Спосіб термічної обробки суцільнокатаних коліс

Способ термической обработки цельнокатаных колес, включающий их поэтапное охлаждение с температуры прокатки до 300-550°С, в том числе со скоростью 40-70°С/мин на первом этапе, нагрев до 820-860°С, закалку с этой температуры и отпуск отличающийся тем, что охлаждение с температуры прокатки на первом этапе ведут до 730810°С, после чего на втором этапе скорость охлаждения до 300-550°С устанавливают равной 1020°С/мин, затем непосредственно с этой температуры начинают нагрев под закалку. Изобретение относится к термообработке колес, преимущественно для железнодорожного транспорта, осуществляемой после их прокатки. Одним из важнейших элементов термической обработки цельнокатаных железнодорожных колес с точки зрения обеспечения им высокой эксплуатационной надежности является противофлокенная обработка. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ термической обработки цельнокатаных колес, включающий их поэтапное охлаждение после прокатки, повторный нагрев до 820-860°С и закалку с отпуском. Согласно этому способу колесо после прокатки охлаждают на рольганге с температуры 1050950°С до температуры 680-600°С со скоростью 4070°С/мин в течение 350-500 секунд. После этого его подают на охладительный конвейер, где оно охлаждается с 680-600°С до 550-300°С со скоростью 5-8°С/мин и загружается в печь противофлокенной обработки. На выходе из печи температура колес составляет 600-650°С, время прохождения в печи 3,25 ± 0,25 часа, последующее охлаждение на воздухе - до температуры цеха. Закалку колес ведут с отдельного нагрева до 820-860°С. Обработанные по этой технологии колеса из вакуумированной стали также не гарантированы от образования в их металле флокенов и, более часто, от проявлений водородного охрупчивания. В связи с этим задачей настоящего изобретения является разработка способа термической обработки цельнокатаных железнодорожных ко лес из вакуумированной стали, который при существенном сокращении длительности и энергоемкости обработки исключает возможность образования флокенов и водородного охрупчивания металла, и тем самым значительно повышает их эксплуатационную надежность. Согласно изобретению поставленная задача решается тем, что в способе термической обработки колес, включающем их поэтапное охлаждение с температуры прокатки до 300-550°С, в том числе со скоростью 40-70°С/мин на первом этапе, нагрев до 820-860°С, закалку с этой температуры и отпуск, охлаждение колес с температуры прокатки на первом этапе ведут до 730-810°С, после чего на втором этапе скорость охлаждения до 300550°С устанавливают равной 10-20°С/мин, затем непосредственно с этой температуры начинают нагрев под закалку. Параметры данного способа установлены экспериментально после многократных исследований. Способ заключается в следующем. Нагретые до 1240-1260°С заготовки, подвергают деформации на прессах усилием 2000, 5000, 10000 тонн, прокатном стане и калибруют на прессе усилием 3500 т. После этого с температуры 1050-950°С до 730-810°С колеса охлаждают со скоростью 4070°С/мин, после чего скорость охлаждения устанавливают равной 10-20°С/мин и доводят температуру колес до 300-550°С. С этой температуры начинают их нагрев под закалку до 820-860°С и производят закалку с отпуском. При этом граничное значение температуры охлаждения, равное 730°С, обусловлено для ко (24) 16.10.2000 (46) 16.10.2000, Бюл. №5, 2000р (72) Козловський Альфред Іванович, Узлов Іван Герасимович, Пахомов Генадій Юхимович, Миро шниченко Микола Григорович, Буряк Анатолій Вік торович, Слюсарь Михайло Іванович, Кузьмичев Михайло Васильович, Перков Олег Миколайович (73) Нижньодніпровський трубопрокатний завод (56) Технологическая инструкция ТИ 243-ІІ-02-90 Нижнеднепровского трубопрокатного завода им. К.Либкнехта «Производство цельнокатаных колес». О о N. 00 NСМ 27879 лесной стали с содержанием углерода от 0,45 до 0,65 % недопущением начала структурных превращений. При температуре выше 810°С еще активно идет процесс роста зерна, увеличение которого повышает флокенночувствительность стали. Скорости охлаждения 40-70°С/мин установлены экспериментально и соответствуют тем значениям, когда исключается деформация колес, т.е. искажение их профиля, и в то же время значительно подавляется рост зерна аустенита. Охлаждение со скоростью 10-20°С ограничено этими пределами с целью снижения температурных напряжений в период структурных превращений и возникающих в это время структурных напряжений, так как суммирование структурных и температурных напряжений опасно с точки зрения создания условий флокеннообразования. Нижний предел охлаждения на втором этапе, равный 300°С, обусловлен тем, что ниже его возможно образование флокенов. Если это охлаждение остановить при температуре выше 550°С, могут не завершиться структурные превращения аустенита, что неприемлемо для повторной аустенитизации под закалку колес. В промышленных условиях колесопрокатного цеха по данной технологии изготовили партию цельнокатаных вагонных колес диаметром 950 мм в количестве 185 штук. Для этих колес была вы плавлена и подвергнута вакуумированию сталь следующего химического состава: углерод - 0,56 % кремний - 0,34 % марганец - 0,76 % сера - 0,025 % фосфор - 0,022 % железо - остальное. Содержание водорода в жидкой стали 3,4 см3/100 г металла. Нагрев заготовок проводили в кольцевой печи до температуры 1250°С. После осадки заготовок на прессе усилием 2000 т, осадки в кольце и разгонки на прессе усилием 5000 т, формовки на прессе усилием 10000 т, прокатки колес на колесопрокатном стане и калибровки на прессе усилием 3500 т колеса имели температуру 980°С. С этой температуры колеса охлаждали до 780°С со скоростью 55-60°С/мин, по достижению температуры 780°С скорость охлаждения устанавливали равной 10-20°С/мин и таким образом охлаждали до 400 °С. Непосредственно с этой температуры колеса загружали в печь, где нагревали под закалку до 840°С. Закалку осуществляли без отклонений от существующей технологии. Исследования макроструктуры металла обода и диска колес, изготовленных по предлагаемому способу подтвердили отсутствие флокенов. Ударная вязкость металла составляла 4,8 кгсМ/см2. Эти обстоятельства обеспечивают повышенную эксплуатационную надежность колес. Кроме этого способ термообработки колес значительно упрощен, он существенно менее энергоемок, что соответствует решению поставленной задачи. ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044)254-42-30,295-61-97 Підписано до друку /g*» OV 2001 р. Формат 60x84 1/8. Обсяг ОсАЗ обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам. Ъ6Л УкрІНТЕІ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22