www.tnu.in.ua

Реферат - Рельсы и шпалы

Верхнее строение пути — рельсы, скрепления, соединяющие рельсы между собой и с основанием, шпалы, балластный слой — представляет собой инженерное сооружение, все элементы которого взаимосвязаны. Изменение в условиях работы одного из них сразу же отражается на всех остальных элементах. Наиболее ответственным элементом верхнего строения пути является рельс, который первым принимает динамические нагрузки от колес подвижного состава.

Как отмечалось, железным дорогам предшествовали колейные дороги, по рельсам которых катились вагонетки (такое решение применялось в основном на угольно-рудных предприятиях). Однако рельс в нашем сегодняшнем понимании — двутавровая балка, верхняя полка которой приспособлена длявзаимодействия с колесами подвижного состава, — на дорогах тех лет отсутствовал. Колеса катились либо по деревянным направляющим, покрытым металлическими полосами, либо по направляющим (и одновременно несущим) металлическим уголкам, прикрепленным, как правило, к деревянным лежням или поперечинам. Такое решение не могло устраивать даже паровые железные дороги, так как с появлением паровозов резко повысились нагрузки от колес, а скорости (уже у первых локомотивов) достигали 50 км/ч и более.

Учитывая высокие динамические нагрузки от колес подвижного состава и необходимость работы на изгиб, все варианты рельсов в той или иной степени по профилю приближались к форме двутавровой балки. Как известно, такое очертание профиля рельса позволяет иметь наибольший момент инерции, а отсюда наименьшие кромочные напряжения. Распространение получили две конструкции рельсов — двухголовый и широкоподошвенный. При создании двухголового рельса его авторы полагали, что после износа одной головки рельс можно будет перевернуть и использовать другую его сторону. Однако эта идея не оправдалась, так как износ верхней головки от воздействия колес подвижного состава сопровождался износом его нижней части.

Русские инженеры уже в первые годы развития железных дорог выбрали широкоподошвенный рельс. На линии С.-Петербург — Москва были уложены такие рельсы, изготовленные на Людиновском заводе. Впоследствии этот профиль рельса распространился по всем железным дорогам мира.

Первые рельсы изготавливались в основном из чугуна. Однако было установлено, что стальные рельсы изнашиваются меньше и равномернее, чем чугунные. Последние очень скоро перестали использовать на железных дорогах. В настоящее время во всех странах применяют только стальные рельсы, металл которых (кроме углерода) содержит кремний, марганец и другие добавки, повышающие его качество. Широкое распространение получили термически упрочненные рельсы, твердость материала которых повышена с 290-300 до 360-380 единиц по Бринеллю, что в 2 — 3 раза повышает их износоустойчивость.

Профиль рельса за последние 140 лет изменился мало, зато его масса увеличилась с 20 -24 до 75 — 77 кг/м. Для дорог широкой колеи наиболее часто применяют рельсы массой: 54 — 60 кг/м в Западной Европе, 65 — 75 кг/м в СНГ, 66 — 70 кг/м в США, Канаде, Австралии. На скоростных линиях повсеместно используют рельсы не легче 60 кг/м. Однако в странах Европы и США, а также в других странах на малодеятельных и станционных путях еще имеются легкие рельсы массой 33 — 44 кг/м. Такие рельсы широко применяют на узкоколейных дорогах.

На дорогах большинства технически развитых стран рекомендуется укладывать рельсы различных типов в зависимости от грузонапряженности линии и скоростей движения. В СНГ при грузонапряженности более 80 млн. т. брутто на 1 км в год — Р75; 15 — 80 — Р65; при меньшей, чем 15, — Р75 и Р65 старогодные отремонтированные, снятые с главных путей, а также Р50. Техническая политика в области длин рельсовых плетей предусматривает укладку бесстыкового пути от светофора до светофора с соединением рельсов на границах блок-участков клееболтовыми изолирующими стыками, способными воспринимать продольные усилия до 1800 — 2000 кН. На скоростных линиях находит применение такое техническое решение, когда на границах блок-участков не требуется прерывать рельсовые нити (из-за установки изолирующих стыков). Рельсы соединяются со шпалами промежуточными скреплениями. В СНГ, США, Канаде, Мексике и других странах это, как правило, костыльное соединение. В Западной Европе шурупное прикрепление рельса к шпале (деревянной или железобетонной) является типовым решением.

Различные варианты соединения рельсов со шпалами с помощью костылей или шурупов существовали с момента постройки первых железных дорог. Новым за последние 50 — 60 лет является переход к промежуточным скреплениям пружинного типа, обеспечивающим упругое соединение подошвы рельса с основанием.

В СНГ, Японии, странах Западной Европы промежуточные скрепления с пружинными элементами являются обязательными при устройстве бесстыкового пути. В этом случае нет необходимости устанавливать добавочные противоугонные приспособления, что является обязательным при костыльном скреплении.

Деревянные шпалы мало изменили свою форму за последние 140 лет. Однако на большинстве первых железных дорог укладывали непропитанные шпалы, древесина которых выходила из строя через 8 — 12 лет. Следует отметить, что уже при строительстве дороги С.-Петербург — Москва шпалы пропитывали под давлением. В настоящее время на всех дорогах мира в путь укладываются деревянные шпалы, пропитанные антисептиком, что повышает срок их службы не менее чем в 2 раза.

Железобетонные шпалы получили широкое применение в Европе и Азии в основном после 1950 г. В США, Канаде и ряде стран Африки железобетонные шпалы применяют ограниченно, поскольку там имеется возможность изготавливать шпалы из деревьев твердых пород. Срок службы железобетонных шпал достигает 50 — 60 лет. В странах СНГ бесстыковой путь укладывают только на железобетонных шпалах с использованием упругих резиновых площадок-амортизаторов в под рельсовых сечениях.

Для усиления подрельсового основания все шире проводятся эксперименты с применением рамных, блочных, а также монолитных железобетонных конструкций. Одной из типовых конструкций на мостах, эстакадах и тоннелях является плитное подрельсовое основание.

Песок, гравий, щебень, как и 140 лет назад, являются типовыми составляющими балластной призмы. Следует отметить, что еще на дороге С.-Петербург — Москва устраивали двухслойную призму: песчаную, основную часть призмы покрывали слоем щебня толщиной до 18 см. Качественно новым решением, которое еще находится на стадии эксплуатационных испытаний, является монолитное скрепление балластной призмы латексами и другими вяжущими составами, что в 2 — 4 раза может повысить несущую способность подрельсового основания.

www.ronl.ru

Реферат - Выбор технологии прокатки рельсов

13. Выбор технологии прокатки рельсов

13.1. Анализтехнологий и состава оборудования, используемых для производства рельсов за рубежом

Прокатка железнодорожных рельсов на современных зарубежных станах в настоящее время осуществляется в основном с применением универсаль­ных клетей [11,12]. Такая технология предусматривает многократное прямоеобжатие наиболее ответственных элементов профиля — головки и подошвы. На рис. 13.1 дано сравнение схемыдеформации рельсового профиля в двух­валковых ичетырехвалковых калибрах.

При прокатке в двухвалковых калибрах головка рельса не подвергается прямому обжатию по высоте рельса, вследствие чего металл головки имеет недостаточно плотную и довольно крупную зернистую структуру и обладает пониженными механическими свойствами по сравнению с рельсами, прока­танными в универсальных калибрах. Это особенно следует иметь ввиду при использовании непрерывнолитых заготовок, которые подвергаются меньшей вытяжке по сравнению со слитком.

При прокатке в универсальных калибрах сечение рельса остается симмет­ричным относительно горизонтальной плоскости. Головка и подошва рельса при этом имеют почти одинаковую температуру. Рельсы, прокатанные с применением универсальных калибров, характеризуются мелкозернистой структурой, улучшенным качеством поверхности и повышенными механиче­скими свойствами. Прокатка рельсов в универсальных клетях обеспечивает одновременную равномерную деформацию всего профиля четырьмя валка­ми. Форма универсальных калибров гарантирует сохранение выпуклости го­ловки рельса. При этом ходовая поверхность рельса, подвергаемая макси­мальной нагрузке при эксплуатации, обрабатывается под прямым давлением.Для ограничения ширины головки и подошвы рельса служитвспомогатель­ная двухвалковая клеть с горизонтальнорасположенными валками.

Процесс прокатки рельсов на универсальном стане был разработан в 1964-68 гг. на заводе в г. Эйанже (Франция) фирмы Unimetal(ранее фирма Sacilor). Лицензии на процесс были проданы фирмам ShinNipponSeitetsu(Япония), BrokenHillProprietary(Австралия), ISCOR(ЮАР), Асо Minas(Бра­зилия) и др.

По этой технологии заготовка вначале прокатывается в одной-двух ревер­сивных двухвалковых клетях, а затем в двух-трех универсальных клетях (из них 1-2 клети реверсивные, а чистовая клетьнереверсивная). До и после ре­версивных клетей устанавливаютсявспомогательные двухвалковые клети. Деформация вуниверсальных и вспомогательных клетях осуществляется в непрерывном режиме прокатки. Чистовая клеть обычно устанавливается от­дельно, т.е. непрерывная прокатка в ней не предусматривается.

<img src="/cache/referats/17120/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

а

 

Рис. 13.1. Схема деформации рельсового профиля: а — прокатка в двухвалковом калибре; б — прокатка в четырехвалковом калибре;

1 — заготовка;

2 — промежуточный профиль;

3 — готовый профиль

По существу известные способы прокатки рельсов с применением уни­версальныхклетей отличаются типом клетей и калибров, а также порядком прокатки в трех последних проходах (рис. 13.2).

В качестве примера нижеприводится описание технологии и состава оборудованияна рельсобалочном стане с универсальными клетями завода фирмы NipponKokanв Фукуяме (Япония). На этом стане прокатывают рель­сы тяжелого типа- 50 и 60 кг/м из непрерывнолитой заготовки сечением 250x355 мм. Заготовка нагревается в печи с шагающими балками производи­тельностью150 т/ч. Стан имеет пять клетей, из которых две универсальные.

Для обеспечения необходимого качества поверхности рельсов и мини­мальных допусков их размеров на стане применяют гидросбив окалины, ле­гированные валки в чистовой клети, сменные запасные клети, которые мож­но быстро и точно собирать и настраивать.

Отделочное оборудование стана рассчитано на обработку рельсов длиной до 50 м. Для правки термически необработанных рельсов на участкерельсо-отделки имеются два гидравлических прессаусилием 1700 и 800 кН. Уста­новлено пять станков для обрезкиконцов и сверления болтовых отверстий.

На ряде зарубежных заводов прокатка осуществляется с применением жестких двухвалковых клетей, например, на рельсобалочном стане завода AugustThyssenHutteв Дуйсбурге (Германия). Здесь прокатываютжелезно­дорожные рельсы S49 и UIC60, рельсытрамвайные, остряковые, контррель­сы. Максимальнаядлина рельсов — 60 м. Заготовка литая сечением 265x380 мм, длиной 11,4 м.

Нагрев металла производится в двух печах с шагающими балками, про­изводительность каждой печи 120 т/ч. Для удаления печной окалины имеет­ся установка гидросбива окалины, давление воды 18 МПа (180 кгс/см2).Гид­росбив окалины позволяет улучшить качество поверхностирельсов и полу­чать ее без вкатанной окалины. Для подачи водывысокого давления уста­новлены соответствующие насосы ифильтровальная станция для очистки осветленной воды.

Прокатка рельсов ведется в 3-х клетях: в обжимной клети дуо реверсив­ной 1180 мм и в двух компактных горизонтальных клетях дуо реверсивных 950 мм конструкции фирмы Schloemann — SiemagAG, расположенных вли­нию. Особенностью клетей этой фирмы является повышеннаяжесткость, обеспечивающая узкие допуски на размерыпроката. Количество проходов: в обжимной клети — 6, в клетях дуо 950 — 7 (4+3).

В одном калибре чистовой клети прокатывают не более 600 т рельсов. Работа оборудования рабочих линий полностью автоматизирована. Раскат рельсов длиной 125 м на пиле горячей резки делится на две части. Передох­лаждением на холодильнике рельсы изгибаются на подошву со стрелой про­гиба 1,6м.

<img src="/cache/referats/17120/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис. 13.2.Способы прокатки рельсов с использованием универсальных клетей в трех последнихпроходах: а — схема размещения рабочих клетей; б — способы прокатки в калибрах; 1-7 — номера способов прокатки

Правка рельсов производится в роликоправильных машинах в двух плос­костях <span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; color:black">74

жесткости. Кантовку рельсов и задачу их вГРПМ производит мани­пулятор. Кроме того, имеются два правильных гидравлическихпресса. От­делка концов производится на четырехсверлильно-отрезных станках фирмы Wagner.

В линии стана установлены приборы:

— ультразвукового контроля;

— вихретоковый прибор для контроля поверхностных дефектов;

— лазерный измеритель кривизны рельсов;

— лазерный измеритель волнистости(неровности по высоте).

Неровность рельсов, прокатываемых на стане, составляет ±0,1 мм. Допуск по высоте рельсов составляет ±0,5 мм.

Рельсы поступают как на обычные магистрали, так и на высокоскорост­ные. Специальных требований к рельсам от государственных железных до­рог ФРГ нет, но фирма по своей инициативе делает селекцию рельсов для высокоскоростных магистралей.

Таким образом, производство рельсов за рубежом имеет следующие тех­нологические особенности:

— в качестве исходного металла используют непрерывнолитую заготовку из вакуумированной стали сечением не менее 900-1000 см2;

— нагрев заготовок производят в печахс шагающими балками;

— печную окалину удаляют на установкахгидросбива окалины;

— прокатку рельсов производят с использованием жестких универсаль­ных или горизонтальных клетей;

— перед охлаждением на холодильнике рельсы проходят изгиб на подош­ву;

— правку рельсов производят в роликоправильных машинах в двух плос­костях жесткости, а доправку на гидравлических прессах;

— резку концов рельсов производят на пилах Wagnerдисками с твердо­сплавным инструментом;

— для контроля качества рельсов в потоке рельсоотделки устанавливается комплекс приборов.

13.2. Предложения по реконструкции РБЦ НТМК

13.2.1.   Анализтехнологий и состава оборудования, используемых для производства рельсов вРоссии

Производство рельсов для железных дорог в России осуществляется на рельсобалочных станах Нижнетагильского и Кузнецкого металлургических комбинатов с применением двухвалковых калибров.

До реконструкции сталеплавильного передела НТМК, когда рельсы про­катывали из слитков, разлитых сверху, на стан 800 поступали заготовки се­чением 320x340 мм, полученные в обжимном цехе №1 на блюминге 1150.

После перехода на разливку сталина МНЛЗ на стан 800 поступают . заготовкисечением 300x360 мм.

Схема основного технологического оборудования рельсобалочного стана 800 представлена на рис. 13.3.

Прокатка железнодорожных рельсов Р65 на стане 800 производится за!2 проходов: 5 проходов в реверсивной клети 950, 3 — в 1-й клети трио 800,3 -во 2-й клети трио 800 и 1 — в чистовой клети дуо 850. Технология прокатки рельсов путем обжатия раската в двухвалковых тавровых и рельсовых калиб­рах имеет следующие недостатки: большая неравномерность деформации по элементам профиля; наличие открытых и закрытых ручьев, требующих глу­бокого вреза в валки; головка и подошва рельса не подвергается прямому обжатию в направлении оси симметрии рельса.

Прокатка рельсов на КМК не имеет принципиальных отличий от техно­логической схемы, используемой на НТМК.

В 1991 г. УралНИИЧМ выполнил на КМК работу «Разработка и приме­нение технологии по повышению прямолинейности рельсов», врезультате которой было выявлено, что рельсы по высотеимеют неровность, которая носит синусоидальный характер спериодом, равным примерно 2800 мм. Это соответствует длинеокружности ручья калибра чистовой клети.

Наличие этой характерной волнистости связано с радиально-осевым пе­ремещением валков в процессе прокатки, которое возникает из-занежесткого крепления подушек клети, наличия зазорамежду подушками и станинами, износа конусов валков, с неравномернымнагревом металла, износом калиб­ров, а такжеотсутствием вальцетокарных станков для нарезки калибров по периметру бочки валка с необходимой точностью. Поэтому для снижения волнистости рельсов, образующейся при прокатке, необходимо:

— обеспечить равномерный нагревзаготовок по длине и сечению;

— вести прокатку в жестких клетях с хорошим уравновешиванием шпин­делей;

— прокатывать в чистовом калибре неболее 1000 т рельсов;

— установить вальцетокарные станки, например, фирмы «Геркулес»(Гер­мания), обеспечивающие высокую точность обработкипрокатных валков.

<img src="/cache/referats/17120/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">

Рис 13.3. Схема расположения основного технологического оборудованиярельсобалочного стана 800

1 — методические нагревательные печи; 2 — камерные нагревательные печи; 3 — обжимная двухвалковая клеть 950; 4 — черновая и предчистовая трехвалковые клети800; 5 — чистовая двухвалковая клеть 850; 6 — ножницыгорячей резки; 7 — стеллаж возвратного потока; 8 — маятниковые пилы горячейрезки; 9 — клеймовочная ма­шина; 10, 22 — передаточный швеллер для проката изкачественной стали и рельсов; 11 — стеллаж для проката из качественной стали;12 — центральные холодиль­ники; 13, 20, 21, 32- горизонтальныероликоправильные машины; 14 — распределительный стеллаж; 15 — горизонтально-правильные прессы; 16 — вертикально-правильные (штемпельные) прессы; 17 — установки для закалки концоврельсов; 18 — установки по центровке рельсов; 19 — станки сверлильно-фрезерные; 23 — печи изотермической выдержки рельсов; 24 — печь длянагрева рельсов под закалку; 25, 28 — кантователи рельсов; 26 — установкатермоправки рельсов; 27 — закалочная машина; 29 — инспекторские стеллажи; 30 — установка замера твердости головки рельса; 31 — вертикальная роликоправильная машина; 33 -холодильники заотпускной печью; 34 — пакетирующее устройство; 35- печь для отпуска закаленныхрельсов

Нарельсобалочном стане КМК испытан способ непрерывной прокатки рельсов впредчистовой универсальной 4-х валковой клети и в чистовой 2-х валковой клети [13] (см. рис. 13.2, способ 7). По этому способу в 1987г. было прокатано 25 тыс. т рельсов Р65. Испытанияпоказали, что стойкость чисто­вого 2-х валкового калибра составила1500 т, стойкость чугунного валка со . стороны головкирельса универсального калибра — 5,5 тыс. т, стойкость чу­гунного валка со стороны подошвы около 12 тыс. т. Установлена высокая стабильность получения профиля, замечаний по геометрии профиля практи­чески не было. Качество рельсов, прокатанных с применением универсально­го калибра, характеризуется следующими показателями: количество рельсов длиной 25 м, не имеющих поверхностных дефектов, составило 82-90 % посравнению с 67-80 % для текущего производства; механические свойства находятся на том же уровне, а пластичность несколько больше у опытных рельсов. Авторами статьи [13], проводившими вышеуказанные испытания, предложен также способ прокатки рельсов с использованием 2-х универсаль­ных клетей, которые располагаются непрерывно (см. рис. 13.2, способ 5).

Сотрудниками Уральского политехнического института и УралНИИчер-метапредложен способ прокатки рельсов на КМК с применением двух уни­версальных и двухвалковой клети (см. рис. 13.2, способ 1а), отличающийсятем, что в 4-х валковой клети приняты вертикальные валкиодинакового диа­метра как со стороны головки, так и подошвырельса [14, 15]. Результаты этих работ были использованы в ПО«Уралмаш» при проектировании конструкции рабочихклетей для прокатки рельсов.

К рельсам, предназначенным для скоростного совмещенного движения, предъявляются повышенные требования по продольной прямолинейности, в частности, отклонения поверхности катания головки рельса в вертикальной плоскости не должны превышать 0,3 мм на базовой длине 1,5 м. Такая пря­молинейность, как показывает практика зарубежных заводов, достигается с использованием как универсальных, так и двухвалковых калибров.

В последние годы ГНЦ РФ ОАО «УЙМ», КМК и ВНИИЖТ выполниликомплекс работ, в результате которых были внедрены мероприятия по тер­мической правке рельсов во время отпуска [16] и после него,усовершенство­ваны технология [17] и схема правки,организован контроль прямолинейно­сти рельсов спомощью устройства «Элекон», что позволило существенно повысить прямолинейность рельсов. В настоящее время на КМК до 80 % рельсов в потоке отвечают повышенным требованиям по прямолинейности, и разработаны мероприятия по повышению этой доли до 100 %. Поэтому, с точки зрения достижения повышенной прямолинейности рельсов, для рекон­струкции РБЦ НТМК правомочны предложения по прокатке рельсов с при­менением как универсальных, так и двухвалковых клетей.

13.2.2.   Технологические схемы прокатки рельсов Р65 с применением универсальных клетей

<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;color:black;letter-spacing:-.35pt">ПредложениеУГТУ-УПИ

Дляпрокатки рельсов Р65 с применением универсальных клетей предло­жено четыре варианта размещения рабочих клетей (рис. 13.4-13.8).Ориенти-' ровочная схема прокатки рельсов по этимвариантам приведена на рис. 13.9, а в таблице 13.1 — ориентировочный режим деформации по проходам.

При выборе схемы прокатки приняли в 4-х валковой реверсивной универ­сальной клети УК1 2 прохода с общим коэффициентом вытяжки 1,537, а в чистовой клети УК2 — 1,06. Такие коэффициенты вытяжки в универсальных клетях обеспечат получение требуемой геометрии рельсов и повышенных механических свойств. В условиях РБЦ НТМК установить еще одну 4-х вал­ковуюуниверсальную клеть с целью увеличения прямого обжатия головки и подошвы рельса не представляется возможным.

Предлагаемые варианты размещения рабочих клетей предусматривают возможность прокатки как рельсов, так и профилей действующего сортамен­та.

По всем вариантам прокатка в обжимной реверсивной клети 950 произво­дится за 5 проходов в ящичных и разрезных калибрах. Рассмотрим прокатку в последующих клетях.

ВАРИАНТ! (рис. 13.4)

а) Прокатка рельсов. Клетьдуо 850 убирается. Устанавливаются уни­версальнаячетырехвалковая клеть УК1 и универсальная трехвалковая клеть УК2. В клети трио 800-1 дается 4 прохода (рис. 13.9), клеть трио 800-2ис­пользуется как вспомогательная: 1-й проход дается воткрытом контрольном калибре на нижнем горизонте. Далее вреверсивной клети УК1 дается 2 про­хода, затем одинпроход в клети 800-2 на верхнем горизонте в открытом кон­трольном калибре (в этом случае можно иметь ширину калибра 180 мм). Применение в клети 800-2 различных калибров по ширине позволяет осуще­ствлять более точный контроль профиля.

Заканчивается прокатка в клети УК2, которая может быть установлена или на место существующей клети дуо 850 (с использованием существующе­го привода) или рядом. За клетью УК1 необходимо установить рольганг дли­ной~ 50 м. Привод клети УК1 осуществляется от электродвигателя, установ­ленного в становом пролете на месте существующего стенда для перевалки валков.

По этому варианту возможна замена клетей трио 800 на реверсивные же­сткие двухвалковые клети 800.

 

<img src="/cache/referats/17120/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

Рис. 13.4. Схема расположенияоборудования по варианту реконструкции 1

<img src="/cache/referats/17120/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">

4650 E!   E1

 

9000

Рис.13.5. Схема расположения оборудования по вариантуреконструкции 2

<img src="/cache/referats/17120/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">

Рис. 13.6. Схема расположения оборудования по варианту реконструкции3

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"><img src="/cache/referats/17120/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031">

<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;color:black;letter-spacing:2.0pt; mso-font-width:96%">4350

Рис. 13.7. Схема расположения оборудования поварианту реконструкции 4

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"><img src="/cache/referats/17120/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032">

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"><img src="/cache/referats/17120/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1033">

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

Рис. 13.8. Схема прокатки прирасположении оборудования по варианту

реконструкции 4

<img src="/cache/referats/17120/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1034">

Рис. 13.9. Схема прокатки рельсов Р65 по вариантам 1 — 4

Таблица 13.1

Ориентировочныйрежим деформации при прокатке рельсов Р65 после проведения реконструкции по вариантам 1 — 4.

'№ прох.

Клеть

Площадь по­перечного сечения, мм2

Коэффи­циент вытяжки

Длина раската,

м

Размеры сечения, мм

Н

В

h

d

Заготовка

106630

4,4

300

360

1

950

89290

1,194

5,3

245

370

2

950

67370

1,325

7,0

180

380

3

950

54400

1,328

8,6

310

200

4

950

35600

1,528

13,2

115

330

5

950

30400

1,171

15,4

270

135

6

800-1

29600

1,027

15,8

250

200

7

800-1

25000

1,184

18,7

205

230

8

800-1

19230

1,300

24,4

167

210

100

51

9

800-1

15020

1,280

31,2

158

212

88

38

10

800-2

14170

1,060

33,1

152

213

85

36

11

УК1

11160

1,270

42,1

154

192

86

26

12

УК1

9222

1,210

50,9

157

180

88

20,5

13

800-2 или ВК

8997

1,025

52,2

151

180

84

20,5

14

УК2

8488

1,060

55,3

152,6

182,5

76,6

18

Примечание:УК1 — 4-х валковая универсальная клеть, УК2 — 3-х валковая универсальная клеть,ВК — вспомогательная клеть дуо;

Н и В — габаритные размеры поперечного сечения раската, h — толщина головкипрофиля, d — толщина шейки профиля.

    б) Прокатка профилей действующегосортамента. Устанавливаются клети трио 800 и клеть дуо 850, а клеть УК2 убирается. Далее прокаткапро­изводится по существующей в настоящее время технологии.При замене кле­тей трио 800 на реверсивные клети дуо 800невозможна прокатка сдвоенных полособульбовых профилей 30810 и30812, ПБ-615, ПБ-1979, Z-310.

Достоинства 1-го варианта.

1) Универсальная клеть УК1 не мешает прокатке профилей действующе­госортамента, ее необходимо убирать только при замене валков.

2) Отпадает необходимость изготовления вспомогательной клети ВК, так как ее роль выполняет клеть трио 800-2.

Недостатки 1-го варианта.

1) Электродвигатель клети УК1 устанавливается на месте существующего стенда для замены валков, поэтому перевалочный стенд для клетей трио 800необходимо разместить на другом месте.

2) Необходимо изыскать место для размещения машинного помещения электродвигателя клети УК1 и место для размещения перевалочного стенда универсальных клетей.

ВАРИАНТ 2 (рис. 13.5)

а) Прокатка рельсов. Клетитрио 800 заменяются на реверсивные клети дуо 800.Устанавливается клеть УК1 взамен клети дуо 800-2, а также клети ВК и УК2. Клеть дуо 850 убирается. Прокатка призводится в той же после­довательности, что и по варианту 1.

б) Прокатка профилей действующегосортамента. Устанавливается клеть дуо 850 иреверсивная клеть 800-2 взамен клети УК1. Клети 800-1 и 800-2 приводятся от одного электродвигателя или от отдельных электродви­гателей(клеть 800-2 приводится от электродвигателя клети УК1). Убираются также клетиВК и УК2. Клети ВК и дуо 850 одинаковой конструкции и взаи­мозаменяемые.

Достоинства 2-го варианта:

все клети располагаются в районелинии 800 вдали от пил горячей резки.

Недостатки 2-го варианта.

1) Исключается установка существующих клетей трио 800 для прокатки профилей действующего сортамента, так как клеть ВК устанавливается на месте размещения подъемно-качающегося стола клети 800-2.

2) Открытый калибр в клети ВК используется при прокатке дважды — до и после прокатки в клети УК1. При повторной прокатке ширина раската 180 мм меньше ширины калибра 213 мм, за счет чего не будет обрабатывать­ся боковая поверхность головки и подошвы. На некоторых зарубежных ста­нахна валках клети ВК нарезаются два калибра разной ширины, причем при обратном движении раската клеть ВК смещается по направляющим так, что напротив калибра клети УК1 оказывается более узкий калибр (в рассматриваемом случае калибр шириной 180 мм).

ВАРИАНТ 3 (рис. 13.6)

а) Прокатка рельсов. Устанавливаются клети УК1 и ВК в районе 18-й и 19-й колонн, а также клеть УК2. Клеть дуо 850 убирается. В клети трио800-1 дается 3 прохода, в клети трио 800-2производится 1-й проход в закрытом рельсовом калибре,2-й проход в открытом калибре, 3-й проход холостой. В клети УК1 дается 2 прохода, причем перед 1-м проходом валки клети ВК разводятся, а после 2-го прохода устанавливаются на требуемый размер. Ши­рина калибра клети ВК может быть принята =180 мм. Заканчивается прокат­ка в клети УК2, которая устанавливается либо на место чистовой клети дуо850 с использованием ее привода, либо рядом с установкойотдельного при­вода

По этому варианту возможна замена клетей трио 800 на жесткие ревер­сивные клети дуо 800.

б) Прокатка профилей действующегосортамента. Убирается клеть УК2. При прокаткена возвратный поток также убираются клети УК1 и ВК. Прокатка производится по действующему режиму.

Недостаток варианта 3:

клети УК1 и ВК устанавливаются в районе. 18-й и 19-й колонн, где ходит кран грузоподъемностью 50 т. Для перевалки клетей требуется кран грузо­подъемностью 100 т. Осуществление этого варианта возможно при изготов­лении новых или усилении существующих колонн, увеличении высоты про­лета и строительстве новой крыши, что требует больших капитальныхзатрат.

ВАРИАНТ 4 (рис. 13.7)

а) Прокатка рельсов. Устанавливаютсяклети УК1, УК2 и ВК. В клети трио 800-1 даются три прохода, вклети трио 800-2 производится 1-й проход в закрытомрельсовом калибре, 2-й проход — в открытом калибре, а 3-й про­ход — холостой. Прокатка в клетях ВК, УК1 и УК2 производится по схеме, приведенной на рис. 13.8: клеть УК1 (валки клетей ВК и УК2 разведены), клеть УК1 и ВК (валки клети УК2 разведены), клеть УК2 (валки клетей ВК иУК1 разведены).

По этому варианту возможна замена клетей трио 800 на жесткие ревер­сивные клети дуо 800.

б) Прокатка профилей действующегосортамента. Убираются клети УК1 и УК2. Клеть ВК используется как чистовая клеть дуо 850. Прокатка производится по действующему режиму.

Достоинства варианта 4:

клети УК1, УК2 и ВК (дуо 850) размещаются компактно и при этом ис­ключается непрерывная прокатка в чистовой клети УК2.

Недостаток варианта 4:

требуется установка валков с точностью 0,05 мм. Однако такая установка валков может быть обеспечена за счет применения в чистовой клети УК2 двухскоростных нажимных устройств: быстроходная ступень используетсядля перемещения нажимных винтов со скоростью 20-30 мм/с, а тихоходная ступень со скоростью перемещения нажимных винтов 2,0-2,5 мм/с использу­ется для точной установки валков.

<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;color:black;letter-spacing:-.65pt">ПредложениеОАО «Уралмаш»

Предлагаются для рассмотрения три варианта реконструкции РБС НТМК — вариант 5 (рис. 13.10) и вариант 6 (рис. 13.11). Прокатка по этимвариантам после обжимной клети 950 предусматривается в следующей последователь­ности:1-я клеть — два тавровых калибра и один закрытый рельсовый калибр; 2-я клеть — два закрытых рельсовых калибра и один открытый калибр; 4-х валковая универсальнаяклеть — 1 проход; вспомогательная клеть дуо — 1 проход; чистовая трехвалковая универсальная клеть — 1 проход.

<img src="/cache/referats/17120/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1035">

Рис. 13.10.Схемарасположения оборудования по варианту реконструкции 5</p

www.ronl.ru

 

Начальная

Windows Commander

Far
WinNavigator
Frigate
Norton Commander
WinNC
Dos Navigator
Servant Salamander
Turbo Browser

Winamp, Skins, Plugins
Необходимые Утилиты
Текстовые редакторы
Юмор

File managers and best utilites

Реферат: Выбор технологии прокатки рельсов. Изготовление рельсов реферат


Реферат - Рельсы. Шпалы

Содержание

Введение 3

1. Насыпь, деревянные шпалы, рельсы 4

2. Крытый вагон 10

Заключение 13

Список литературы 14

Введение

Верхнее строение пути служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от его колес и передачи их на нижнее строение.

Верхнее строение пути представляет собой комплексную конструкцию, включающую в себя балластный слой, шпалы, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения, мостовые и переводные брусья. Рельсы, соединенные со шпалами, образуют рельсошпальную (путевую) решетку. При этом шпалы заглубляются в балластные слой, укладываемый на основную площадку земляного полотна.

Крытый вагон – тип грузового вагона, закрытый со всех сторон. Предназначен для обеспечения сохранности перевозимого груза в неблагоприятных метеоусловиях, защиты от кражи и механических повреждений.

Поэтому изучение данной темы актуально на сегодняшний день.

Цель данной работы: изучить насыпь, деревянные шпалы, рельсы, крытые вагоны.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

1. Изучить верхнее строении пути.

2. Изучить балластный слой пути.

3. Изучить крытый вагон.

1. Насыпь, деревянные шпалы, рельсы

Верхнее строение пути служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от его колес и передачи их на нижнее строение.

Верхнее строение пути (рис. 1) представляет собой комплексную конструкцию, включающую в себя балластный слой, шпалы, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения, мостовые и переводные брусья. Рельсы, соединенные со шпалами, образуют рельсошпальную (путевую) решетку. При этом шпалы заглубляются в балластные слой, укладываемый на основную площадку земляного полотна.

Толщина балластного слоя и расстояние между шпалами должна быть такими, чтобы давление на земляное полотно не превышало величины, обеспечивающей его упругую осадку, исчезающую после снятия нагрузки.

Верхнее строение пути, подверженное воздействие неблагоприятных факторов (проходящие поезда, атмосферные осадки, ветер, колебания температуры), должно быть достаточно прочным, устойчивым, долговечным и экономичным.

Тип верхнего строения пути зависит от класса путей, который определяется грузонапряженностью, а также максимально допустимыми скоростями движения пассажирских и грузовых поездов. По грузонапряженности все пути подразделяют на пять групп, обозначаемых буквами Б-Е, а по допустимым скоростям – на семь категорий, обозначаемых цифрами. [1, c 48]

Рис. 1. Элементы верхнего строения пути:

1 – рельс; 2 – шпала; 3 – промежуточное рельсовое скрепление; 4 – щебеночный балласт; 5 – песчаная подушка

Балластный слой

Основным назначением балластного слоя является восприятие давления от шпал и равномерное распределение его по основной площадке земляного полотна; обеспечение устойчивости шпал, находящихся под воздействием вертикальных и горизонтальных сил, упругости подрельсового основания и возможности выправления рельсошпальной решетки в плане и профиле; отвод от нее поверхностных вод. Во избежание переувлажнения основной площаки вода не должна задерживаться на поверхности балластного слоя.

Материал для балласта должен быть прочным, упругим, устойчивым под нагрузкой и атмосферными воздействиями, а также дешевым. Кроме того, он не должен дробиться при уплотнении, пылить при проходе поездов, раздуваться ветром, размываться дождями и прорастать травой. В качестве балласта используют сыпучие, хорошо дренирующие упругие материалы: щебень, гравий, песок, ракушечник. Лучшим материалом для балласта является щебень из естественного камня, валунов и гальки.

Путевой щебень, применяемы на железных дорогах России выпускают в виде двух основных фракций с размерами частиц 25-60 и 25-50 мм. Для балластировки стационных путей и применения в качестве строительного материала стандартом предусмотрен также мелкий щебень с размерами части 5-25 мм.

Щебень хорошо пропускает воду, не смерзается в зимнее время года, оказывает в 1,5 раза большее сопротивление продольному сдвигу, допускает в 2 раза большее вертикальное давление по сравнению с песчаным балластом и обеспечивает больший срок службы балласта, чем любой другой материал.

Гравий и гравийно-песчаный балласт получают в результате разработки естественно образовавшихся отложений гравия и крупнозернистого песка. Такой балласт дешевле щебня, меньше загрязняется, но вместе с тем менее устойчив к нагрузкам, хуже пропускает воду и может смерзаться в зимнее время года.

Ракушка как балласт имеет местное значение и используется лишь на линиях с малым грузооборотом. Песчаный балласт является наихудшим, поэтому его применят только на линиях с малым грузооборотом, стационных путях и в качестве материала для подушки, создаваемой под щебеночным балластом. [3, c 56]

Шпалы

Шпалы являются наиболее важным видом подрельсовых оснований и служат для восприятия давления от рельсов и передачи его на балластный слой. Кроме того, шпалы предназначены для крепления к ним рельсов и обеспечения постоянства ширины колеи. Помимо шпал к подрельсвоым основаниям относятся мостовые и переводные брусья, отдельные опоры в виде полушпал, а также сплошные опоры в виде плит и рам. Необходимо, чтобы шпалы были прочными, упругими и дешевыми, а также обладили достаточно высоким электрическим сопротивлением. Материалом для шпал служат дерево, железобетон и металл.

referatbox.com

Способ изготовления рельсов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению рельса. Для снижения величины искривления рельса после охлаждения заготовку подвергают горячей прокатке для придания ей формы рельса, имеющего высокую температуру, и проводят охлаждение до температуры окружающей среды, причем рельс поддерживают в вертикальном положении и при достижении температуры поверхности головки рельса от 400°С до 250°С рельс охлаждают естественным путем без использования изоляции и ускоренного охлаждения в указанном диапазоне температур, причем искривление рельса в вертикальном направлении предотвращают при помощи веса самого рельса. Часть подошвы рельса механически удерживают в период охлаждения при температуре поверхности, составляющей от 800°С до 400°С. 6 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу изготовления рельсов и к способу охлаждения, который снижает изгиб, который возникает после охлаждения горячекатаной рельсовой заготовки.

Для настоящего изобретения испрашивается приоритет по опубликованной заявке на патент Японии №2004-004358, от 9 января 2004 года, которая приведена здесь в качестве ссылки.

Предшествующий уровень техники

Вообще, рельсы для использования в рельсовых дорогах формируются при помощи нагрева заготовки и ее горячей прокатки для получения особой формы, и затем, после осуществления термической обработки в соответствии с желаемыми механическими свойствами, производят охлаждение до температуры окружающей среды. Затем, после осуществления выпрямления, может быть осуществлено особое исследование, и рельс становится конечным продуктом. Термическая обработка осуществляется при необходимости, и существуют случаи, когда эти операции могут быть пропущены.

В упомянутом способе изготовления рельсов процесс горячей прокатки обычно осуществляется, когда рельс расположен боком. Если не осуществляется термическая обработка, рельс транспортируются на боку в стеллаж для охлаждения (холодильник), где он охлаждается.

Однако, так как форма поперечного сечения рельса асимметрична в вертикальном направлении, когда он занимает вертикальное положение, в направлении высоты в ходе процесса охлаждения после горячей прокатки может возникнуть изгиб (здесь подразумевается, что изгиб в вертикальном направлении, когда рельс занимает вертикальное положение, является изгибом в направлении высоты, и искривление в боковом направлении является изгибом в направлении ширины). При стандартных способах обработки вследствие увеличения изгиба в направлении высоты рельс легко может стать неуравновешенным и опрокинуться, это вызывает сложности в традиционной транспортировке рельс, в помещении рельса в стеллаж для охлаждения и в извлечении рельса из этого стеллажа. Поэтому, с точки зрения предотвращения этого неуравновешенного состояния, в большинстве вышеуказанных производственных процессов рельс обрабатывается и транспортируется на боку. Однако, при быстром охлаждении рельса при помощи воздуха или тумана, эта операция охлаждения осуществляется, когда рельс расположен вертикально, но, как описано в Публикации Японской нерассмотренной заявки S62-13528, термическая обработка рельса обычно осуществляется, когда последний занимает вертикальное положение, и затем рельс располагается на боку до тех пор, пока он не достигнет стеллажа для охлаждения.

Когда рельс располагается на боку и охлаждается таким образом (то есть путем естественного рассеивания тепла без принудительного охлаждения), рельс способен более легко изгибаться, так как на рельсе в направлении высоты не существует каких-либо ограничителей. Более того, так как между боковой поверхностью рельса, которая наиболее близка к стеллажу для охлаждения, и его противоположной боковой стороной возникает разница температур, изгиб также может возникнуть в направлении ширины.

Этот тип искривления рельса устраняется выпрямлением в конце производственного процесса, для чего рельс с искривлением подают на выпрямляющее устройство, которое имеет ролики, расположенные зигзагом, обеспечивается возможность последующего обжатия при необходимости. Однако этот процесс выпрямления может потребовать много времени, если величина искривления большая, что ведет к снижению производительности или увеличению стоимости производства. Более того, для рельсов, используемых в скоростных железных дорогах, которые особо востребованы в последнее время, поскольку эти рельсы требуют особо высокого уровня прямолинейности, могут возникать случаи, в которых невозможно достаточно выпрямить искривление при выпрямлении с обжатием, что приводит к снижению выхода годного.

Известны следующие способы регулирования искривления в стеллаже для охлаждения.

Во-первых, в Публикации нерассмотренной заявки на патент Японии Н05-076921 описан способ, при котором рельс, имеющий высокую температуру, охлаждается на боку в стеллаже для охлаждения, и оба конца рельса, который загружен внутрь стеллажа для охлаждения, изогнуты так, что головка рельса движется к внешней стороне изгиба. Дополнительно, в нерассмотренной заявке на патент Японии Н09-168814 описан способ, при котором используются транспортер и стопор в стеллаже для охлаждения и изгиба рельса на боку так, что после охлаждения он становится прямым.

Однако в этих способах достаточно сложно регулировать степень искривления и форму искривления обоих концов рельса и невозможно точно контролировать это искривление. Более того, сложно контролировать искривление в направлении ширины рельса.

В нерассмотренной заявке на патент Японии S59-031824 описан способ, при котором искривление рельса в ходе процесса охлаждения предотвращается путем установки рельса в вертикальное положение, изоляции нижней части рельса и синхронизации скорости охлаждения подошвы рельса со скоростью охлаждения головки рельса. При помощи этого способа снижается искривление рельса, но сложно подобрать изоляцию для того, чтобы синхронизировать скорости охлаждения подошвы и головки рельса, и могут возрасти капиталовложения. Более того, время, требуемое для охлаждения, вероятно возрастет из-за применения изоляции для снижения скорости охлаждения, что приведет к снижению производительности.

Дополнительно, при осуществлении вышеупомянутого типа изоляции на множестве рельс, если условия охлаждения для всех этих рельс одинаковы, рельсы эффективно выпрямляются, но если в процессе охлаждения участвуют рельсы разного размера, условия охлаждения для каждого рельса могут изменяться, что приводит к появлению рельс, для которых искривление не снижается. Более того, так как возрастет время, необходимое для процесса охлаждения, будет достаточно времени для возникновения расширения и сжатия материала, что приводит к выводу о том, что величина искривления в действительности может возрасти.

Сущность изобретения

Варианты реализации настоящего изобретения направлены на устранение вышеописанных недостатков предшествующего уровня техники и обеспечение способа изготовления рельсов, который является простым и позволяет снизить величину искривления рельсов после охлаждения.

В частности, настоящее изобретение предоставляет способ изготовления рельсов, при котором заготовку подвергают горячей прокатке для придания ей формы рельса и при котором после горячей прокатки рельс, имеющий высокую температуру, охлаждают до температуры окружающей среды. В предпочтительном варианте способа изготовления рельсов рельс поддерживают в вертикальном положении до тех пор, пока температура поверхности головки рельса не достигнет диапазона температур от 400°С до 250°С, причем рельс охлаждают естественно без использования изоляции или ускоренного охлаждения.

В способе изготовления рельсов предусмотрено, что заготовка может быть подвергнута горячей прокатке для приобретения формы рельса, и после горячей прокатки рельс, имеющий высокую температуру, охлаждается до температуры окружающей среды. Рельс может не только поддерживаться в вертикальном положении до тех пор, пока температура поверхности головки рельса не достигнет диапазона температур от 800°С до 400°С, но подошва рельса также может механически удерживаться.

Помимо механического удержания подошвы рельса и, в то же время, поддержания рельса в вертикальном положении также предпочтительно осуществлять ускоренное охлаждение головки и подошвы рельса со скоростью от 1°С в секунду до 20°С в секунду по меньшей мере до тех пор, пока температура поверхности головки рельса не достигнет диапазона температур от 550°С до 450°С, или до тех пор, пока температура поверхности подошвы рельса не достигнет диапазона температур от 500°С до 450°С.

В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения может быть предпочтительно, чтобы температура поверхности головки рельса, при которой начинается ускоренное охлаждение, или температура поверхности части подошвы рельса, при которой начинается ускоренное охлаждение, была температурой, при которой структура рельса аустенитная.

Предпочтительно поддерживать рельс после горячей прокатки в вертикальном положении до тех пор, пока он не достигнет температуры окружающей среды. Также может быть предпочтительно поместить рельс в вертикальное положение после горячей прокатки в ходе транспортировки и измерять форму поперечного сечения рельса в оперативном режиме. Более того, может быть предпочтительно, чтобы длина рельса составляла от 80 до 250 метров.

В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом реализации способа изготовления рельсов согласно настоящему изобретению путем естественного охлаждения рельса, который поддерживается в вертикальном положении до тех пор, пока температура поверхности головки рельса не достигнет диапазона температур от 400°С до 250°С, без применения изоляции или ускоренного охлаждения, возможно контролировать искривление рельса в вертикальном направлении при помощи веса самого рельса. Таким образом, возможно предотвратить искривление рельса в вертикальном направлении без необходимости в заблаговременном осуществлении операций деформации для предотвращения традиционного изгиба. Более того, так как ни один конец рельса не контактирует со стеллажом для охлаждения, обе стороны отдают тепло одинаково, и так как не существует градиента температуры в направлении ширины рельса (не существует разницы температур между двумя боковыми поверхностями рельса), возможно контролировать искривление рельса в направлении ширины.

При естественном охлаждении рельса без изоляции не возникает необходимость в осуществлении подбора изоляционного материала, и нет необходимости в капитальных затратах на изоляционные материалы. Более того, возможно сократить время, требуемое для охлаждения, по сравнению с процессом, в котором используется изоляция.

Более того, при естественном охлаждении рельса без осуществления ускоренного охлаждения развитие инородных структур внутри металлической структуры затрудняется, по сравнению с операцией ускоренного охлаждения, и поэтому свойства металла после охлаждения являются стабильными.

Дополнительно, так как возможно снизить искривление рельса при охлаждении до температуры окружающей среды, возможно заблаговременно предотвратить любые проблемы, такие как нарушение равновесия или опрокидывание в ходе последующих операций транспортировки.

В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом осуществления способа изготовления рельсов согласно настоящему изобретению путем механического удержания подошвы рельса, а также поддержания его в вертикальном положении до тех пор, пока температура поверхности головки рельса не достигнет диапазона температур от 800°С до 400°С, может поддерживаться прямолинейность рельса вследствие наличия напряжения, вызванного разностью между тепловым расширением и сжатием, которая возникает при наличии градиента температуры между головкой и подошвой рельса, и, поэтому, возможно контролировать искривление рельса в вертикальном направлении. В результате, возможно предотвратить искривление рельса в вертикальном направлении без необходимости в заблаговременном осуществлении операций деформации для предотвращения традиционного изгиба.

Краткое описание чертежей

Чертеж иллюстрирует вид рельса в поперечном сечении в вертикальном положении для охлаждения в соответствии с примером реализации настоящего изобретения.

Пример реализации изобретения

Как показано на чертеже, в то время как форма подошвы 2 рельса 1 для применения в железных дорогах является плоской и простирается в направлении ширины рельса, головка 3 выполнена массивной, и в результате, в ходе охлаждения рельса, имеющего высокую температуру после горячей прокатки, охлаждение подошвы 2 будет проходить быстрее, чем охлаждение головки 3. Поэтому, из-за градиента температур, рельс 1, оставленный в стеллаже для охлаждения, скорее всего, после того как конец рельса 1 изогнется по направлению к подошве 2, в итоге выгнется в направлении головки 3 (изгиб в направлении высоты). Более того, при охлаждении рельса 1 он может изгибаться в направлении ширины из-за разницы в скорости охлаждения стороны, которая контактирует со стеллажом для охлаждения, и стороны, которая открыта, а также из-за свойств и структуры стеллажа для охлаждения.

В результате исследований, направленных на предотвращение возникновения искривления на стеллаже для охлаждения, настоящие заявители обнаружили, что эффективным является естественное охлаждение рельса 1 без изоляции или ускоренного охлаждения, при удержании рельса 1 в вертикальном положении до тех пор, пока температура поверхности части головки 3 рельса 1 не достигнет диапазона температур от 400°С до 250°С. В результате можно получить эффект выпрямления искривления при изгибе в направлении высоты под действием веса рельса, а также достичь эффекта устранения искривления в отношении изгиба в направлении ширины путем по существу выравнивания скоростей охлаждения обеих сторон рельса 1, и, поэтому в результате возможно улучшить прямолинейность рельса 1.

Причина для выбора естественного охлаждения при температуре окружающей среды без изоляции или ускоренного охлаждения и при удержании рельса 1 в вертикальном положении до достижения температурой поверхности части головки 3 рельса 1 диапазона температур от 400°С до 250°С состоит в следующем. В диапазоне температур свыше 250°С прочность стали будет снижаться вследствие напряжения, связанного с различным тепловым расширением и сжатием, и путем изменения положения рельса 1 или путем осуществления ускоренного охлаждения при помощи воды создается различное тепловое расширение и сжатие из-за разницы температур между частью головки 3 и частью подошвы 2 рельса 1, поэтому будет возникать искривление в стали, которая размягчается при высокой температуре.

Поэтому может быть предпочтительно осуществлять естественное охлаждение в этом диапазоне температур без изоляции рельса 1 или его ускоренного охлаждения. Однако в диапазоне температур ниже 250°С, так как прочность стали будет увеличиваться вместе с напряжением, сопутствующим различному тепловому расширению и сжатию, даже если положение рельса 1 измениться или если будет осуществлено ускоренное охлаждение при помощи воды, в стали не возникнет изгиба. Когда учитывается термическая обработка, описанная ниже, рельс 1 приводится в вертикальное положение после горячей прокатки, и после этого осуществляется его обработка при сохранении положения до тех пор, пока не будет достигнута температура окружающей среды, так что это также предпочтительно с точки зрения конфигурации производственного оборудования.

Более того, в диапазоне температур выше 400°С, даже если рельс 1 из углеродистой стали охлаждается ускоренным способом или изолируется, не будет возникать каких-либо нежелательных металлических структур, таких как мартенсит. Однако в диапазоне температур ниже 400°С, если рельс 1 из углеродистой стали будет охлаждаться ускоренным образом или изолироваться, возможно, будут возникать металлические структуры, такие как мартенсит, которые нежелательны для железнодорожного рельса. Поэтому может быть предпочтительно, чтобы в этом диапазоне температур охлаждение осуществлялось естественным путем, без какой-либо изоляции или ускоренного охлаждения рельса 1.

Основываясь на этих причинах, путем поддержания рельса 1 в вертикальном положении до тех пор, пока температура поверхности части головки 3 рельса 1 не достигнет диапазона температур от 400°С до 250°С, возможно контролировать искривление в направлении высоты под действием веса рельса. Более того, путем поддержания рельса 1 в вертикальном положении, ни правая, ни левая сторона рельса 1 не контактирует со стеллажом для охлаждения, и тепло отводится с обеих сторон одинаково, так что в направлении ширины рельса 1 не возникает градиента температур, и можно контролировать искривление в направлении ширины. Само собой разумеется, что эффективно поддерживать рельс 1 в вертикальном положении и в диапазонах температур выше, чем указанный.

В процессе охлаждения в это точке очень важно, чтобы не было какой-либо изоляции или ускоренного охлаждения. Если изоляция не используется, нет необходимости в подборе изоляционного материала и нет необходимости в капитальных затратах на изоляционные материалы. Более того, можно сократить период охлаждения по сравнению с процессом, в котором используется изоляция. Также, при сравнении процессов, которые включают и которые не включают в себя ускоренное охлаждение, в случае, где ускоренное охлаждение не применяется, инородные структуры будут сложнее возникать в металлической структуре, и поэтому металлические свойства после охлаждения остаются стабильными.

Для поддержания рельса 1 в вертикальном положении и для обеспечения того, что он не опрокинется на стеллаж для охлаждения, помимо поддержания рельса 1 в вертикальном положении, часть подошвы 2 рельса 1 должна механически удерживаться до тех пор, пока температура рельса 1 после горячей прокатки не достигнет диапазона температур, в которых вероятна пластическая деформация, другими словами, пока температура поверхности части головки 3 рельса 1 не упадет до области от 800°С до 400°С.

При помощи механического удержания части подошвы 2 рельса 1 сложнее развиться большому искривлению на этапе до естественного охлаждения, и поэтому рельсу 1 сложнее опрокинуться даже в вертикальном положении.

Более эффективно охлаждение части головки 3 и части подошвы 2 рельса 1 ускоренным образом со скоростью от 1°С в секунду до 20°С в секунду, в то же время поддерживая рельс 1 в вертикальном положении и механически удерживая часть подошвы 2 рельса 1 до тех пор, пока температура каждой части рельса 1 не достигнет диапазона температур, в котором структура рельса 1 начинает изменяться, другими словами, до тех пор, пока температура поверхности части головки не достигнет диапазона температур от 550°С до 450°С, и до тех пор, пока температура поверхности части подошвы 2 рельса 1 не достигнет диапазона температур от 500°С до 450°С. Путем охлаждения рельса 1 ускоренным образом при вышеуказанных условиях возможно регулировать искривление, возникающее, когда структура металла начинает деформироваться, и поэтому прямолинейность рельса 1 возрастает. Выбор скорости охлаждения от 1 до 20°С в секунду продиктован тем, что по сравнению с естественным процессом охлаждения со скоростью менее 1°С в секунду существует лишь незначительная заметная разница в производительности, но также, при скорости более 20°С в секунду, более вероятно отклонение температуры из-за неоднородности участка, что может привести к сложностям в регулировании температуры для остановки операции ускоренного охлаждения.

В таком случае, если рельс 1 не подвергается термической обработке, рельс 1 может охлаждаться естественным путем после горячей прокатки до тех пор, пока он не достигнет вышеуказанных температур. При осуществлении обработки предпочтительно произвести ускоренное охлаждение рельса 1 со скоростью охлаждения от 1 до 20°С в секунду, начиная с диапазона температур, в котором структура металла аустенитная. Если диапазон температуры, для которого осуществляется ускоренное охлаждение, составляет 450°С, возможно одновременно контролировать искривление рельса 1. В качестве способа ускоренного охлаждения можно использовать традиционный способ, такой как, например, способ, когда рельс 1 обдувается воздухом или водяным туманом, или способ, при котором рельс погружается в воду или масло.

Устройство, которое удерживает часть подошвы 3 рельса 1, как сказано выше, совмещено с устройством для термической обработки рельса 1. Например, можно использовать удерживающее устройство, описанное в публикации заявки на Патент Японии 2003-160813.

Также может быть предпочтительно устанавливать длину рельса 1 в ходе охлаждения до определенной длины или более. Путем установки длины рельса до определенной длины на стеллаже для охлаждения создается сдерживающий эффект под действием веса рельса, и можно более эффективно контролировать искривление рельса 1.

Длина рельс, отгружаемых в Японии, как правило, составляет 25 метров, и хотя рельс традиционно обрезается до этой длины в процессе охлаждения для его охлаждения, путем охлаждения еще более длинного рельса в вертикальном положении возможно улучшить регулирующее влияние веса рельса на искривление. Наиболее предпочтительная длина больше или равна 80 метрам. В соответствии с иллюстративным воплощением настоящего изобретения нет необходимости в установлении верхнего предела длины рельса 1, но с общей точки зрения оборудования для производства рельс длина будет ограничена из-за ограничений по перемещению. В настоящем изобретении можно установить верхний предел длины меньшим или равным 250 метрам.

Стеллаж для охлаждения, используемый в иллюстративном воплощении настоящего изобретения, может быть таким же, как и традиционные конструкции предшествующего уровня техники. Традиционные стеллажи для охлаждения оборудованы конвейерами для транспортировки, а также водным оборудованием для увеличения скорости охлаждения после охлаждения рельса ниже 200°С, но не существует необходимости в выпрямляющем оборудовании, описанном в публикации заявки на патент Японии Н05-076921 и описанном в публикации заявки на патент Японии Н09-168814, или в изоляционном оборудовании для стеллажа для охлаждения, описанном в публикации заявки на патент Японии S59-031824.

Как сказано выше, в соответствии со способом изготовления рельсов, путем поддержания рельса в вертикальном положении в период, когда температура поверхности рельса опускается от 400°С до 250°С, возможно контролировать изгиб в вертикальном направлении благодаря собственному весу рельса. Более того, так как тепло примерно одинаково рассеивается от обеих сторон рельса и в направлении ширины рельса 1 не будет возникать разницы температур, возможно контролировать изгиб в направлении ширины рельса. Поэтому возможно предотвратить искривление рельса в горизонтальном направлении без необходимости в заблаговременном осуществлении традиционных операций деформации для предотвращения изгиба.

В соответствии с иллюстративным воплощением настоящего изобретения, так как заблаговременно не осуществляется каких-либо операций для предотвращения изгиба, необходимо, чтобы машина, которая меняет направление рельса, была единственным блоком в процессе, следующим за горячей прокаткой. Поэтому возможно не только снизить капитальные затраты, а также снизить потребность в технических средствах для охлаждающего устройства. Более того, так как площадь стеллажа для охлаждения, когда рельс занимает вертикальное положение, будет меньше, чем площадь стеллажа для охлаждения, когда рельс располагается боком, возможно увеличить количество рельс, охлаждаемых одновременно, таким образом увеличивая производительность, и снизить потребность в технических средствах, в то же время сохраняя производительность.

Дополнительно, путем приведения рельса в вертикальное положение после горячей прокатки, возможно производить измерение размеров формы поперечного сечения в течение транспортировки, так что становиться возможным упрощение получения формы горячекатаного образца.

Образцы форм в основном получаются путем автономного измерения соответствующих участков поперечного сечения рельса при отрезании после горячей прокатки, и они используются для регулирования последующих условий давления горячей прокатки материала, но так как места отреза ограничены длиной изделия, и линия останавливается в то время, когда изделие отрезается, создается падение производительности.

В случае, когда измерение размеров формы осуществляется в оперативном режиме, при традиционном методе транспортировки на боку, величина искривления в ходе транспортировки чрезвычайно велика, так что прибор для измерения формы должен быть достаточно большим, чтобы соответствовать этому размеру. Дополнительно, невозможно получить удовлетворительной точности. Поэтому, путем транспортировки рельса в вертикальном положении согласно настоящему изобретению и заблаговременного дополнительного снижения величины искривления, возможно осуществить очень точное измерение, и, дополнительно, становится возможным осуществить измерение любого участка по всей длине рельса. Также, при помощи использования результатов этих измерений в корректирующих регулировках, осуществляемых после охлаждения до температуры окружающей среды, возможно дополнительно повысить прямолинейность рельса.

Прибор для измерения размеров формы поперечного сечения помещается в начале транспортера, предпочтительно при направлении к стеллажу для охлаждения, и измерение осуществляется наряду с движением рельса. Что касается размеров прибора для измерения размеров, возможно использовать уже известные устройства, например систему, в которой стержень приводится в контакт и измеряется перемещение, или систему, в которой расстояние измеряется при помощи света, например при помощи лазера.

(Пример варианта 1)

Рельсы 50 кг/м согласно JIS (Японскому Промышленному Стандарту), которые были отрезаны по длине в 25 метров, 50 метров, 100 метров и 150 метров, после операции горячей прокатки были поделены на группы по 20 рельсов каждой длины. Затем, все рельсы были положены на бок и были оставлены при естественном охлаждении до тех пор, пока температура поверхности части головки рельса не достигла 400°С. После этого все рельсы были приведены в вертикальное положение и были оставлены до тех пор, пока температура поверхности части головки рельса не снизилась с 400°С до 250°С. Затем половина рельсов каждой группы сохранила вертикальное положение, а оставшаяся половина рельсов была расположена на боку, и они были оставлены для охлаждения до температуры окружающей среды на бетонном основании (стеллаже для охлаждения). После завершения операции охлаждения количество опрокинувшихся рельс было сосчитано, и были произведены измерения степени искривления каждого рельса в направлении высоты и в направлении ширины (все искривления в вертикальном направлении).

Для степени искривления в направлении высоты было измерено расстояние между обоими концами рельса и основанием в вертикальном положении, было найдено среднее значение для обоих измерений. Далее, таким же способом была измерена степень искривления в направлении ширины, и было определено среднее значение. Результаты показаны в Таблице 1.

Таблица 1
Длина в течение охлажденияРасположение в течение охлажденияКоличество опрокинувшихся рельсИскривление в направлении высоты (мм)Искривление в направлении ширины (мм)Комментарии
125ВертикальноеНет75065Настоящее изобретение
2"Боковое-77065Пример для сравнения
350ВертикальноеНет760120Настоящее изобретение
4"Боковое-780120Пример для сравнения
5100ВертикальноеНет780240Настоящее изобретение
6"Боковое-800240Пример для сравнения
7150ВертикальноеНет780380Настоящее изобретение
8"Боковое-800380Пример для сравнения

Дополнительно, в качестве сравнения с вышеуказанным Примером варианта 1, рельсы 50 кг/м согласно JIS (Японскому Промышленному Стандарту), которые были отрезаны по длине в 25 метров, 50 метров, 100 метров и 150 метров, после операции горячей прокатки были поделены на группы по 20 рельс каждой длины. Затем все рельсы были положены на бок и были оставлены при естественном охлаждении до тех пор, пока температура поверхности части головки рельса не достигла 400°С. После этого все рельсы сохранили расположение на боку и были оставлены до тех пор, пока температура поверхности части головки рельса не снизилась с 400°С до 250°С. Затем половина рельс в каждой группе была приведена в вертикальное положение, а другая половина сохранила боковое положение, и они были оставлены для охлаждения до температуры окружающей среды на бетонном основании. После завершения операции охлаждения количество опрокинувшихся рельс было сосчитано, и были произведены измерения степени искривления каждого рельса в направлении высоты и в направлении ширины тем же способом, что и до этого. Результаты показаны в Таблице 2.

Таблица 2
Длина в течение охлажденияРасположение в течение охлажденияКоличество опрокинувшихся рельсИскривление в направлении высоты (мм)Искривление в направлении ширины (мм)Комментарии
125ВертикальноеВсе78085Пример для сравнения
2"Боковое-80085Пример для сравнения
350ВертикальноеВсе830150Пример для сравнения
4"Боковое-850150Пример для сравнения
5100ВертикальноеВсе880300Пример для сравнения
6"Боковое-900300Пример для сравнения
7150ВертикальноеВсе880500Пример для сравнения
8"Боковое-900500Пример для сравнения

Как показано в приведенных выше Таблицах 1 и 2, в соответствии с настоящим изобретением возможно снизить величину искривления как в направлении высоты, так и в направлении ширины рельса, а также поддерживать рельсы в вертикальном положении даже в ходе охлаждения.

(Пример варианта 2)

Рельсы в 60 кг/м согласно JIS были отрезаны по длине в 150 метров после операции горячей прокатки и были поделены на группы по 20 рельс в каждой. Затем все рельсы были приведены в вертикальное положение и принудительно охлаждались путем обдува воздухом до тех пор, пока температура поверхности части головки рельса не упала от 800°С до 450°С. Скорость ускоренного охлаждения была установлена 0°С в секунду, 1°С в секунду, 3°С в секунду, 5°С в секунду и 10°С в секунду, при использовании разных скоростей ускоренного охлаждения для каждой группы. Далее часть подошвы половины рельс в каждой группе удерживалась при помощи зажимного устройства, часть подошвы оставшихся рельс не удерживалась. После этого все рельсы были приведены в вертикальное положение и охлаждались до температуры окружающей среды. После завершения процесса охлаждения были произведены измерения степени искривления каждого рельса в направлении высоты, а также в направлении ширины тем же способом, что и в вышеприведенном Примере варианта 1. Результаты показаны в Таблице 3.

Таблица 3
Скорость ускоренного охлаждения (°С/с)Удержание в ходе ускоренного охлажденияИскривление в направлении высоты (мм)Искривление в направлении ширины (мм)Комментарии
1НетНет650190Пример для сравнения
2"Да450120Настоящее изобретение
31Нет500210Пример для сравнения
4"Да210120Настоящее изобретение
53Нет440210Пример для сравнения
6"Да150120Настоящее изобретение
75Нет400220Пример для сравнения
8"Да140120Настоящее изобретение
910Нет370220Пример для сравнения
10"Да140120Настоящее изобретение

Как показано в Таблице 3, в соответствии с настоящим изобретением, путем удержания рельса в вертикальном положении в ходе охлаждения, возможно снизить степень искривления после охлаждения до температуры окружающей среды.

Выше были описаны предпочтительные варианты и примеры реализации настоящего изобретения, но настоящее изобретение не ограничивается данными вариантами и примерами. В структуре могут быть выполнены дополнения, пропуски, замещения и другие модификации, не отступая от задачи настоящего изобретения. Дополнительно, все ссылки, публикации и патентные заявления, упомянутые выше, приведены здесь полностью для ссылки.

Возможность промышленного применения

Настоящее изобретение относится к способу изготовления рельсов горячей прокаткой заготовки для придания ей формы рельса и затем после горячей прокатки охлаждения высокотемпературного рельса до температуры окружающей среды. Настоящее изобретение также относится к технологии производства рельса, при которой рельс поддерживается в вертикальном положении до тех пор, пока температура поверхности подошвы рельса не достигнет диапазона температур от 400°С до 250°С, и рельс охлаждается естественным путем без применения изоляции или ускоренного охлаждения. Согласно настоящему изобретению возможно предотвратить искривление рельса в вертикальном направлении без необходимости в заблаговременном осуществлении традиционных операций деформации для предотвращения изгиба.

1. Способ изготовления рельсов, включающий:

а) горячую прокатку заготовки для придания ей формы рельса, имеющего высокую температуру, и

b) после этапа (а), охлаждение рельса, имеющего высокую температуру, до температуры окружающей среды, причем рельс поддерживают в вертикальном положении, в то время как температура поверхности головки рельса находится в диапазоне температур, по существу, от 400 до 250°С, рельс охлаждают естественным путем без использования изоляции и ускоренного охлаждения в указанном диапазоне температур, причем искривление рельса в вертикальном направлении предотвращают при помощи веса самого рельса.

2. Способ по п.1, в котором рельс поддерживают в вертикальном положении до тех пор, пока температура поверхности подошвы рельса не достигнет диапазона температур, по существу, от 800 до 400°С, в то же время подошву рельса механически удерживают.

3. Способ по любому из пп.1 и 2 в котором на этапе (b) осуществляют ускоренное охлаждение головки и подошвы рельса со скоростью, по существу, от 1 до 20°С в секунду во время механического удержания подошвы рельса и поддержания рельса в вертикальном положении, при этом ускоренное охлаждение осуществляется до тех пор, пока (I) температура поверхности по меньшей мере части головки не достигнет диапазона температур, по существу, от 550 до 450°С, и (II) температура поверхности подошвы рельса не достигнет диапазона температур, по существу, от 500 до 450°С.

4. Способ по п.3, при котором либо температура поверхности головки рельса, при которой начинают ускоренное охлаждение, либо температура поверхности части подошвы рельса, при которой начинается ускоренное охлаждение, является температурой, при которой структура рельса аустенитная.

5. Способ по любому из пп.1 и 2 при котором, после этапа (а), рельс поддерживают в вертикальном положении до тех пор, пока не будет достигнута температура окружающей среды.

6. Способ по п.5, при котором форму поперечного сечения рельса измеряют в оперативном режиме в ходе транспортировки рельса, который был приведен в вертикальное положение после этапа (а).

7. Способ по п.1, при котором длина рельса составляет, по существу, от 80 до 250 м.

www.findpatent.ru

Выбор технологии прокатки рельсов

Рис. 13.1. Схема деформации рельсового профиля: а - прокатка в двухвалковом калибре; б — прокатка в четырехвалковом калибре;

1 - заготовка;

2 - промежуточный профиль;

3 - готовый профильПо существу известные способы прокатки рельсов с применением уни­версальных клетей отличаются типом клетей и калибров, а также порядком прокатки в трех последних проходах (рис. 13.2).

В качестве примера ниже приводится описание технологии и состава оборудования на рельсобалочном стане с универсальными клетями завода фирмы Nippon Kokan в Фукуяме (Япония). На этом стане прокатывают рель­сы тяжелого типа - 50 и 60 кг/м из непрерывнолитой заготовки сечением 250x355 мм. Заготовка нагревается в печи с шагающими балками производи­тельностью 150 т/ч. Стан имеет пять клетей, из которых две универсальные.

Для обеспечения необходимого качества поверхности рельсов и мини­мальных допусков их размеров на стане применяют гидросбив окалины, ле­гированные валки в чистовой клети, сменные запасные клети, которые мож­но быстро и точно собирать и настраивать.

Отделочное оборудование стана рассчитано на обработку рельсов длиной до 50 м. Для правки термически необработанных рельсов на участке рельсо-отделки имеются два гидравлических пресса усилием 1700 и 800 кН. Уста­новлено пять станков для обрезки концов и сверления болтовых отверстий.

На ряде зарубежных заводов прокатка осуществляется с применением жестких двухвалковых клетей, например, на рельсобалочном стане завода August Thyssen Hutte в Дуйсбурге (Германия). Здесь прокатывают железно­дорожные рельсы S49 и UIC60, рельсы трамвайные, остряковые, контррель­сы. Максимальная длина рельсов - 60 м. Заготовка литая сечением 265x380 мм, длиной 11,4 м.

Нагрев металла производится в двух печах с шагающими балками, про­изводительность каждой печи 120 т/ч. Для удаления печной окалины имеет­ся установка гидросбива окалины, давление воды 18 МПа (180 кгс/см2). Гид­росбив окалины позволяет улучшить качество поверхности рельсов и полу­чать ее без вкатанной окалины. Для подачи воды высокого давления уста­новлены соответствующие насосы и фильтровальная станция для очистки осветленной воды.

Прокатка рельсов ведется в 3-х клетях: в обжимной клети дуо реверсив­ной 1180 мм и в двух компактных горизонтальных клетях дуо реверсивных 950 мм конструкции фирмы Schloemann - Siemag AG, расположенных в ли­нию. Особенностью клетей этой фирмы является повышенная жесткость, обеспечивающая узкие допуски на размеры проката. Количество проходов: в обжимной клети - 6, в клетях дуо 950 - 7 (4+3).

В одном калибре чистовой клети прокатывают не более 600 т рельсов. Работа оборудования рабочих линий полностью автоматизирована. Раскат рельсов длиной 125 м на пиле горячей резки делится на две части. Перед ох­лаждением на холодильнике рельсы изгибаются на подошву со стрелой про­гиба 1,6м.Рис. 13.2. Способы прокатки рельсов с использованием универсальных клетей в трех последних проходах: а - схема размещения рабочих клетей; б - способы прокатки в калибрах; 1-7 - номера способов прокаткиПравка рельсов производится в роликоправильных машинах в двух плос­костях 74 жесткости. Кантовку рельсов и задачу их в ГРПМ производит мани­пулятор. Кроме того, имеются два правильных гидравлических пресса. От­делка концов производится на четырех сверлильно-отрезных станках фирмы Wagner.

В линии стана установлены приборы:

- ультразвукового контроля;

- вихретоковый прибор для контроля поверхностных дефектов;

- лазерный измеритель кривизны рельсов;

- лазерный измеритель волнистости (неровности по высоте).

Неровность рельсов, прокатываемых на стане, составляет ±0,1 мм. Допуск по высоте рельсов составляет ±0,5 мм.

Рельсы поступают как на обычные магистрали, так и на высокоскорост­ные. Специальных требований к рельсам от государственных железных до­рог ФРГ нет, но фирма по своей инициативе делает селекцию рельсов для высокоскоростных магистралей.

Таким образом, производство рельсов за рубежом имеет следующие тех­нологические особенности:

- в качестве исходного металла используют непрерывнолитую заготовку из вакуумированной стали сечением не менее 900-1000 см2;

- нагрев заготовок производят в печах с шагающими балками;

- печную окалину удаляют на установках гидросбива окалины;

- прокатку рельсов производят с использованием жестких универсаль­ных или горизонтальных клетей;

- перед охлаждением на холодильнике рельсы проходят изгиб на подош­ву;

- правку рельсов производят в роликоправильных машинах в двух плос­костях жесткости, а доправку на гидравлических прессах;

- резку концов рельсов производят на пилах Wagner дисками с твердо­сплавным инструментом;

- для контроля качества рельсов в потоке рельсоотделки устанавливается комплекс приборов.

13.2. Предложения по реконструкции РБЦ НТМК

13.2.1.   Анализ технологий и состава оборудования, используемых для производства рельсов в России

Производство рельсов для железных дорог в России осуществляется на рельсобалочных станах Нижнетагильского и Кузнецкого металлургических комбинатов с применением двухвалковых калибров.

До реконструкции сталеплавильного передела НТМК, когда рельсы про­катывали из слитков, разлитых сверху, на стан 800 поступали заготовки се­чением 320x340 мм, полученные в обжимном цехе №1 на блюминге 1150.

После перехода на разливку стали на МНЛЗ на стан 800 поступают . заготовки сечением 300x360 мм.

Схема основного технологического оборудования рельсобалочного стана 800 представлена на рис. 13.3.

Прокатка железнодорожных рельсов Р65 на стане 800 производится за!2 проходов: 5 проходов в реверсивной клети 950, 3 - в 1-й клети трио 800, 3 -во 2-й клети трио 800 и 1 - в чистовой клети дуо 850. Технология прокатки рельсов путем обжатия раската в двухвалковых тавровых и рельсовых калиб­рах имеет следующие недостатки: большая неравномерность деформации по элементам профиля; наличие открытых и закрытых ручьев, требующих глу­бокого вреза в валки; головка и подошва рельса не подвергается прямому обжатию в направлении оси симметрии рельса.

Прокатка рельсов на КМК не имеет принципиальных отличий от техно­логической схемы, используемой на НТМК.

В 1991 г. УралНИИЧМ выполнил на КМК работу "Разработка и приме­нение технологии по повышению прямолинейности рельсов", в результате которой было выявлено, что рельсы по высоте имеют неровность, которая носит синусоидальный характер с периодом, равным примерно 2800 мм. Это соответствует длине окружности ручья калибра чистовой клети.

Наличие этой характерной волнистости связано с радиально-осевым пе­ремещением валков в процессе прокатки, которое возникает из-за нежесткого крепления подушек клети, наличия зазора между подушками и станинами, износа конусов валков, с неравномерным нагревом металла, износом калиб­ров, а также отсутствием вальцетокарных станков для нарезки калибров по периметру бочки валка с необходимой точностью. Поэтому для снижения волнистости рельсов, образующейся при прокатке, необходимо:

- обеспечить равномерный нагрев заготовок по длине и сечению;

- вести прокатку в жестких клетях с хорошим уравновешиванием шпин­делей;

- прокатывать в чистовом калибре не более 1000 т рельсов;

- установить вальцетокарные станки, например, фирмы "Геркулес" (Гер­мания), обеспечивающие высокую точность обработки прокатных валков.Рис 13.3. Схема расположения основного технологического оборудования рельсобалочного стана 800

1 - методические нагревательные печи; 2 - камерные нагревательные печи; 3 - обжимная двухвалковая клеть 950; 4 - черновая и предчистовая трехвалковые клети 800; 5 - чистовая двухвалковая клеть 850; 6 - ножницы горячей резки; 7 - стеллаж возвратного потока; 8 - маятниковые пилы горячей резки; 9 - клеймовочная ма­шина; 10, 22 - передаточный швеллер для проката из качественной стали и рельсов; 11 - стеллаж для проката из качественной стали; 12 - центральные холодиль­ники; 13, 20, 21, 32- горизонтальные роликоправильные машины; 14 - распределительный стеллаж; 15 - горизонтально-правильные прессы; 16 - вертикально-правильные (штемпельные) прессы; 17 - установки для закалки концов рельсов; 18 - установки по центровке рельсов; 19 - станки сверлильно-фрезерные; 23 - печи изотермической выдержки рельсов; 24 - печь для нагрева рельсов под закалку; 25, 28 - кантователи рельсов; 26 - установка термоправки рельсов; 27 - закалочная машина; 29 - инспекторские стеллажи; 30 - установка замера твердости головки рельса; 31 - вертикальная роликоправильная машина; 33 -холодильники за отпускной печью; 34 - пакетирующее устройство; 35- печь для отпуска закаленных рельсовНа рельсобалочном стане КМК испытан способ непрерывной прокатки рельсов в предчистовой универсальной 4-х валковой клети и в чистовой 2-х валковой клети [13] (см. рис. 13.2, способ 7). По этому способу в 1987 г. было прокатано 25 тыс. т рельсов Р65. Испытания показали, что стойкость чисто­вого 2-х валкового калибра составила 1500 т, стойкость чугунного валка со . стороны головки рельса универсального калибра - 5,5 тыс. т, стойкость чу­гунного валка со стороны подошвы около 12 тыс. т. Установлена высокая стабильность получения профиля, замечаний по геометрии профиля практи­чески не было. Качество рельсов, прокатанных с применением универсально­го калибра, характеризуется следующими показателями: количество рельсов длиной 25 м, не имеющих поверхностных дефектов, составило 82-90 % по сравнению с 67-80 % для текущего производства; механические свойства находятся на том же уровне, а пластичность несколько больше у опытных рельсов. Авторами статьи [13], проводившими вышеуказанные испытания, предложен также способ прокатки рельсов с использованием 2-х универсаль­ных клетей, которые располагаются непрерывно (см. рис. 13.2, способ 5).

Сотрудниками Уральского политехнического института и УралНИИчер-мета предложен способ прокатки рельсов на КМК с применением двух уни­версальных и двухвалковой клети (см. рис. 13.2, способ 1а), отличающийся тем, что в 4-х валковой клети приняты вертикальные валки одинакового диа­метра как со стороны головки, так и подошвы рельса [14, 15]. Результаты этих работ были использованы в ПО "Уралмаш" при проектировании конструкции рабочих клетей для прокатки рельсов.

К рельсам, предназначенным для скоростного совмещенного движения, предъявляются повышенные требования по продольной прямолинейности, в частности, отклонения поверхности катания головки рельса в вертикальной плоскости не должны превышать 0,3 мм на базовой длине 1,5 м. Такая пря­молинейность, как показывает практика зарубежных заводов, достигается с использованием как универсальных, так и двухвалковых калибров.

В последние годы ГНЦ РФ ОАО "УЙМ", КМК и ВНИИЖТ выполнили комплекс работ, в результате которых были внедрены мероприятия по тер­мической правке рельсов во время отпуска [16] и после него, усовершенство­ваны технология [17] и схема правки, организован контроль прямолинейно­сти рельсов с помощью устройства "Элекон", что позволило существенно повысить прямолинейность рельсов. В настоящее время на КМК до 80 % рельсов в потоке отвечают повышенным требованиям по прямолинейности, и разработаны мероприятия по повышению этой доли до 100 %. Поэтому, с точки зрения достижения повышенной прямолинейности рельсов, для рекон­струкции РБЦ НТМК правомочны предложения по прокатке рельсов с при­менением как универсальных, так и двухвалковых клетей.13.2.2.    Технологические схемы прокатки рельсов Р65 с применением универсальных клетей

Предложение УГТУ-УПИ

Для прокатки рельсов Р65 с применением универсальных клетей предло­жено четыре варианта размещения рабочих клетей (рис. 13.4-13.8). Ориенти-' ровочная схема прокатки рельсов по этим вариантам приведена на рис. 13.9, а в таблице 13.1 - ориентировочный режим деформации по проходам.

При выборе схемы прокатки приняли в 4-х валковой реверсивной универ­сальной клети УК1 2 прохода с общим коэффициентом вытяжки 1,537, а в чистовой клети УК2 - 1,06. Такие коэффициенты вытяжки в универсальных клетях обеспечат получение требуемой геометрии рельсов и повышенных механических свойств. В условиях РБЦ НТМК установить еще одну 4-х вал­ковую универсальную клеть с целью увеличения прямого обжатия головки и подошвы рельса не представляется возможным.

Предлагаемые варианты размещения рабочих клетей предусматривают возможность прокатки как рельсов, так и профилей действующего сортамен­та.

По всем вариантам прокатка в обжимной реверсивной клети 950 произво­дится за 5 проходов в ящичных и разрезных калибрах. Рассмотрим прокатку в последующих клетях.

ВАРИАНТ! (рис. 13.4)

а) Прокатка рельсов. Клеть дуо 850 убирается. Устанавливаются уни­версальная четырехвалковая клеть УК1 и универсальная трехвалковая клеть УК2. В клети трио 800-1 дается 4 прохода (рис. 13.9), клеть трио 800-2 ис­пользуется как вспомогательная: 1-й проход дается в открытом контрольном калибре на нижнем горизонте. Далее в реверсивной клети УК1 дается 2 про­хода, затем один проход в клети 800-2 на верхнем горизонте в открытом кон­трольном калибре (в этом случае можно иметь ширину калибра 180 мм). Применение в клети 800-2 различных калибров по ширине позволяет осуще­ствлять более точный контроль профиля.

Заканчивается прокатка в клети УК2, которая может быть установлена или на место существующей клети дуо 850 (с использованием существующе­го привода) или рядом. За клетью УК1 необходимо установить рольганг дли­ной ~ 50 м. Привод клети УК1 осуществляется от электродвигателя, установ­ленного в становом пролете на месте существующего стенда для перевалки валков.

По этому варианту возможна замена клетей трио 800 на реверсивные же­сткие двухвалковые клети 800. 

Рис. 13.4. Схема расположения оборудования по варианту реконструкции 1

www.coolreferat.com

Курсовая работа - Выбор технологии прокатки рельсов

13. Выбор технологии прокатки рельсов

13.1. Анализтехнологий и состава оборудования, используемых для производства рельсов за рубежом

Прокатка железнодорожных рельсов на современных зарубежных станах в настоящее время осуществляется в основном с применением универсаль­ных клетей [11,12]. Такая технология предусматривает многократное прямоеобжатие наиболее ответственных элементов профиля — головки и подошвы. На рис. 13.1 дано сравнение схемыдеформации рельсового профиля в двух­валковых ичетырехвалковых калибрах.

При прокатке в двухвалковых калибрах головка рельса не подвергается прямому обжатию по высоте рельса, вследствие чего металл головки имеет недостаточно плотную и довольно крупную зернистую структуру и обладает пониженными механическими свойствами по сравнению с рельсами, прока­танными в универсальных калибрах. Это особенно следует иметь ввиду при использовании непрерывнолитых заготовок, которые подвергаются меньшей вытяжке по сравнению со слитком.

При прокатке в универсальных калибрах сечение рельса остается симмет­ричным относительно горизонтальной плоскости. Головка и подошва рельса при этом имеют почти одинаковую температуру. Рельсы, прокатанные с применением универсальных калибров, характеризуются мелкозернистой структурой, улучшенным качеством поверхности и повышенными механиче­скими свойствами. Прокатка рельсов в универсальных клетях обеспечивает одновременную равномерную деформацию всего профиля четырьмя валка­ми. Форма универсальных калибров гарантирует сохранение выпуклости го­ловки рельса. При этом ходовая поверхность рельса, подвергаемая макси­мальной нагрузке при эксплуатации, обрабатывается под прямым давлением.Для ограничения ширины головки и подошвы рельса служитвспомогатель­ная двухвалковая клеть с горизонтальнорасположенными валками.

Процесс прокатки рельсов на универсальном стане был разработан в 1964-68 гг. на заводе в г. Эйанже (Франция) фирмы Unimetal(ранее фирма Sacilor). Лицензии на процесс были проданы фирмам ShinNipponSeitetsu(Япония), BrokenHillProprietary(Австралия), ISCOR(ЮАР), Асо Minas(Бра­зилия) и др.

По этой технологии заготовка вначале прокатывается в одной-двух ревер­сивных двухвалковых клетях, а затем в двух-трех универсальных клетях (из них 1-2 клети реверсивные, а чистовая клетьнереверсивная). До и после ре­версивных клетей устанавливаютсявспомогательные двухвалковые клети. Деформация вуниверсальных и вспомогательных клетях осуществляется в непрерывном режиме прокатки. Чистовая клеть обычно устанавливается от­дельно, т.е. непрерывная прокатка в ней не предусматривается.

<img src="/cache/referats/17120/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

а

 

Рис. 13.1. Схема деформации рельсового профиля: а — прокатка в двухвалковом калибре; б — прокатка в четырехвалковом калибре;

1 — заготовка;

2 — промежуточный профиль;

3 — готовый профиль

По существу известные способы прокатки рельсов с применением уни­версальныхклетей отличаются типом клетей и калибров, а также порядком прокатки в трех последних проходах (рис. 13.2).

В качестве примера нижеприводится описание технологии и состава оборудованияна рельсобалочном стане с универсальными клетями завода фирмы NipponKokanв Фукуяме (Япония). На этом стане прокатывают рель­сы тяжелого типа- 50 и 60 кг/м из непрерывнолитой заготовки сечением 250x355 мм. Заготовка нагревается в печи с шагающими балками производи­тельностью150 т/ч. Стан имеет пять клетей, из которых две универсальные.

Для обеспечения необходимого качества поверхности рельсов и мини­мальных допусков их размеров на стане применяют гидросбив окалины, ле­гированные валки в чистовой клети, сменные запасные клети, которые мож­но быстро и точно собирать и настраивать.

Отделочное оборудование стана рассчитано на обработку рельсов длиной до 50 м. Для правки термически необработанных рельсов на участкерельсо-отделки имеются два гидравлических прессаусилием 1700 и 800 кН. Уста­новлено пять станков для обрезкиконцов и сверления болтовых отверстий.

На ряде зарубежных заводов прокатка осуществляется с применением жестких двухвалковых клетей, например, на рельсобалочном стане завода AugustThyssenHutteв Дуйсбурге (Германия). Здесь прокатываютжелезно­дорожные рельсы S49 и UIC60, рельсытрамвайные, остряковые, контррель­сы. Максимальнаядлина рельсов — 60 м. Заготовка литая сечением 265x380 мм, длиной 11,4 м.

Нагрев металла производится в двух печах с шагающими балками, про­изводительность каждой печи 120 т/ч. Для удаления печной окалины имеет­ся установка гидросбива окалины, давление воды 18 МПа (180 кгс/см2).Гид­росбив окалины позволяет улучшить качество поверхностирельсов и полу­чать ее без вкатанной окалины. Для подачи водывысокого давления уста­новлены соответствующие насосы ифильтровальная станция для очистки осветленной воды.

Прокатка рельсов ведется в 3-х клетях: в обжимной клети дуо реверсив­ной 1180 мм и в двух компактных горизонтальных клетях дуо реверсивных 950 мм конструкции фирмы Schloemann — SiemagAG, расположенных вли­нию. Особенностью клетей этой фирмы является повышеннаяжесткость, обеспечивающая узкие допуски на размерыпроката. Количество проходов: в обжимной клети — 6, в клетях дуо 950 — 7 (4+3).

В одном калибре чистовой клети прокатывают не более 600 т рельсов. Работа оборудования рабочих линий полностью автоматизирована. Раскат рельсов длиной 125 м на пиле горячей резки делится на две части. Передох­лаждением на холодильнике рельсы изгибаются на подошву со стрелой про­гиба 1,6м.

<img src="/cache/referats/17120/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис. 13.2.Способы прокатки рельсов с использованием универсальных клетей в трех последнихпроходах: а — схема размещения рабочих клетей; б — способы прокатки в калибрах; 1-7 — номера способов прокатки

Правка рельсов производится в роликоправильных машинах в двух плос­костях <span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; color:black">74

жесткости. Кантовку рельсов и задачу их вГРПМ производит мани­пулятор. Кроме того, имеются два правильных гидравлическихпресса. От­делка концов производится на четырехсверлильно-отрезных станках фирмы Wagner.

В линии стана установлены приборы:

— ультразвукового контроля;

— вихретоковый прибор для контроля поверхностных дефектов;

— лазерный измеритель кривизны рельсов;

— лазерный измеритель волнистости(неровности по высоте).

Неровность рельсов, прокатываемых на стане, составляет ±0,1 мм. Допуск по высоте рельсов составляет ±0,5 мм.

Рельсы поступают как на обычные магистрали, так и на высокоскорост­ные. Специальных требований к рельсам от государственных железных до­рог ФРГ нет, но фирма по своей инициативе делает селекцию рельсов для высокоскоростных магистралей.

Таким образом, производство рельсов за рубежом имеет следующие тех­нологические особенности:

— в качестве исходного металла используют непрерывнолитую заготовку из вакуумированной стали сечением не менее 900-1000 см2;

— нагрев заготовок производят в печахс шагающими балками;

— печную окалину удаляют на установкахгидросбива окалины;

— прокатку рельсов производят с использованием жестких универсаль­ных или горизонтальных клетей;

— перед охлаждением на холодильнике рельсы проходят изгиб на подош­ву;

— правку рельсов производят в роликоправильных машинах в двух плос­костях жесткости, а доправку на гидравлических прессах;

— резку концов рельсов производят на пилах Wagnerдисками с твердо­сплавным инструментом;

— для контроля качества рельсов в потоке рельсоотделки устанавливается комплекс приборов.

13.2. Предложения по реконструкции РБЦ НТМК

13.2.1.   Анализтехнологий и состава оборудования, используемых для производства рельсов вРоссии

Производство рельсов для железных дорог в России осуществляется на рельсобалочных станах Нижнетагильского и Кузнецкого металлургических комбинатов с применением двухвалковых калибров.

До реконструкции сталеплавильного передела НТМК, когда рельсы про­катывали из слитков, разлитых сверху, на стан 800 поступали заготовки се­чением 320x340 мм, полученные в обжимном цехе №1 на блюминге 1150.

После перехода на разливку сталина МНЛЗ на стан 800 поступают . заготовкисечением 300x360 мм.

Схема основного технологического оборудования рельсобалочного стана 800 представлена на рис. 13.3.

Прокатка железнодорожных рельсов Р65 на стане 800 производится за!2 проходов: 5 проходов в реверсивной клети 950, 3 — в 1-й клети трио 800,3 -во 2-й клети трио 800 и 1 — в чистовой клети дуо 850. Технология прокатки рельсов путем обжатия раската в двухвалковых тавровых и рельсовых калиб­рах имеет следующие недостатки: большая неравномерность деформации по элементам профиля; наличие открытых и закрытых ручьев, требующих глу­бокого вреза в валки; головка и подошва рельса не подвергается прямому обжатию в направлении оси симметрии рельса.

Прокатка рельсов на КМК не имеет принципиальных отличий от техно­логической схемы, используемой на НТМК.

В 1991 г. УралНИИЧМ выполнил на КМК работу «Разработка и приме­нение технологии по повышению прямолинейности рельсов», врезультате которой было выявлено, что рельсы по высотеимеют неровность, которая носит синусоидальный характер спериодом, равным примерно 2800 мм. Это соответствует длинеокружности ручья калибра чистовой клети.

Наличие этой характерной волнистости связано с радиально-осевым пе­ремещением валков в процессе прокатки, которое возникает из-занежесткого крепления подушек клети, наличия зазорамежду подушками и станинами, износа конусов валков, с неравномернымнагревом металла, износом калиб­ров, а такжеотсутствием вальцетокарных станков для нарезки калибров по периметру бочки валка с необходимой точностью. Поэтому для снижения волнистости рельсов, образующейся при прокатке, необходимо:

— обеспечить равномерный нагревзаготовок по длине и сечению;

— вести прокатку в жестких клетях с хорошим уравновешиванием шпин­делей;

— прокатывать в чистовом калибре неболее 1000 т рельсов;

— установить вальцетокарные станки, например, фирмы «Геркулес»(Гер­мания), обеспечивающие высокую точность обработкипрокатных валков.

<img src="/cache/referats/17120/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">

Рис 13.3. Схема расположения основного технологического оборудованиярельсобалочного стана 800

1 — методические нагревательные печи; 2 — камерные нагревательные печи; 3 — обжимная двухвалковая клеть 950; 4 — черновая и предчистовая трехвалковые клети800; 5 — чистовая двухвалковая клеть 850; 6 — ножницыгорячей резки; 7 — стеллаж возвратного потока; 8 — маятниковые пилы горячейрезки; 9 — клеймовочная ма­шина; 10, 22 — передаточный швеллер для проката изкачественной стали и рельсов; 11 — стеллаж для проката из качественной стали;12 — центральные холодиль­ники; 13, 20, 21, 32- горизонтальныероликоправильные машины; 14 — распределительный стеллаж; 15 — горизонтально-правильные прессы; 16 — вертикально-правильные (штемпельные) прессы; 17 — установки для закалки концоврельсов; 18 — установки по центровке рельсов; 19 — станки сверлильно-фрезерные; 23 — печи изотермической выдержки рельсов; 24 — печь длянагрева рельсов под закалку; 25, 28 — кантователи рельсов; 26 — установкатермоправки рельсов; 27 — закалочная машина; 29 — инспекторские стеллажи; 30 — установка замера твердости головки рельса; 31 — вертикальная роликоправильная машина; 33 -холодильники заотпускной печью; 34 — пакетирующее устройство; 35- печь для отпуска закаленныхрельсов

Нарельсобалочном стане КМК испытан способ непрерывной прокатки рельсов впредчистовой универсальной 4-х валковой клети и в чистовой 2-х валковой клети [13] (см. рис. 13.2, способ 7). По этому способу в 1987г. было прокатано 25 тыс. т рельсов Р65. Испытанияпоказали, что стойкость чисто­вого 2-х валкового калибра составила1500 т, стойкость чугунного валка со . стороны головкирельса универсального калибра — 5,5 тыс. т, стойкость чу­гунного валка со стороны подошвы около 12 тыс. т. Установлена высокая стабильность получения профиля, замечаний по геометрии профиля практи­чески не было. Качество рельсов, прокатанных с применением универсально­го калибра, характеризуется следующими показателями: количество рельсов длиной 25 м, не имеющих поверхностных дефектов, составило 82-90 % посравнению с 67-80 % для текущего производства; механические свойства находятся на том же уровне, а пластичность несколько больше у опытных рельсов. Авторами статьи [13], проводившими вышеуказанные испытания, предложен также способ прокатки рельсов с использованием 2-х универсаль­ных клетей, которые располагаются непрерывно (см. рис. 13.2, способ 5).

Сотрудниками Уральского политехнического института и УралНИИчер-метапредложен способ прокатки рельсов на КМК с применением двух уни­версальных и двухвалковой клети (см. рис. 13.2, способ 1а), отличающийсятем, что в 4-х валковой клети приняты вертикальные валкиодинакового диа­метра как со стороны головки, так и подошвырельса [14, 15]. Результаты этих работ были использованы в ПО«Уралмаш» при проектировании конструкции рабочихклетей для прокатки рельсов.

К рельсам, предназначенным для скоростного совмещенного движения, предъявляются повышенные требования по продольной прямолинейности, в частности, отклонения поверхности катания головки рельса в вертикальной плоскости не должны превышать 0,3 мм на базовой длине 1,5 м. Такая пря­молинейность, как показывает практика зарубежных заводов, достигается с использованием как универсальных, так и двухвалковых калибров.

В последние годы ГНЦ РФ ОАО «УЙМ», КМК и ВНИИЖТ выполниликомплекс работ, в результате которых были внедрены мероприятия по тер­мической правке рельсов во время отпуска [16] и после него,усовершенство­ваны технология [17] и схема правки,организован контроль прямолинейно­сти рельсов спомощью устройства «Элекон», что позволило существенно повысить прямолинейность рельсов. В настоящее время на КМК до 80 % рельсов в потоке отвечают повышенным требованиям по прямолинейности, и разработаны мероприятия по повышению этой доли до 100 %. Поэтому, с точки зрения достижения повышенной прямолинейности рельсов, для рекон­струкции РБЦ НТМК правомочны предложения по прокатке рельсов с при­менением как универсальных, так и двухвалковых клетей.

13.2.2.   Технологические схемы прокатки рельсов Р65 с применением универсальных клетей

<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;color:black;letter-spacing:-.35pt">ПредложениеУГТУ-УПИ

Дляпрокатки рельсов Р65 с применением универсальных клетей предло­жено четыре варианта размещения рабочих клетей (рис. 13.4-13.8).Ориенти-' ровочная схема прокатки рельсов по этимвариантам приведена на рис. 13.9, а в таблице 13.1 — ориентировочный режим деформации по проходам.

При выборе схемы прокатки приняли в 4-х валковой реверсивной универ­сальной клети УК1 2 прохода с общим коэффициентом вытяжки 1,537, а в чистовой клети УК2 — 1,06. Такие коэффициенты вытяжки в универсальных клетях обеспечат получение требуемой геометрии рельсов и повышенных механических свойств. В условиях РБЦ НТМК установить еще одну 4-х вал­ковуюуниверсальную клеть с целью увеличения прямого обжатия головки и подошвы рельса не представляется возможным.

Предлагаемые варианты размещения рабочих клетей предусматривают возможность прокатки как рельсов, так и профилей действующего сортамен­та.

По всем вариантам прокатка в обжимной реверсивной клети 950 произво­дится за 5 проходов в ящичных и разрезных калибрах. Рассмотрим прокатку в последующих клетях.

ВАРИАНТ! (рис. 13.4)

а) Прокатка рельсов. Клетьдуо 850 убирается. Устанавливаются уни­версальнаячетырехвалковая клеть УК1 и универсальная трехвалковая клеть УК2. В клети трио 800-1 дается 4 прохода (рис. 13.9), клеть трио 800-2ис­пользуется как вспомогательная: 1-й проход дается воткрытом контрольном калибре на нижнем горизонте. Далее вреверсивной клети УК1 дается 2 про­хода, затем одинпроход в клети 800-2 на верхнем горизонте в открытом кон­трольном калибре (в этом случае можно иметь ширину калибра 180 мм). Применение в клети 800-2 различных калибров по ширине позволяет осуще­ствлять более точный контроль профиля.

Заканчивается прокатка в клети УК2, которая может быть установлена или на место существующей клети дуо 850 (с использованием существующе­го привода) или рядом. За клетью УК1 необходимо установить рольганг дли­ной~ 50 м. Привод клети УК1 осуществляется от электродвигателя, установ­ленного в становом пролете на месте существующего стенда для перевалки валков.

По этому варианту возможна замена клетей трио 800 на реверсивные же­сткие двухвалковые клети 800.

 

<img src="/cache/referats/17120/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

Рис. 13.4. Схема расположенияоборудования по варианту реконструкции 1

<img src="/cache/referats/17120/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">

4650 E!   E1

 

9000

Рис.13.5. Схема расположения оборудования по вариантуреконструкции 2

<img src="/cache/referats/17120/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">

Рис. 13.6. Схема расположения оборудования по варианту реконструкции3

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"><img src="/cache/referats/17120/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031">

<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;color:black;letter-spacing:2.0pt; mso-font-width:96%">4350

Рис. 13.7. Схема расположения оборудования поварианту реконструкции 4

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"><img src="/cache/referats/17120/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032">

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"><img src="/cache/referats/17120/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1033">

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

Рис. 13.8. Схема прокатки прирасположении оборудования по варианту

реконструкции 4

<img src="/cache/referats/17120/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1034">

Рис. 13.9. Схема прокатки рельсов Р65 по вариантам 1 — 4

Таблица 13.1

Ориентировочныйрежим деформации при прокатке рельсов Р65 после проведения реконструкции по вариантам 1 — 4.

'№ прох.

Клеть

Площадь по­перечного сечения, мм2

Коэффи­циент вытяжки

Длина раската,

м

Размеры сечения, мм

Н

В

h

d

Заготовка

106630

4,4

300

360

1

950

89290

1,194

5,3

245

370

2

950

67370

1,325

7,0

180

380

3

950

54400

1,328

8,6

310

200

4

950

35600

1,528

13,2

115

330

5

950

30400

1,171

15,4

270

135

6

800-1

29600

1,027

15,8

250

200

7

800-1

25000

1,184

18,7

205

230

8

800-1

19230

1,300

24,4

167

210

100

51

9

800-1

15020

1,280

31,2

158

212

88

38

10

800-2

14170

1,060

33,1

152

213

85

36

11

УК1

11160

1,270

42,1

154

192

86

26

12

УК1

9222

1,210

50,9

157

180

88

20,5

13

800-2 или ВК

8997

1,025

52,2

151

180

84

20,5

14

УК2

8488

1,060

55,3

152,6

182,5

76,6

18

Примечание:УК1 — 4-х валковая универсальная клеть, УК2 — 3-х валковая универсальная клеть,ВК — вспомогательная клеть дуо;

Н и В — габаритные размеры поперечного сечения раската, h — толщина головкипрофиля, d — толщина шейки профиля.

    б) Прокатка профилей действующегосортамента. Устанавливаются клети трио 800 и клеть дуо 850, а клеть УК2 убирается. Далее прокаткапро­изводится по существующей в настоящее время технологии.При замене кле­тей трио 800 на реверсивные клети дуо 800невозможна прокатка сдвоенных полособульбовых профилей 30810 и30812, ПБ-615, ПБ-1979, Z-310.

Достоинства 1-го варианта.

1) Универсальная клеть УК1 не мешает прокатке профилей действующе­госортамента, ее необходимо убирать только при замене валков.

2) Отпадает необходимость изготовления вспомогательной клети ВК, так как ее роль выполняет клеть трио 800-2.

Недостатки 1-го варианта.

1) Электродвигатель клети УК1 устанавливается на месте существующего стенда для замены валков, поэтому перевалочный стенд для клетей трио 800необходимо разместить на другом месте.

2) Необходимо изыскать место для размещения машинного помещения электродвигателя клети УК1 и место для размещения перевалочного стенда универсальных клетей.

ВАРИАНТ 2 (рис. 13.5)

а) Прокатка рельсов. Клетитрио 800 заменяются на реверсивные клети дуо 800.Устанавливается клеть УК1 взамен клети дуо 800-2, а также клети ВК и УК2. Клеть дуо 850 убирается. Прокатка призводится в той же после­довательности, что и по варианту 1.

б) Прокатка профилей действующегосортамента. Устанавливается клеть дуо 850 иреверсивная клеть 800-2 взамен клети УК1. Клети 800-1 и 800-2 приводятся от одного электродвигателя или от отдельных электродви­гателей(клеть 800-2 приводится от электродвигателя клети УК1). Убираются также клетиВК и УК2. Клети ВК и дуо 850 одинаковой конструкции и взаи­мозаменяемые.

Достоинства 2-го варианта:

все клети располагаются в районелинии 800 вдали от пил горячей резки.

Недостатки 2-го варианта.

1) Исключается установка существующих клетей трио 800 для прокатки профилей действующего сортамента, так как клеть ВК устанавливается на месте размещения подъемно-качающегося стола клети 800-2.

2) Открытый калибр в клети ВК используется при прокатке дважды — до и после прокатки в клети УК1. При повторной прокатке ширина раската 180 мм меньше ширины калибра 213 мм, за счет чего не будет обрабатывать­ся боковая поверхность головки и подошвы. На некоторых зарубежных ста­нахна валках клети ВК нарезаются два калибра разной ширины, причем при обратном движении раската клеть ВК смещается по направляющим так, что напротив калибра клети УК1 оказывается более узкий калибр (в рассматриваемом случае калибр шириной 180 мм).

ВАРИАНТ 3 (рис. 13.6)

а) Прокатка рельсов. Устанавливаются клети УК1 и ВК в районе 18-й и 19-й колонн, а также клеть УК2. Клеть дуо 850 убирается. В клети трио800-1 дается 3 прохода, в клети трио 800-2производится 1-й проход в закрытом рельсовом калибре,2-й проход в открытом калибре, 3-й проход холостой. В клети УК1 дается 2 прохода, причем перед 1-м проходом валки клети ВК разводятся, а после 2-го прохода устанавливаются на требуемый размер. Ши­рина калибра клети ВК может быть принята =180 мм. Заканчивается прокат­ка в клети УК2, которая устанавливается либо на место чистовой клети дуо850 с использованием ее привода, либо рядом с установкойотдельного при­вода

По этому варианту возможна замена клетей трио 800 на жесткие ревер­сивные клети дуо 800.

б) Прокатка профилей действующегосортамента. Убирается клеть УК2. При прокаткена возвратный поток также убираются клети УК1 и ВК. Прокатка производится по действующему режиму.

Недостаток варианта 3:

клети УК1 и ВК устанавливаются в районе. 18-й и 19-й колонн, где ходит кран грузоподъемностью 50 т. Для перевалки клетей требуется кран грузо­подъемностью 100 т. Осуществление этого варианта возможно при изготов­лении новых или усилении существующих колонн, увеличении высоты про­лета и строительстве новой крыши, что требует больших капитальныхзатрат.

ВАРИАНТ 4 (рис. 13.7)

а) Прокатка рельсов. Устанавливаютсяклети УК1, УК2 и ВК. В клети трио 800-1 даются три прохода, вклети трио 800-2 производится 1-й проход в закрытомрельсовом калибре, 2-й проход — в открытом калибре, а 3-й про­ход — холостой. Прокатка в клетях ВК, УК1 и УК2 производится по схеме, приведенной на рис. 13.8: клеть УК1 (валки клетей ВК и УК2 разведены), клеть УК1 и ВК (валки клети УК2 разведены), клеть УК2 (валки клетей ВК иУК1 разведены).

По этому варианту возможна замена клетей трио 800 на жесткие ревер­сивные клети дуо 800.

б) Прокатка профилей действующегосортамента. Убираются клети УК1 и УК2. Клеть ВК используется как чистовая клеть дуо 850. Прокатка производится по действующему режиму.

Достоинства варианта 4:

клети УК1, УК2 и ВК (дуо 850) размещаются компактно и при этом ис­ключается непрерывная прокатка в чистовой клети УК2.

Недостаток варианта 4:

требуется установка валков с точностью 0,05 мм. Однако такая установка валков может быть обеспечена за счет применения в чистовой клети УК2 двухскоростных нажимных устройств: быстроходная ступень используетсядля перемещения нажимных винтов со скоростью 20-30 мм/с, а тихоходная ступень со скоростью перемещения нажимных винтов 2,0-2,5 мм/с использу­ется для точной установки валков.

<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;color:black;letter-spacing:-.65pt">ПредложениеОАО «Уралмаш»

Предлагаются для рассмотрения три варианта реконструкции РБС НТМК — вариант 5 (рис. 13.10) и вариант 6 (рис. 13.11). Прокатка по этимвариантам после обжимной клети 950 предусматривается в следующей последователь­ности:1-я клеть — два тавровых калибра и один закрытый рельсовый калибр; 2-я клеть — два закрытых рельсовых калибра и один открытый калибр; 4-х валковая универсальнаяклеть — 1 проход; вспомогательная клеть дуо — 1 проход; чистовая трехвалковая универсальная клеть — 1 проход.

<img src="/cache/referats/17120/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1035">

Рис. 13.10.Схемарасположения оборудования по варианту реконструкции 5</p

www.ronl.ru

Реферат: Выбор технологии прокатки рельсов

13. Выбор технологии прокатки рельсов13.1. Анализ технологий и состава оборудования, используемых для производства рельсов за рубежомПрокатка железнодорожных рельсов на современных зарубежных станах в настоящее время осуществляется в основном с применением универсальных клетей [11,12]. Такая технология предусматривает многократное прямое обжатие наиболее ответственных элементов профиля - головки и подошвы. На рис. 13.1 дано сравнение схемы деформации рельсового профиля в двухвалковых и четырехвалковых калибрах.При прокатке в двухвалковых калибрах головка рельса не подвергается прямому обжатию по высоте рельса, вследствие чего металл головки имеет недостаточно плотную и довольно крупную зернистую структуру и обладает пониженными механическими свойствами по сравнению с рельсами, прокатанными в универсальных калибрах. Это особенно следует иметь ввиду при использовании непрерывнолитых заготовок, которые подвергаются меньшей вытяжке по сравнению со слитком.При прокатке в универсальных калибрах сечение рельса остается симметричным относительно горизонтальной плоскости. Головка и подошва рельса при этом имеют почти одинаковую температуру. Рельсы, прокатанные с применением универсальных калибров, характеризуются мелкозернистой структурой, улучшенным качеством поверхности и повышенными механическими свойствами. Прокатка рельсов в универсальных клетях обеспечивает одновременную равномерную деформацию всего профиля четырьмя валками. Форма универсальных калибров гарантирует сохранение выпуклости головки рельса. При этом ходовая поверхность рельса, подвергаемая максимальной нагрузке при эксплуатации, обрабатывается под прямым давлением. Для ограничения ширины головки и подошвы рельса служит вспомогательная двухвалковая клеть с горизонтально расположенными валками.Процесс прокатки рельсов на универсальном стане был разработан в 1964-68 гг. на заводе в г. Эйанже (Франция) фирмы Unimetal (ранее фирма Sacilor). Лицензии на процесс были проданы фирмам Shin Nippon Seitetsu (Япония), Broken Hill Proprietary (Австралия), ISCOR (ЮАР), Асо Minas (Бразилия) и др.По этой технологии заготовка вначале прокатывается в одной-двух реверсивных двухвалковых клетях, а затем в двух-трех универсальных клетях ( из них 1-2 клети реверсивные, а чистовая клеть нереверсивная). До и после реверсивных клетей устанавливаются вспомогательные двухвалковые клети. Деформация в универсальных и вспомогательных клетях осуществляется в непрерывном режиме прокатки. Чистовая клеть обычно устанавливается отдельно, т.е. непрерывная прокатка в ней не предусматривается.а Рис. 13.1. Схема деформации рельсового профиля: а - прокатка в двухвалковом калибре; б — прокатка в четырехвалковом калибре;1 - заготовка;2 - промежуточный профиль;3 - готовый профильПо существу известные способы прокатки рельсов с применением универсальных клетей отличаются типом клетей и калибров, а также порядком прокатки в трех последних проходах (рис. 13.2).В качестве примера ниже приводится описание технологии и состава оборудования на рельсобалочном стане с универсальными клетями завода фирмы Nippon Kokan в Фукуяме (Япония). На этом стане прокатывают рельсы тяжелого типа - 50 и 60 кг/м из непрерывнолитой заготовки сечением 250x355 мм. Заготовка нагревается в печи с шагающими балками производительностью 150 т/ч. Стан имеет пять клетей, из которых две универсальные.Для обеспечения необходимого качества поверхности рельсов и минимальных допусков их размеров на стане применяют гидросбив окалины, легированные валки в чистовой клети, сменные запасные клети, которые можно быстро и точно собирать и настраивать.Отделочное оборудование стана рассчитано на обработку рельсов длиной до 50 м. Для правки термически необработанных рельсов на участке рельсо-отделки имеются два гидравлических пресса усилием 1700 и 800 кН. Установлено пять станков для обрезки концов и сверления болтовых отверстий.На ряде зарубежных заводов прокатка осуществляется с применением жестких двухвалковых клетей, например, на рельсобалочном стане завода August Thyssen Hutte в Дуйсбурге (Германия). Здесь прокатывают железнодорожные рельсы S49 и UIC60, рельсы трамвайные, остряковые, контррельсы. Максимальная длина рельсов - 60 м. Заготовка литая сечением 265x380 мм, длиной 11,4 м.

Скачать


Смотрите также

 

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..

 

     

 

 

.