако всад слитков в колодцы можно про изводить только после определенной выдержки их. При недо статочной выдержке в изложницах и колодцах слитки могут поступить для прокатки с незатвердевшей сердцевиной («сы рые» слитки). Рельсы, .прокатанные из таких слитков, будут об
ладать несколько пониженными механическими свойствами. Оптимальная температура при всаде слитков в нагреватель
ные колодцы находится в пределах 800—850°. Практически на некоторых заводах всад рельсовых слитков в колодцы произво дится при более низкой температуре из-за различных задержек; это снижает качество рельсов и производительность станов.
На передовых отечественных заводах организована четкая подача слитков к нагревательным колодцам по строго регла ментированному графику, что обеспечивает устойчивую и до статочно высокую их температуру (около 850°). Благодаря это му достигнуто сокращение продолжительности нагрева слитков, расхода топлива и угара металла, а также повышение качества рельсов.
Для нанрева слитков применяют колодцы двух типов: (реге неративные и рекуперативные.
На рис. 126 представлен разрез камеры многоместных нагре вательных колодцев регенеративного типа. Обычно каждая группа колодцев состоит из четырех камер, вмещающих по 6— 8 слитков каждая. Камера представляет собой отдельный нагре вательный агрегат, имеющий регенераторы для подогрева газа и воздуха. Колодцы отапливают доменным газом или смесью доменного и коксовального газов.
Существенным недостатком этих колодцев является неоди наковое расположение слитков по отношению к потоку тепла, а
Рис. 126. Нагревательные |
регенеративные |
колодцы: |
||
1 — воздушный регенератор; |
2 |
— |
газовый |
регенератор; |
3 — электрокары с подъемной платформой для вывозки коробов |
со |
шлаком; |
4 — помещение контрольно-измерительной |
|
аппаратуры; 5 — помещение электропусковой аппаратуры; |
6 — дымовой клапан; 7 — место установки импульсной термо |
|||
пары; S — перекидные газовоздушные клапаны
216 . ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА РЕЛЬСОВ
следовательно, и. неодинаковый нагрев их. При этом возможно оллавЛение поверхности крайних слитков, а иногда и пережог их, 1 На новых металлургических заводах преимущественно стро ят рекуперативные колодцы (рис. 127), имеющие ряд преиму ществ по сравнению с регенеративными. В этих колодцах го релки расположены в центре подины. При сгорании газа про дукты горения, ударяясь о крышку камеры, растекаются по ее поверхности и омывают, стены й слитки сверху вниз. После это го они проходят через керамические рекуператоры, расположен ные с обеих сторон каждой камеры. Группа рекуперативных колодцев состоит из двух камер емкостью 10—20 слитков. В со временных рекуперативных колодцах подогревается не только воздух, но и газ, что позволило в качестве топлива применять доменный газ. В этих колодцах достигается большая равномер ность нагрева слитков и весьма редки случаи оплавления и пе режога металла.
Работа колодцев и процесс нагрева слитков в них полностью автоматизированы.
При 'нагреве слитков в колодцах стремятся получить равно мерный прогрев металла как по сечению, так и по высоте слит ка, уменьшить угар 'металла иобезуглероживание поверхностных слоев, не допустить обнажения подкорковых пузырей. В на чальный период нагрева достигается повышение температуры поверхности слитка до заданной; в следующем периоде происхо дит выравнивание температуры по сечению слитка при поддер жании постоянной температуры его поверхности.
Увеличение времени пребывания слитков в колодцах вслед ствие различных задержек в работе стана приводит к обнаже нию подкорковых пузырей и окислению имеющихся на поверх ности дефектов (трещин, волосовин и т. п.), а также к перегре ву и пережогу металла.
При холодном всаде слитков в горячие камеры колодцев и быстром нагреве возможно образование внутренних трещин в
слитке вследствие |
неодновременного расширения наружных |
и внутренних слоев |
металла. |
Темпе*ратура слитков в период нагрева достигает 1300°, а в период томления и перед выдачей из колодца составляет 1280— 1290°. Обычно режим нагрева слитков рельсовой стали зависит от размеров слитков и их температуры при всаде.
Минимальное время нагрева (включая продолжительность томления в течение 30 мин.) обычно составляет:.
Температура всада, °С |
Время нагрева |
|
час.—мнн. |
||
|
900 |
2—30 |
|
850 |
2— |
50 |
800 |
3— |
10 |
Рис. 127. Нагревательные рекуперативные колодцы с, центральным отоплением:
1 — крышечный кран; 2 *- газовый металлический |
рекуператор;' 3 — горелка; |
4 — шлаковый коридор; |
5 — дымовой клапан; |
|
6 — место установки импульсной термопары; 7 — помещение контрольно-измерительной |
аппаратуры; |
8 — воздушные холо |
||
дильники для .защиты рекуператоров |
и горелочного отверстия |
от шлака; |
9 — шлаковая |
летка |
218 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА РЕЛЬСОВ
750 ............................................... |
3—40 |
700 ........................................... ... |
4—00 |
2. Прокатка на блюминге и рельсобалочном стане
Нагретые слитки рельсовой стали прокатывают на блюмин гах 1000—1150. На разных заводах прокатывают блюмы раз личного поперечного сечения: для современных рельсобалочных станов, оборудованных обжимной клетью 900, применяют блю мы крупного сечения (320X330 мм и др.), а для старых рельсо балочных станов'— меньшего сечения. Рельсовые слитки также
'Рис. 128. Калибровка валков блюминга
имеют различный вес и размеры. Поэтому число проходов, не обходимое для прокатки слитка в блюм заданного размера, бу дет различно.
На современных блюмингах слиток прямоугольного сечения
весом 7 г |
прокатывают |
в блюм сечением |
320 |
X 330 мм |
за |
||
11 проходов.- Прокатка |
осуществляется |
в |
валках, |
имеющих |
|||
ящичные |
калибры (рис. |
128). Режим |
обжатий |
|
приведен |
в |
|
табл. 33. В первом калибре слиток прокатывается с обжатия ми, не превышающими 70 мм за каждый проход (их четыре). Затем полосу кантуют и обжимают во втором калибре с кан* товкой после восьмого прохода; обжатие при этом составляет 70—90 мм за проход. После десятого прохода полосу снова кан туют и передают в третий калибр, где последний проход осу ществляется с обжатием 120 мм.
На других заводах прокатка слитков рельсовой стали про текает с менее интенсивными обжатиями и за большее число проходов.
ПРОКАТКА на б л ю м и н г е и р е л ь с о б а л о ч н о м с та н е |
219 |
Слитки бессемеровской Стали прокатывают обычно с мень шими обжатиями, чем слитки мартеновской стали во избежание образования трещин в металле.
Под воздействием больших давлений, возникающих при про катке слитков, происходит уплотнение литого металла, раздроб
ление грубой |
кристаллической структуры и сваривание |
внут |
ренних пустот |
и пузырей. Поверхностные дефекты слитка |
(мел |
кие трещины, |
надрывы,, обнажившиеся пузыри и т. п.) |
могут |
свариваться, раскатываться или удаляться вместе с окалиной в процессе прокатки.
В то же время необходимо следить за тем, чтобы при про катке не возникали заусенцы, закаты и другие пороки, связан ные с неправильной настройкой валков.
Температура начала прокатки слитков равна примерно 1150—1170° (измеряется после второго прохода), а температура конца прокатки блюмов 1050—1140°.
Прокатанная на блюминге полоса разрезается на ножницах на заданные длины; при этом происходит удаление головной и донной частей полосы, имеющих загрязненный металл. Голов ная часть полосы составляет 14—16% веса слитка, а донная часть 1—2%. Недостаточная обрезь головного конца приводит к появлению брака по расслою и неудовлетворительной макро структуре !в тех рельсах, которые получены из 'металла, близко го к головной части слитка.
На заводах, которые изготавливают рельсы длиной 12,5 м размеры блюма устанавливают с таким расчетом, чтобы можно было из него получить 4—5 рельсов с учетом необходимой обрези переднего и заднего концов полосы. При производстве рельсов длиной 25 м размеры блюмов рассчитывают на получе ние двух рельсов указанной длины.
Обычно вес рельсовых блюмов колеблется от 2 до 3,4 т, а длина их— от 4,5 до 6 м. Эти блюмы прокатывают из слитков рельсовой стали весом от 6 до 9 т.
Раньше рельсы прокатывали из блюмов без промежуточного нагрева. На современных рельсобалочных станах применяют промежуточный нагрев блюмов в печах, установленных между блюмингом и рельсобалочным станом.
Промежуточный нагрев блюмов позволяет выдерживать ус тойчивый температурный режим как в начале, так и в конце прокатки, что положительно сказывается на точности профиля и механических свойствах готовых рельсов. Кроме того, проме жуточный нагрев способствует выгоранию мелких дефектов, имеющихся на поверхности блюмов, снижает расход энергии на прокатку и уменьшает износ валков.
Дополнительные затраты, связанные с сооружением нагре вательных печей, расходом топлива и увеличением угара метал-
220 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА РЕЛБСОВ
ла, вполне окупаются повышением качества и выходом первых
сортов рельсов, а |
также |
увеличением |
производительности |
станов. |
блюмов |
. |
регенеративных ка |
Нагрев горячих |
производят в |
мерных печах. Эти печи располагаются по обе стороны рольган га, идущего от блюминга ж рельс обалонному стану. Загрузка блюмов в печи и выдача из них осуществляются при помо
щи специальных машин |
кранового типа, называемых шаржир- |
|
ными. |
|
, . |
Топливом печей служит смесь доменного и коксовального, |
||
газов |
с теплотворной |
способностью 1250 ккал/м3; в регенера |
торах |
подогреваются воздух и газ. |
|
Для нагрева блюмов, применяют также методичеокие трех зонные печи с подогревом воздуха в рекуператорах (рис. 129). Эти печи обеспечивают более качественный нагрев блюмов и вследствие этого им отдается предпочтение при строительстве новых станов. В качестве топлива используют смесь доменного
и коксовального газа с теплотворной способностью |
1800— |
2000 ккал/м3. |
порядке:' |
■Горячие блюмы загружают в печи в следующем |
впервую печь только хвостовые, во вторую только головные, а
втретрю, чередуя головные и хвостовые. Такой порядок загруз ки позволяет избежать перепутывания плавок рельсовой стали,
атакже хвостовых и головных блюмов. Выдачу блюмов из пе чей производят таким образом, чтобы к стану поступали пооче редно три блюма головных, три блюма хвостовых и т. д.
Горячие блюмы при загрузке в нагревательные печи обычно имеют температуру около 900—1000°, а при выдаче их из печи
1140—1160°.
Если блюмы холодные, то сначала загружают во все печи головные, а затем хвостовые. Осуществить это легко, так как на 'складе головные и хвостовые блюмы 'сложены в разных штабелях. После нагрева блюмов сначала выдают из печей го ловные, а затем хвостовые.
Поступающие на склад блюмы в случае остановки рельсо балочного стана охлаждаются, а затем их осматривают и зачи щают поверхностные дефекты.
Современные рельсобалочные станы имеют в составе как клети дуо, так и клети трио, расположенные в две или три ли нии (рис. 130).
Стан, представленный на рис. 130, а имеет широкое распро странение; выделение чистовой клети в самостоятельную линию (рис. 130, б) затрудняет обслуживание стана вследствие боль шого расстояния между линиями, удлиняет здание цеха, услож няет передачу раската из первой клети трио во вторую.
В современных рельсобалочных станах дуо-реверсивная чер-