195545. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a síneknek a csúcssínvég és a csúcssínprofil közötti átmenő tartományában való behorpadásának megakadályozására
1 195 545 2 A találmány eljárás és berendezés síneknek a csúcssínvég és csúcs-sínprofil közötti átmenőtartományában történő betiorpadásának megakadályozására. A csúcs-sínvég Vignol-sínprofilra történő öntése szokásos módon süllyesztékben melegalakítás útján történik. Az átalakítási hőmérsékletre való szükséges hevítés különleges izzítókemencékben történik, ahol a kemencébe a síneket mindig a megfelelő hosszúságban dugják be. Az öntési folyamatot többnyire három munkafázisra osztják, melyek között egy, az átalakítási hőmérsékletre történő utómelegítés mindig szükséges. A hideg csúcssínvég felé keresztmetszetben hőmérsékletátmeneti tartomány keletkezik, amely az anyagszerkezet fémtani változásával jár. Ez a szerkezetváltozás, különösen perlites sínacél 750-760 °C hőmérséklet-tartományban lép fel, bizonyos kilágyító hatással jár. Minél hosszabb ideig van a sínacél ebben a hőmérséklet-tartományban, annál nagyobb lesz a kilágyító hatás, és ezzel a szilárdságcsökkenés is. A szerkezetváltozás zónájának hossza közvetlenül az átalakítási hőmérséklettől és a mclcgalakítási folyamat időtartamától függ. A kilágyult rész szilárdságcsökkenése eléri a 150—200 N/mm2 nagyságrendet, és a kerékátfutásnál egy olyan horpadás lép fel, amely mintegy 120 mm körüli tartományban mozog. A horpadásképződés csak akkor akadályozható meg, ha a hossztartományt, amelyben a szilárdságcsökkenést, illetve kilágyulást észlelik, kb. 30 min-re korlátozzák, mivel akkor a Herz-féle felületi nyomás alapján a kerékátmérőtől függően egy plasztikus alakváltozás, és ezzel együtt egy horpadásképződés megbízhatóan akadályozható meg. A szerkezetváltozás zónájának ilyen hosszúságúra történő korlátozásánál a peremzónaszerkezet megtámasztása elegendő ahhoz, hogy a plasztikus alakváltozást elkerüljék. A DE-AS 25 41 978 sz. leírásból már ismert egy olyan eljárás, amelynél a finomperlites szerkezet kialakítása céljából végzik a sínek hőkezelését. A hevítés a hideg sínt alapulvéve, annak teljes hosszára terjed ki, miközben folyamatos eljárást alkalmaznak. Az austenitesítési hőmérséklet fölötti hőmérsékletre való hevítés után a sínt sűrített levegő, illetve folyékony közegű sűrített levegő alkalmazásával vezérelve hűtik le. A találmány célja az, hogy hideg csúcs-sínvég felé átmenő tartományban melegalakításkor a szilárdságcsökkenést elkerüljük, illetve a szerkezetnek a változás tartományában bekövetkezett változását visszaállítsuk. A feladat megoldására a találmány szerinti eljárás lényegében abban áll, hogy a hőkezelés a csúcs-sínvég melegalakításával egyidejűleg vagy közvetlenül azt követően történik, hogy az átmenő tartomány 7—25 mm közötti intervallumban helyezkedik el, előnyösen 10 mm, a hőkezelendő részt az austenitesítési hőmérséklet fölé, különösen 860 °C fölé hevítjük, és hogy az austenitesítési hőmérséklet elérése után nyugvó levegőn hűtjük le. E hőkezelés segítségével a perlites szerkezet eredeti állapotát visszaállítjuk, ahol a behatolási mélységet úgy választjuk meg, hogy a feszültségmaxímum szokásos módon a munkadarab felülete alatt 7 mm-rcl legyen A hőkezelésnél lényeges tényező az átalakítási hőmérsékletre történő lehető legrövidebb hevítési idő, hogy a hideg sínvég felé a hő terjedését megakadályozzuk. A csúcs-sínprofilnak Vignol-profilra történő öntése után a szerkezetváltozás zónájának tartományában a munka-2 ■ ' ■ - " I darab kb. 400-450 °C közötti hőmérsékletű, miáltal a következő hőmérsékletre történő hevítési idő lényegesen lerövidülhet azáltal, hogy a hőkezelést a csúcs-sínvég melegalakítását közvetlenül követően végezzük. Ilyen módón a hőkezelést rövid hosszra lehet korlátozni. Előnyös módon a hőkezelést a sínfejre korlátozzuk. A lehűtés ezután nyugvó levegőn történik, miáltal az átalakulás előtti eredeti szerkezeti állapotot érhetjük el. A találmány szerint ez előnyösen úgy történik, hogy a szabályozó sínprofil és a csúcs-sínvég közötti átmenő zónában egy legalább 150 mm-es, előnyösen legalább 300 mm-es hossztartományt vetünk hőkezelés alá. A maximális hosszíartományt a hőátalakulási folyamat időtartam időtartama szerint rendszerint 900mm alattira korlátozzuk. A hőkezelés vezérlése előnyösen úgy törtémk, hogy a csúcssín átalakulása által létrejött szerkezetváltozási zónának a hosszát a sín hosszirányában 33 mra-en belül tartják. A találmány szerinti berendezés az eljárás megvalósítására lényegében azzal jellemezhető, hogy egy vezérelhető Iáughőmérséklclű égőfej van a sín felületén mozgathatóm! csapágyazva, amelynek mozgási útja előnyösen állítható végkapcsolóval van korlátozva, és hogy az égőfej egy irányváltó hajtóművel ellátott szánon van csapágyazva, és hogy a sín felületi hőmérsékletének érzékelését egy hőmérsékletmérő készülékkel végezzük. Különösen előnyös itt az a kialakítás, ahol az égőfej éghetőgázát, és/vagy az égéstér levegőjét, illetve az oxigénbe'■itelét, és/vagy a lineáris menetsebességét a sín hosszában a hőmérsékletátmérő értékeinek függvényében szabályozzuk, ahol előnyösen a hőmérsékletmérő készülék vezérlő vezetékek útján egy folyamatszámlálóval van összekötve, amely az égőfej gáz-oxigén keverőberendezésének vezérelhető szelepelrendezésével van kapcsolatban. Annak érdekében, hogy a hőmérsékletátmeneti tartományban a nem lineáris hőmérsékletváltozást számításba vegyük, különösen előnyösnek bizonyul egy folyamatszámláló-vezérlő berendezés. Az égőfejnyalábok itt egy szánra vannak szerelve, és a hőkezelési hosszt végkapcsoló segítségével lehet optimálisan beállítani. A hőbevitelt egy, pl. miliszkópként, illetve pirométerként kialakított hőmérsékletmérő készülékkel lehet ellenőrizni, ahol a láng keménysége folyamatszámlálóval szabályozható, és különösen a hevítési folyamatban kemény lángot, kritikus stádiumban pedig csak puha lángot alkalmaznak. így már az átalakulási hőmérsékleten található tartományok túlhevítése kizárható. A találmány szerinti berendezést részletesebben egy kiviteli példa kapcsán a mellékelt rajz alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra a találmány szerinti berendezés sematikus oldalnézetét, a 2. ábra az 1. ábra 11 nyíl irányából vett nézetét mutatja be. Az 1. ábrán egy mozgatható 1 szán látható, amelyen 2 égőfejek helyezkednek el. A 2 égőfejek vízzel hűtött nyalábégőfejek, amelyeknek lángja egy 4 sín 3 fejére irányul. Az égőfejek egy, a 2. ábrán látható sematikusan ábrázolt 5 gázvezeték segítségével egy gáz-oxigén keverőberendezés 6 szelepelrendezésével állnak kapcsolatban. Az 1 szán mozgásútjában 7 és 8 végkapcsolók vannak elrendezve, amelyek a szán menetútjának korlátozására szolgálnak. A sín felett található egy 9 hőmérséklet-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
