[其他]減小輥壓矯直鋼軌內應力的方法

無效

• 申請號: 86100209
• 申請日: 1986-01-17
• 公開（公告）號: CN86100209A
• 公開（公告）日: 1986-07-16
• 發明（設計）人: 威爾海姆·赫勒;朱根·弗魯格;雷哈德·施威澤;魯茨·維伯
• 申請（專利權）人: 克魯普·斯塔爾股份公司
• 主分類號: C21D9/04
• 分類號: C21D9/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 鄭松宇,李毅

在適當地校正過的軋輥中熱軋鋼軌鋼制造的鋼軌，在軋制工序之后在冷床上由空氣將其冷卻至室溫，但是因為在軌頭和軌底部的質量和表面積之比例不同，因此鋼軌在冷卻期間要發生變形。由于對鋼軌直線性的要求，所以鋼軌必須在輥式矯直機上矯直，必要時還要用矯正壓力機再矯直，見弗里茨·法斯特拉（Fritz????Fastenrath）著，威廉·恩斯特和桑（Wilhelm????Ernst????&????Son）編輯的德國手冊“鋼軌”1977年，第113、114頁。

在輥壓矯直的期間，整根鋼軌部件塑性變形。由于在整根鋼軌斷面各種的變形值不同，在矯直后的鋼軌中產生了內應力，鋼軌的工作表面和底部的下表面在矯直工序中承受的負荷最大，內應力沿縱向是正的，也就是說存在內部拉應力。（參看上面所述手冊第37頁。）

所述的內應力可以達到鋼軌屈服點的50%或更多些。

在鋼軌工作時，內應力上還要迭加上由輪子所產生的彎曲拉應力以及由于鋼軌在低溫時的冷卻及收縮所產生的縱向拉應力。因此在鋼軌具有表面裂縫，如由于靜應力或動應力而產生的疲勞裂紋的情況下，存在于鋼軌中的內部拉應力，降低了鋼軌的斷裂強度。（克虜伯公司技術部1981年第39期工作報告第33至44頁）。

為了降低在鋼軌頭部和底部的內部拉應力，鋼軌可以進行拉伸矯直（DE-OS3223346）或可控制地冷卻并水平矯直（DE-PS1942929）。但這一工藝方法在工藝上比較困難（拉伸矯直），而且在某些情況中，高速公共運輸所要求的直線性難以精確地調整（拉伸矯直，可控制地冷卻并水平矯直），因此由于經濟上和實用性的原因，這些工藝方法不能令人滿意。

減小軌頭及底部內應力的其它方法為正火處理。

根據在提高的溫度下正火消除內應力的技術措施在施佩林格出版社1956年出版的胡德列門特（Houdremont）所著的“特種鋼技術手冊”中第238頁至240頁中作了介紹。所述的工藝方法是一個熱處理方法，該熱處理是在溫度范圍自大約200～700℃對鋼軌進行退火，包括接著進行的緩慢冷卻。因為內應力的分解是通過流水作業形成的，此流水作業從開始的高溫階段直至運出鋼軌為止。此處將內應力減少到很低的剩余值，約20～60N/mm²，只是通過對流水作業的工序給予足夠的時間加以保證。由于這一原因鋼軌退火處理實際上需要幾個小時。“克虜伯技術通報”的公司報告1981年第39期中第33頁介紹一種在550℃溫度下，六小時的處理方法。

本發明的目的是推薦一種減小輥壓矯直后的鋼軌頭部和底部內應力的有效和價廉的熱處理方法，而且該方法可以置于普通的鋼軌生產過程中去。

該任務是這樣加以解決的，鋼軌以0.2m/min至1m/s的速度在加熱設備前部的滾道上連續地輸送，相應的鋼軌傳送周期為1至300s/m，在此期間，僅僅鋼軌的腹板部分被加熱至退火溫度，在達到這一溫度之后鋼軌被冷卻至室溫。

鋼軌腹板的加熱可以采用燃燒器或感應的方法。

鋼軌在加熱裝置前部的傳送速度取決于所選用的加熱裝置的能力。

本發明的過程與現有的正火過程不同，鋼軌不是整個地被加溫，而僅僅是加溫其腹板部分。因而熱處理時間很短，價格低廉。如果加熱裝置的能力是足夠大的，熱處理一根30米長的鋼軌僅需30秒，而正火所需的時間為幾小時。

在施行本發明的熱處理方法之后，在工作面和底面上的內應力基本消除了。作為一個實例，下表給出了具有抗拉強度為1230N/mm²的、輥壓矯直的高強度UIC60鋼軌，在對其腹板部分加熱至300、400、500或680℃后的內應力。鋼軌的成分為C0.72%，Si0.70%，Mn1.1%，Cr0.94%，V0.12%，Al0.025%。圖1按比例給出了所述鋼軌剖面的各部分，即頭部、被加熱的腹板部分2及底部3。

表

品級為S1200的UIC60鋼軌的內應力

其中：

（+）表示拉應力

（-）表示壓應力

可以看出，通過對腹板部分的加熱，縱向內應力減小至小于50N/mm²。在較高的加熱溫度下在工作表面甚至出現輕度的壓應力。在加熱到300℃時工作表面的內部應力仍未消除。