способ изготовления железнодорожных колес

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС, преимущественно из заготовок, с дефектами сталеплавильного происхождения у одного из торцев, включающий неравномерный нагрев исходных заготовок по высоте с нагревом дефектной части заготовки до более высокой температуры, предварительную осадку, окончательную осадку, разгонку, формовку, прокатку и механическую обработку, отличающийся тем, что перед предварительной осадкой заготовку устанавливают на нижнюю плиту пресса торцем, пораженным дефектами.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при нагреве под деформацию температуру дефектного торца заготовки поддерживают на уровне 1270 - 1310^oС.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение относительной степени деформации предварительной и окончательной осадки находится в пределах 0,33 - 1,35.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности, к технологии изготовления цельнокатаных железнодорожных колес.

При изготовлении железнодорожных колес используют комплектный мартеновский или конверторный слиток сифонной разливки. Донные заготовки слитка при этом имеют пониженное качество. Одним из основных дефектов заготовок является газовый пузырь. В процессе деформации такие дефекты заготовок раскрываются в виде плен на диске или специфических рисок на наружной боковой поверхности обода после механической обработки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления железнодорожных колес, в соответствии с которым дефектную поверхность исходной заготовки, являющуюся причиной поверхностных дефектов колес, в процессе деформации распределяют на элементы колеса, подвергающиеся механической обработке [1] Отличительным моментом способа является то, что дефектную часть заготовки нагревают до более высокой температуры, а перед окончательной осадкой заготовку кантуют, располагая дефектную часть со стороны, имеющей на заготовке колеса наибольший припуск на механическую обработку. При использовании известного способа со стороны качественного нижнего торца заготовки при нагреве под деформацию образуется трудноотделимая окалина. При последующей деформации окалина со стороны этого торца впрессовывается в поверхность заготовки, что приводит к массовому ремонту и браку колес.

Целью изобретения является разработка способа изготовления железнодорожных колес, обеспечивающего удаление поверхностных дефектов колес в виде плен и газовых пузырей за счет распределения дефектных участков заготовки на механически обрабатываемые элементы колес, а также устранение трудноотделяемoй окалины со стороны качественного нижнего торца заготовки путем ориентирования его вверх перед деформацией и воздействия на этот торец заготовки различными методами, способствующими разрыхлению окалины в процессе последующей деформации.

Технический результат по снижению брака колес по окалине, пленам и газовому пузырю достигается тем, что перед предварительной осадкой заготовку устанавливают на нижнюю плиту пресса торцом, пораженным дефектами.

Регулирование качества колес по трудноотделяемой окалине со стороны торца заготовки, находящегося на подине печи при нагреве под деформацию (предположительно возникновение трудноотделяемой окалины связывают с недостатком воздуха в атмосфере печи) осуществляют за счет совокупности технологических решений:

1. кантовки заготовки на 180^о перед предварительной осадкой, при этом нижний торец заготовки с трудноотделяемой окалиной перед деформацией ориентируют вверх с целью воздействия на этот торец различными методами, способствующими разрыхлению окалины в процессе последующей деформации;

2. ограничением температуры нагрева под деформацию до значений 1270-1310^оС;

3. ограничением относительной степени деформации предварительной и окончательной осадки в пределах 0,33-1,35.

Сущность изобретения поясняется схемой распределения дефектной части заготовки в элементах колеса, приведенной на чертеже.

При нагреве под деформацию исходной заготовки 1 температуру верхнего торца с подповерхностными дефектами поддерживают на уровне 1270-1310^оС. Перед предварительной осадкой производят операцию кантовки 2 заготовки на 180^o и устанавливают на нижнюю плиту пресса торцем, пораженным дефектами, при этом нижний торец заготовки, покрытый слоем трудноотделяемой окалины, перед деформацией ориентируют вверх с последующим нанесением на этот торец технологических подсыпок для разрыхления и удаления окалины. Производят предварительную осадку 3 с относительной степенью деформации 20-50% окончательную осадку 4 с относительной степенью деформации 61-37% При этом отношение относительной степени деформации предварительной и окончательной осадки находится в пределах 0,33-1,35. Затем производят формовку 5 и прокатку 6. При этом в процессе предварительной и окончательной осадки, формовки и прокатки дефектную часть исходной заготовки располагают с внутренней стороны колесной заготовки. В процессе формовки и прокатки дефектная часть исходной заготовки распределяется на боковую поверхность обода внутренней стороны колеса и поверхности катания. В процессе последующей механической обработки боковой поверхности обода внутренней стороны колеса и поверхности катания дефект удаляется без специального ремонта.

Предлагаемый интервал температуры заготовок 1270-1310^оС при нагреве под деформирование позволяет получить заданные значения коэффициентов течения металла в радиальном направлении с целью распределения дефектного участка исходной заготовки на боковую поверхность обода с внутренней стороны колеса. Использование более высокой температуры нагрева заготовок невозможно из-за увеличения ремонта и брака по окалине, снижение температуры нагрева менее 1270^оС нецелесообразно вследствие снижения горячей пластичности металла заготовок и ухудшение показателей по геометрии колеса.

Интервал отношения относительной степени деформации предварительной и окончательной осадки имеет следующее объяснение.

Операцию предварительной осадки заготовки осуществляют с целью удаления окалины с боковой поверхности заготовки. При этом относительная степень деформации составляет 20-50% Относительная степень окончательной осадки соответственно составляет 61 и 37% Интервал отношения относительной степени деформации предварительной и окончательной осадки находится в пределах 0,33-1,35 ( 0,33; 1,35).

Выбор интервала 20-50% обусловлен условиями отделения окалины с боковой поверхности заготовки. При относительной степени осадки менее 20% происходит неполное отделение окалины, при увеличении относительной степени осадки более 50% ссыпавшаяся с боковой поверхности окалина запрессовывается в осаженную заготовку.

П р и м е р. Для опробования способа были отобраны заготовки комплектного конверторного слитка сифонной разливки высотой 350 мм и максимальным диаметром 475 мм с конфигурацией поперечного сечения типа ромашка. Заготовки имели подповерхностные дефекты типа газовых пузырей на глубине 5-10 мм у придонного торца. Исходные заготовки нагревали в кольцевой печи до 1290^оС в положении в нагревательной печи дефектной частью вверх. При этом торец заготовки с подповерхностными дефектами нагревали до более высокой температуры. Перед предварительной осадкой заготовку кантовали на 180^о и устанавливали на нижнюю плиту пресса торцом, пораженным дефектами. В процессе последующей деформации дефектная часть заготовки находилась внизу. Нижний торец заготовки, покрытый слоем трудноотделяемой окалины, в процессе кантовки на 180^о был сориентирован вверх. На этот торец перед предварительной осадкой наносят опилки с целью удаления окалины при деформировании заготовки. В процессе формовки и прокатки дефектная часть исходной заготовки распределялась на боковую поверхность обода внутренней стороны колеса. Прокатные колеса подвергали механической обработке по поверхности катания и боковым поверхностям обода. Ширина обода черновых колес составляла 138-140 мм. В процессе механической обработки съем стружки с боковых поверхностей обода наружной и внутренней сторон составлял соответственно 2,5 и 4,5 мм. В колесах, прокатанных по предлагаемой технологии, дефектная часть исходных заготовок находилась на боковой поверхности обода внутренней стороны колеса, где съем стружки в процессе механической обработки составлял 4,5 мм. В связи с этим дефекты в виде специфических рисок от газового пузыря в исходной заготовке были удалены при механической обработке, и ремонтная обточка не потребовалась. В сравнительной партии колес, прокатанной по технологии прототипа качество колес по дефектам, связанным с газовым пузырем, также было удовлетворительным. Однако ремонт и брак колес по окалине был значительно выше, чем в группе колес, прокатанной по предлагаемому способу. Данные о качестве сравнительных партий колес свидетельствуют о том, что настоящая технология позволяет решить поставленную задачу, а именно: обеспечить удаление поверхностных дефектов колес в виде плен и газовых пузырей и одновременно обеспечить удовлетворительное качество колес по окалине.