Установка для гартування рейок (варіанти)

1. Установка для гартування рейки (1) шляхом охолодження принаймні частини відповідного поперечного перерізу рейки по всій довжині рейки в охолоджувальному середовищі після її виготовлення, яка включає в себе засоби для поперечного переміщення (21) в межах рольганга (2), вирівнювальні засоби та маніпулятор (3) для переміщення рейки в установці, щонайменше один позиціонувальний засіб (4) з резервуаром або ванною (5), з охолоджувальним середовищем, а також холодильник (6), яка відрізняється тим, що маніпулятор (3) включає в себе множину однаково виконаних співвісних та однаково керованих затискних кліщів (30), які мають захоплювальні лапи (31, 31’), кожна з яких виконана з центрувальними частинами (312, 312’) для поздовжнього вирівнювання головки (12) рейки та захоплювальними частинами (311, 311’) для утримання підошви (11) рейки із забезпеченням прямолінійності рейки по всій довжині, що уможливлює точне введення рейки (1) у позиціонувальний засіб (4) та фіксування рейки у цьому засобі. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що рейка являє собою профільовану ходову рейку, яка має різні форми поперечного перерізу та довжину понад 50 м. 3. Установка за п. 1 або п. 2, яка відрізняється тим, що маніпулятор (3) має більш ніж двоє затискних кліщів (30) на кожні 10 м довжини рейки. 2 (19) 1 3 92954 4 в охолоджувальному середовищі після її виготовлення, яка включає в себе засоби для поперечного переміщення в межах рольганга (2), вирівнювальні засоби та маніпулятор (3) для переміщення рейки в установці, щонайменше один позиціонувальний засіб (4) з резервуаром або ванною (5) з охолоджувальним середовищем, а також холодильник (6), яка відрізняється тим, що вона включає в себе щонайменше два резервуари (5) з позиціонувальними засобами (4) з паралельними поздовжніми осями, розташованими на однаковій висоті, а глибина охолоджувального середовища (50) у резервуарі (5), яке може використовуватися для гартування рейки, перевищує висоту найвищого профілю рейки на щонайменше 10 %. 10. Установка за п. 9, яка відрізняється тим, що рейка являє собою профільовану ходову рейку, яка має різні форми поперечного перерізу та довжину понад 50 м. 11. Установка за п. 9 або п. 10, яка відрізняється тим, що у резервуарі (5) з боку дна виконано по щонайменше одному впускному отвору для охолоджувального середовища на кожні 1,5 м довжини резервуара, через які може контрольовано подаватися потік охолоджувального середовища, причому за варіантом, якому віддається перевага, у резервуарі (5) над впускними отворами для охолоджувального середовища на певній відстані та ізольовано від них розташована щонайменше одна перфорована або проникна для потоку пластина (51), та/або нижче за напрямом потоку охолоджувального середовища розташована пластина (52) із соплами або каналами. 12. Установка за одним з пп. 9-11, яка відрізняється тим, що у резервуарі та/або приєднаному до нього трубопроводі розташований засіб для відведення охолоджувального середовища, який може бути застосований для швидкого спорожнення резервуара (5). 13. Установка для гартування рейки (1) шляхом охолодження принаймні частини відповідного поперечного перерізу рейки по всій довжині рейки в охолоджувальному середовищі після її виготовлення, яка включає в себе засоби для поперечного переміщення в межах рольганга (2), вирівнювальні засоби та маніпулятор (3) для переміщення рейки в установці, щонайменше один позиціонувальний засіб (4) з резервуаром або ванною (5) з охолоджувальним середовищем, а також холодильник (6), яка відрізняється тим, що резервуар (5) та опори (41, 41’) і затискні елементи (42, 42’) для підошви (11) підвішеної рейки (1) всіх складових частин позиціонувального засобу (4) виконані з можливістю одночасного взаємного переміщення по вертикалі для занурення рейки в охолоджувальне середовище, причому відповідне положення утримання по вертикалі та час перебування у цьому положенні можуть регулюватися. 14. Установка за п. 13, яка відрізняється тим, що рейка являє собою профільовану ходову рейку, яка має різні форми поперечного перерізу та довжину понад 50 м. 15. Установка за п. 13 або п. 14, яка відрізняється тим, що опори (41, 41’) і затискні елементи (42, 42’) для підошви (11) підвішеної рейки (1) всіх складових частин позиціонувального засобу (4) виконані з можливістю одночасного встановлення положення по горизонталі в напрямі поперек резервуара. [001] Цей винахід стосується установки для гартування рейок, зокрема, профільованих ходових рейок, які мають різні форми поперечного перерізу та довжину понад 50 м, шляхом охолодження принаймні частини відповідного поперечного перерізу рейки по всій довжині рейки в охолоджувальному середовищі, причому згадана установка включає в себе засоби для поперечного переміщення в межах рольганга, вирівнювальні засоби та маніпулятор для переміщення рейки в установці, щонайменше один позиціонувальний засіб із резервуаром або ванною з охолоджувальним середовищем, а також холодильник. [002] Рейки з вуглецевих, а у певних випадках з низьколегованих сталей, які після прокатування переміщують на холодильник для охолодження, завжди мають перлітну структуру, яка надає матеріалу відповідні механічні властивості. З метою зменшення зношування рейок, зокрема, при високих навантаженнях на вісь та при високих швидкостях потягів, а також на закругленнях малого радіусу, згідно із сучасним станом техніки шляхом спеціальної термічної обробки структуру рейок змінюють так, щоб принаймні головка рейки, яка витримує найбільші навантаження, набувала ви сокої твердості, високої зносостійкості та незначної схильності до тріщиноутворення, тобто рейка у рейковій колії набувала покращених експлуатаційних властивостей. [003] Установка для гартування рейок шляхом охолодження рейки з метою цільового утворення певної структури металу може бути розрахована на проходження рейки через розбризкувальний пристрій для охолодження або на занурення в охолоджувальне середовище. [004] Розбризкувальні охолоджувальні установки прохідного типу для гартування рейок, як правило, мають просту конструкцію, але їх вадою є потреба у значній виробничій площі, значні виробничі витрати, а також неможливість ефективного запобігання небажаним коливанням якості рейок у процесі виробництва. Крім того, в розбризкувальній охолоджувальній установці прохідного типу часто неможливо досягти необхідної точності регулювання охолодження при гартуванні рейок різних профілів, наприклад, гострякових рейок, жолобчастих рейок, віньйолівських рейок тощо, причому в певних випадках викривлення при охолодженні окремих ділянок поперечного перерізу при проходженні через установку призводить до 5 нерівномірного розподілу охолоджувального середовища, а отже до коливань твердості матеріалу по довжині рейки. [005] Вже було запропоновано при виконанні поліпшення (тобто термічної обробки, яка полягає у загартуванні та високому відпуску) рейок розбризкувальним способом тримати рейки нерухомими або тільки періодично переміщувати їх на незначну відстань, причому перевага віддається переміщенню на відстань, яка відповідає довжині розбризкувального пристрою. [006] Крім того, відомою є установка для термічного поліпшення рейок та/або ділянок поперечного перерізу рейок, яка має один або декілька резервуарів для їх занурення. [007] Відповідно до AT 410 549 В було запропоновано при послідовному виготовленні загартованих рейок при високій продуктивності прокатування встановлювати щонайменше два пристрої для рідинного охолодження, розташовані паралельно вирівнювальному засобу, та застосовувати засіб для поперечного переміщення з опорною поверхнею для прокатуваного матеріалу між роликами рольганга для уможливлення переміщення рейки з рольганга до маніпуляторів охолоджувального пристрою та подальшого переміщення в зону опорної поверхні холодильника. Таким чином можна досягти підвищення продуктивності установки для поліпшення металу, тобто кількості оброблюваних за одиницю часу рейок. Однак при застосуванні активного вирівнювального засобу приймання рейок із прокатного стана, вирівнювання та повертання рейки на рольгангу утруднені. [008] Цей винахід спрямований на усунення згаданих вад, і його метою є створення високопродуктивної та надійної установки вищезгаданого типу для гартування рейок, зокрема, профільованих ходових рейок, яка уможливлює економічно ефективне виготовлення високоякісних рейок. [009] Зокрема, установка, призначена для досягнення вищезазначеної мети, повинна включати в себе: [010] - маніпулятор для безперешкодного швидкого переміщення рейок, що виходять із прокатного стана, який уможливлює поздовжнє вирівнювання рейок, а також точне введення у позиціонувальний засіб та/або перекладання на передавальний засіб та/або на холодильник; [011] - позиціонувальний засіб для закріплення без перекосів та/або [012] - гартувальне середовище, яке може вміщуватись у позиціонувальний засіб, а також [013] - засіб керування, за допомогою якого можуть бути узгоджені дії складових частин установки для циклічного занурення головки рейки, та/або інших ділянок поперечного перерізу, та/або усієї поверхні рейки у процесі їх охолодження. [014] Вищезгадана мета досягається, якщо у вищеописаній установці маніпулятор включає в себе затискні кліщі, які мають захоплювальні лапи, кожна з яких виконана з центрувальними частинами для поздовжнього вирівнювання головки рейки та захоплювальними частинами для утримання підошви рейки із забезпеченням прямолінійності рейки по всій довжині, що уможливлює точне вве 92954 6 дення рейки у позиціонувальний засіб та фіксування рейки у цьому засобі. [015] Переваги, які досягаються при застосуванні маніпулятора за цим винаходом, полягають по суті в тому, що його співвісні затискні кліщі мають захоплювальні лапи з центрувальними частинами та захоплювальними частинами, так що рейка безпосередньо після проходження між останніми прокатними валками та переміщення на рольганг при температурі прокатування, тобто у ковкому або високопластичному стані матеріалу, при замиканні затискних кліщів спочатку вирівнюється в поздовжньому напрямі головка рейки, після чого здійснюється утримання підошви рейки із забезпеченням прямолінійності рейки по всій довжині, причому рейки після повороту навколо осі завжди вводяться у позиціонувальний засіб або вкладаються на холодильник в однаковому положенні. Такий спосіб введення рейки у позиціонувальний пристрій шляхом підвішування головкою вниз із горизонтально вирівняною підошвою рейки має перевагу, яка полягає в тому, що положення підошви рейки є завжди однаковим, і це незмінне положення може забезпечуватися також при несиметричних профілях поперечного перерізу. [016] При цьому затискні кліщі виконані з можливістю одночасного повертання в однаковому напрямі навколо спільної осі принаймні на однаковий кут із метою переведення рейок із різних положень, в яких рейки знаходяться на рольгангу, наприклад, із лежачого положення, вирівнювання головок рейок, утримання їх із забезпеченням прямолінійності рейки по всій довжині та точного введення у позиціонувальний засіб шляхом повертання навколо осі. [017] Перевага при цьому полягає в тому, що у процесі виведення рейок із позиціонувального засобу поворотні затискні кліщі уможливлюють укладання рейок на передавальний пристрій та/або на холодильник в бажаному положенні поперечного перерізу. [018] Якщо маніпулятор обладнаний більше ніж двома затискними кліщами на кожні 10 м довжини резервуара, то переміщення вирівняних рейок можна здійснювати швидше та переважно з більш високою точністю. [019] Як з функціонально-технічної точки зору, так і з міркувань забезпечення вирівнювання та захоплювання бажано, щоб кожні затискні кліщі мали захоплювальні лапи, які можуть переміщуватися або встановлюватися в однаковому положенні. [020] Якщо відповідно до варіанта, якому віддається перевага, маніпулятор та пов'язаний з ним засіб для переміщення виконані з можливістю поперечного переміщення над рольгангом на висоті, яка перевищує максимальну висоту рейки, причому захоплювальні лапи затискних кліщів можуть опускатися у вертикальному напрямку для часткового входження між роликами рольганга для захоплення рейок, то уможливлюється безперешкодне переміщення на кінцеву зону рольганга рейок, які виходять із прокатного стану, при одночасному переміщенні рейок у гартувальну установку, що забезпечує досягнення високої універсальності та 7 продуктивності установки. [021] В установці для гартування рейок вищезазначеного типу за цим винаходом ця мета досягається також тим, що позиціонувальний засіб обладнаний множиною розташованих вздовж однієї прямої в горизонтальному напрямку тримачів з опорами для підошви підвішеної рейки, причому підошва рейки може фіксуватися на опорах рознімними затискними елементами або притискачами, які запобігають горизонтальному переміщенню рейки в осьовому напрямі. [022] Переваги, які досягаються при застосуванні позиціонувального засобу за цим винаходом, полягають по суті в тому, що цей засіб включає в себе тримачі, змонтовані співвісно в горизонтальному напрямку з високою точністю, причому кожний тримач обладнаний двома опорами та двома притискачами. Це уможливлює установлення рейки, яка вирівняна в поздовжньому напрямі за допомогою маніпулятора при температурі прокатування та має аустенітну структуру, в певному бажаному положенні у тримачах, кожний з яких має дві опори для підошви рейки, фіксування двома затискними елементами, які запобігають зсуванню та викривленню рейки, причому це фіксування здійснюється з високою точністю навіть при впливі значних зусиль, які виникають, наприклад, під час фази охолодження головки рейки. Тримачі та притискачі або затискні елементи для підошви рейки розташовані вздовж позиціонувального засобу в однакових положеннях, так що переважно при фіксуванні рейки не виникають згинальні моменти. [023] Вважається доцільним, щоб рейка з обох боків нерухомо утримувалася опорами та рознімними затискними елементами для підошви рейки одної складової частини позиціонувального засобу, а опори та елементи інших складових частин цього засобу уможливлювали певне переміщення рейки у поздовжньому напрямі. Це забезпечує стабілізацію бажаного положення поперечного перерізу рейки під час охолодження або термічної обробки рейки, при цьому укорочування, зумовлене стисненням матеріалу, завдяки згаданому переміщенню відбувається без пошкодження поверхні. [024] В установці для гартування рейок за незалежним пунктом формули винаходу вищезгадана мета досягається також за рахунок того, що установка включає в себе щонайменше два резервуари з позиціонувальними засобами з паралельними поздовжніми осями, розташованими на однаковій висоті, а глибина охолоджувального середовища у резервуарі, яке може використовуватися для гартування рейок, перевищує висоту найвищого профілю рейки на щонайменше 10%. [025] Переваги цієї відмінності винаходу ґрунтуються головним чином на високій продуктивності та, зокрема, універсальності гартувальної установки, які досягаються завдяки наявності двох резервуарів із паралельними поздовжніми осями, та на можливості універсального застосування установки для послідовного охолодження рейки по всьому периметру її перерізу та/або охолодження ділянок поперечного перерізу рейки, наприклад, виключно 92954 8 головки або робочої поверхні рейки, в охолоджувальному середовищі, яка досягається завдяки можливості регулювання позиціонувального засобу. Застосування установки за цим винаходом уможливлює також використання кількох параметрів занурення рейки в охолоджувальне середовище при її гартуванні, а отже й досягнення бажаного розподілу структури по поперечному перерізу рейки. [026] Відповідно до варіанта здійснення винаходу, якому віддається перевага, у резервуарі з боку дна виконано по щонайменше одному впускному отвору для охолоджувального середовища на кожні 1,5 м довжини резервуара, через які може подаватися регульований потік охолоджувального середовища, причому за варіантом, якому віддається перевага, у резервуарі над впускними отворами для охолоджувального середовища на певній відстані та ізольовано від них розташована щонайменше одна перфорована або проникна для потоку пластина, та/або нижче за напрямом потоку охолоджувального середовища розташована пластина з соплами або каналами. [027] Ці заходи за цим винаходом уможливлюють підтримання постійної локальної інтенсивності охолодження поверхневих ділянок поперечного перерізу рейки охолоджувальним середовищем, завдяки чому може досягатися бажана постійна висока якість при виготовленні гартованих рейок. [028] Якщо відповідно до одного варіанта здійснення винаходу у резервуарі та/або приєднаному до нього трубопроводі розташований засіб для відведення охолоджувального середовища, який може бути застосований для швидкого спорожнення резервуара, то, наприклад, у випадку несправності можна за найкоротший можливий час видалити охолоджувальне середовище з резервуара, при цьому гартування рейок припиняється. Це припинення гартування забезпечує захист установки та полегшує видалення рейки, яка затримується у резервуарі при пошкодженні опор. [029] Вищезазначена мета винаходу, яка полягає у створенні нової установки для гартування рейок, яка забезпечує ефективне локальне охолодження із різною інтенсивністю по поперечному перерізу рейки, досягається також тим, що резервуар та опори і рознімні затискні елементи для підошви підвішеної рейки всіх складових частин позиціонувального засобу виконані з можливістю одночасного взаємного переміщення по вертикалі для занурення рейки в охолоджувальне середовище, причому відповідне положення утримання по вертикалі та час перебування у цьому положенні можуть регулюватися. [030] Перевагою винаходу є можливість досягнення бажаної структури та створення структурних ділянок із різною мікроструктурою по поперечному перерізу рейок, що уможливлює виготовлення таких рейок із бажаними властивостями, необхідними для особливих умов навантаження. [031] 3 метою оптимізації твердості головок рейок, які мають різний поперечний переріз, та розподілу механічних характеристик матеріалу по поперечному перерізу опори і рознімні затискні 9 елементи для підошви підвішеної рейки позиціонувального засобу можуть бути виконані з можливістю одночасного переміщення по горизонталі в напрямі поперек резервуара. [032] Винахід пояснено нижче більш детально з посиланням на фігури, що додаються, які ілюструють лише один спосіб здійснення винаходу, причому для пояснень у тексті нижче подано перелік позначень, використаних на фігурах. [033] На Фіг.1 показана установка для гартування рейок у розрізі, перпендикулярному до поздовжньої осі рейки. [034] На Фіг.2 показана рейка у затискних кліщах маніпулятор. [035] На Фіг.3 показаний позиціонувальний засіб та резервуар у розрізі, перпендикулярному до поздовжньої осі рейки. [036] На Фіг.4 показані поперечні перерізи різних типів рейок. [037] Для полегшення розгляду функціональних елементів установки нижче подано перелік цифрових позначень: 1 Рейка 11 Підошва рейки 12 Головка рейки 1Z Гострякова рейка 1R Жолобчаста рейка 1V Віньйолівська (широкопідошовна) рейка у Середня вісь підошви х Середня вісь головки А Зміщення осей Н Висота рейки 2 Рольганг 21 Засіб для поперечного переміщення 3 Маніпулятор 30 Затискні кліщі 31, 31' Захоплювальні лапи 311, 311' Захоплювальні частини 312, 312' Центрувальні частини 4 Позиціонувальний засіб 40,40' Тримачі 41, 41' Опори 42, 42' Затискні елементи 5 Резервуар (ванна) 50 Охолоджувальне середовище 51 Проникна для потоку пластина 52 Пластина із соплами 53 Пристрій для регулювання потоку охолоджувального середовища 54 Впускний отвір для охолоджувального середовища 6 Холодильник 61 Передавальний засіб [038] На Фіг.1 показано у поперечному розрізі один із варіантів здійснення винаходу. Рейка 1 після проходження через калібр між останніми прокатними валками (не показаний на фігурі) переміщається на рольганг 2 та займає певне положення на ньому за допомогою засобу 21 для поперечного переміщення. [039] 3 певного положення на рольгангу 2 рейка 1 приймається за допомогою маніпулятора 3, який має множину затискних кліщів 30, розподілених по довжині рейки 1, із захоплювальними лапами 31, 31', як показано на Фіг.2. Кожна із захоплю 92954 10 вальних лап 31, 31' має центрувальні частини 312, 312' для поздовжнього вирівнювання головки 12 рейки та захоплювальні частини 311, 311' для утримання у підвішеному положенні підошви 11 рейки, причому відстань від бокових поверхонь підошви 11 рейки до захоплювальних лап 31, 31' збільшена для уможливлення центрування осей головок рейок різних профілів, показаних на Фіг.4, за допомогою центрувальних частин 312, 312' затискних кліщів 30. [040] Зображений на Фіг.1 маніпулятор 3 за цим винаходом виконаний так, щоб він захоплював рейку 1, яка знаходиться в лежачому положенні на рольгангу 2, за допомогою множини затискних кліщів 30, розподілених по довжині рейки, надавав рейці необхідного положення та вирівнював її в поздовжньому напрямі шляхом утримування за допомогою захоплювальних лап 31, 31'. Кліщі 30 виконані з можливістю спільного переміщення за допомогою механічних частин при одночасному фіксуванні центрувальних частин 312, 312' перпендикулярно осі рейки у вертикальному та горизонтальному напрямах, а також із поворотом навколо осі, так що рейка, яка лежить на боці, знімається з рольганга 2, вирівнюється по осі, повертається у підвішене положення з горизонтальною поверхнею підошви і вкладається на опори 41, 41' позиціонувального засобу 4, як показано на Фіг.3. [041] Аналогічним чином, як показано на Фіг.1, рейка 1, 1' знімається з рольганга 2 або виймається з позиціонувального засобу 4 і вкладається на холодильник 6 або на передавальний засіб 61. [042] Позиціонувальний засіб 4 за цим винаходом показаний на Фіг.3. Засіб має розподілені по довжині рейки 1 тримачі 40, 40' з опорами 41, 41', на які вкладається вирівняна по осі рейка 1. Затискні елементи 42, 42' встановлюють в напрямі до опор 41, 41' на кінцях полиці підошви 11 рейки. У процесі гартування рейки 1 позиціонувальний засіб 4 працює спільно з резервуаром 5 з охолоджувальним середовищем 50. [043] Згідно із цим винаходом, як показано на Фіг.1, установка включає в себе щонайменше два резервуари 5 з охолоджувальним середовищем 50, розташовані паралельно один одному та рознесені на певну відстань один від одного, причому частина охолоджувального середовища 50 у резервуарі 5, яка може використовуватися для гартування рейки 1, має глибину, яка перевищує максимальну висоту рейки, що уможливлює повне занурення рейки в охолоджувальне середовище 50. [044] Як показано на Фіг.3, у резервуарі 5 збоку дна розташований впускний отвір 54 для охолоджувального середовища з пристроєм 53 для регулювання потоку охолоджувального середовища, причому для забезпечення рівномірного розподілу швидкості потоку охолоджувального середовища 50 при обтіканні ним рейки 1 по всій довжині резервуара 5 у напрямі занурення рейки 1 застосовані проникні для потоку пластини 51 та/або пластини 52 із соплами. [045] Позиціонувальний засіб 4 для рейок 1, як вказано вище, взаємодіє з резервуаром 5 з охоло 11 джувальним середовищем 50, і згадані пристрої за допомогою засобів керування (не показаних на фігурах) можуть переміщатися один відносно одного та позиціонуватися принаймні у позиціях "занурення ділянок поперечного перерізу", та/або "гартування головки", та/або "гартування занурюванням усієї рейки" протягом певних періодів часу. [046] Профілі рейок 1, наприклад, гострякової рейки 1Z, жолобчастої рейки 1R, відмінні від профілю віньйолівської рейки 1V, як показано на Фіг.4, 92954 12 можуть мати певні зміщення АZ, AR між віссю x головки та віссю у підошви. З метою забезпечення центрального розташування основної маси головки 12 рейки у резервуарі 5 при її обтіканні охолоджувальним середовищем 50 незалежно від профілю рейки, передбачено можливість горизонтального паралельного осі позиціонування, яке відповідає зміщенням АZ, AR позиціонувального засобу 4 та резервуара 5. 13 92954 14 15 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 92954 Підписне 16 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601