專利名稱：用于熱處理成型軋坯的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理成型軋坯(profiled rolling stock)特別是軌道或鐵軌的方法，在鐵基體材料γ范圍內(nèi)的冷卻期間，型面表面部分的熱排出增加，在這里向具有增大的強度，特別是及增加的耐磨性增加的硬度的精細(xì)珠光體顆粒的轉(zhuǎn)變發(fā)生在所希望的剖面區(qū)域，特別是在鐵軌的頭部區(qū)，如果需要，在冷卻至室溫時，特別是跟隨著在更劇烈冷卻的剖面中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，通過由熱引起的軋坯特別是鐵軌的與長軸垂直的扭曲而造成的變形或彎曲被減少，較好地是基本被防止，取得在反向抗彎強度下增加的剛性及疲勞強度。
本發(fā)明進一步涉及用于成型軋坯特別是軌道或鐵軌的熱處理的裝置，它的基本組成為至少一個用于軋坯在輥道的輔助設(shè)備，一軋坯定位裝置及一冷處理區(qū)，還有用于軋坯表面局部高強度熱排出的裝置及用于將軋坯冷卻至室溫的最后冷卻區(qū)，以及存放、橫向運輸、停止及操作裝置。
最后本發(fā)明涉及成型軋坯特別是軌道或鐵軌，其組成為至少具有局部珠光體顆粒結(jié)構(gòu)的軌道頭部，軌道基座及軌道頭部與軌基座間的軌腰(web)。
成型軌坯特別是軌道或鐵軌主要以鐵基合金而制造，其含量重量比為0.4到1.0％間的C，0.1到1.2％間的Si，0.5到3.5％間Mn，如果需要再有至多1.5％的Cr，以及在低于1％濃度的其它合金元素，其余是鐵及在制造過程中發(fā)生的雜質(zhì)。根據(jù)通常的尺寸，例如30到100kg/m(千克/米)的重量以及由此得出的鐵軌剖面與周長之比，在軋坯在靜止空氣中從轉(zhuǎn)化熱量，冷卻的過程中例如在冷床或類似裝置上時，發(fā)生顆粒從奧氏體向粗珠光體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，由于慢速冷卻可能會有鐵氧體部分產(chǎn)生。以前提到的具有上述結(jié)構(gòu)的材料具有范圍在250HB到350HB的硬度。
運輸量的增加及軸向較大負(fù)荷，還有對于鐵軌在實際應(yīng)用中耐用性的改進的需求已導(dǎo)致大量的關(guān)于增加材料強度及耐磨性的建議。在這個過程中通過使用關(guān)于熱處理及/或合金技術(shù)的措施取得更具有優(yōu)勢或具有400HB硬度的及以上所述改進的材料特性是可能的。
然而由于許多原因形成無沖擊或多種長度只是其中之一原因，在這一領(lǐng)域鐵軌應(yīng)易于焊接，結(jié)果僅由于焊接問題關(guān)于用于增加材料硬度或強度還有耐用性的合金技術(shù)的措施可主要施加在一小范圍并且目的在于當(dāng)鋼的成分相配合的熱處理(德國專利申請DE—C3446794，歐洲專利申請EP—B—0187904，EP—B—0186373)。出于經(jīng)濟原因，這樣的方法也不能在大范圍上證明其自己。
為增加鐵軌有用的特性以及以上述材料中形成的轉(zhuǎn)換部分，用回火處理來提供精細(xì)珠光體結(jié)構(gòu)對于本領(lǐng)域中受過訓(xùn)練的人來說是可能的并是已知的。在這個過程中建立用于從奧氏體化溫度冷卻下來的適當(dāng)?shù)睦鋮s條件或冷卻速度是重要的。例如歐洲專利申請EP—B—0293002為此目的建議，在一初始高冷卻強度后在約530℃上進行幾乎是等溫的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。從德國已刊出的待審查專利申請DE—0S2820784進一步可知，在沸騰水中進行確定成分的鐵軌的硬化并通過添加劑及調(diào)整步驟取得所希望的冷卻強度來建立精細(xì)珠光體結(jié)構(gòu)狀態(tài)。
與奧地利專利AT—PS—323224相一致，也已建議用確定的冷卻參數(shù)如10到20℃/S之間的冷卻速度冷卻到不超過550℃的溫度，從所選合金中生產(chǎn)具有均勻精細(xì)珠光體結(jié)構(gòu)的鐵軌。然而，上述步驟具有共同缺點即，依據(jù)軋坯型面的物質(zhì)濃度，該表面的均勻冷卻強度能引起在靠近表面區(qū)域上不同的冷卻速度及結(jié)構(gòu)形式，并且經(jīng)常需要采取精巧的預(yù)防措施來防止不希望的局部結(jié)構(gòu)形式或材料特性，特別是最初由彎曲而受壓的鐵軌部分的過硬及脆性。
在許多場合已提出了在鐵軌的剖面上與各個應(yīng)力相一致以定向方式(directed manner)提供多相微結(jié)構(gòu)。例如從德國專利申請DE—C—3006695，已知的方法，與其相一致通過冷卻鐵軌，從軋制熱中引起整個剖面的轉(zhuǎn)換，在這之后用感應(yīng)加熱及接下來的硬化使鐵軌的頭部再次奧氏體化。與WO94/02652相一致，進一步提出在一特別設(shè)定的冷卻強度的冷卻媒體中將鐵軌頭部冷卻至450到550℃的表面溫度并以此方式在那里產(chǎn)生精細(xì)珠光體顆粒。一個用于鐵軌的懸掛硬化的裝置與德國專利申請DE—C—4003363相一致是適于這樣處理的。
然而，在成型軋坯的剖面上的非均勻冷卻可導(dǎo)致在室溫下的彎曲或與直線性偏離。為避免這種缺陷，已提出(德國專利申請DE—A—4237991)在冷床上傳遞或冷卻懸掛的鐵軌，最好是頭沖下，然而在剖面上的多相顆粒結(jié)構(gòu)的定向形成在這里幾乎是不可能的。
至今所知的所有方法及裝置具有共同的缺點即雖然它們披露了在有限的領(lǐng)域中的解決方法或考慮在成型軋坯的制造中導(dǎo)致所希望目標(biāo)的各個方法步驟，以一種滿意的方式克服所有問題，但沒有顯示出與具有高質(zhì)量且具有特殊完成特性的長效軋道(longterm rail)的經(jīng)濟生產(chǎn)的連系。
本發(fā)明試圖在這個領(lǐng)域提供解決方法，其目的是在去除已知生產(chǎn)類型的缺點同時，列舉新穎方法，通過這個方法可生產(chǎn)具有特別優(yōu)勢的有用特性的成型軋坯。本發(fā)明的進一步目的是使得可以獲得特別用于執(zhí)行該方法的裝置并為最高壓力設(shè)計軋坯特別是鐵軌。
在與這些種類相一致的一種方法中該目標(biāo)是在這樣的條件下獲得的，即軋坯特別是鐵軌在至多1100℃最好是至多900℃但至少為750℃的平均溫度以及在其塑性成形過程中在其長軸方向被校成直線，以其校直狀態(tài)運動進橫向方向并固定在那里，在軋坯或鐵軌冷卻的第一步中，允許最好基本是通過在靜止空氣中輻射來均勻冷卻至低于860℃的溫度最好是820℃，特別是以同樣局部冷卻強度冷卻至合金的Ar3溫度之上5到120℃。在冷卻的第二步，熱量在前軸方向以一強度從軋坯中排出，這個強度從長軸看局部基本相同，但從剖面看在周邊上不同且在成型軋坯的周邊上的，至少一個區(qū)域中冷卻強度是增加的，這里較大的冷卻強度被分配到那些帶有大的剖面對周長比率或以相對于表面較大部分體積或一高物質(zhì)濃度的區(qū)域和/或具有局部高的軋坯溫度的區(qū)域，冷卻速度以這種方式增加的區(qū)域被帶到轉(zhuǎn)換溫度，在這個冷卻條件下形成不含馬氏體的珠光體顆粒。然后在一接下來的步驟，以同樣局部冷卻強度進行至室溫的冷卻，例如在靜止空氣中。在塑性成形過程中發(fā)生軋坯的直線校正是很重要的，它的進行是在750℃到1100℃溫度范圍內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)低于750℃的溫度可導(dǎo)致部分的彈性彎曲帶有與直線校正的偏離，結(jié)果導(dǎo)致了鐵軌長軸方向上不均勻的冷卻強度。在大多數(shù)場合，高于1100℃的軋坯溫度引起奧氏體的生長或粗顆粒的形成，由此，材料特性最終受到負(fù)面的影響。在直線校正的軋坯基礎(chǔ)上已發(fā)現(xiàn)對于在長軸方向均勻生成的剖面精細(xì)珠光體區(qū)的形成，將軋坯固定并允許其在第一冷卻步驟中以同樣的局部冷卻強度均勻冷卻至低于860℃的溫度是重要的。在這個過程中，一方面可以在長軸方向補償溫度分布的局部不均勻性，這種不均性可能是由于其部分支撐在橫向運輸裝置上引起的，另一方面可以在成型軋坯的剖面上提供軸對稱或中心對稱溫度分布并且以這種方式其直線性是穩(wěn)定化的。進行冷卻至合金的Ar3溫度之上5到120℃溫度的補償是特別有優(yōu)勢的，以便為在剖面部分中顆粒向粗細(xì)珠光體結(jié)構(gòu)形態(tài)的部分轉(zhuǎn)變提供優(yōu)化條件。在這種場合，Ar3溫度是這樣的溫度在這個溫度上合金的γ坐標(biāo)網(wǎng)(grid)轉(zhuǎn)換成c坐標(biāo)網(wǎng)是以3℃/min的冷卻速度開始的。
以一種長軸方向基本相同但從剖面看在圓周上不同的熱排出強度的軋坯冷卻本身已知。然而，當(dāng)軋坯的物質(zhì)濃度相對應(yīng)分配表面被增加冷卻強度的區(qū)域是重要的。與直線校正，對稱溫度分布的補償冷卻及設(shè)定及冷卻區(qū)域的分配相聯(lián)系，可以保持冷卻速度，其在軋坯的剖面區(qū)不同，但在長軸方向基本相同。在這種聯(lián)系中，設(shè)定冷卻速度的值是重要的，以這個值通過本身已知的措施軋坯的所選區(qū)域被帶到轉(zhuǎn)換溫度。如在圖3所看到的，它是已知成分的合金的時間一溫度轉(zhuǎn)換曲線而且對本領(lǐng)域受到的人來說是已知的，在從Ar3溫度高速率冷卻的過程中，例如曲線c和d，在顆粒中形成馬氏體。由此材料的硬度增大但大量失去了彈性并增加了斷裂傾向而且所打算的應(yīng)用不再可能。低冷卻速度如曲線h的速率，產(chǎn)生了粗珠光體軟顆粒結(jié)構(gòu)。因而設(shè)定足夠高的局部冷卻速率是重要的，以便在每種場合在轉(zhuǎn)換中馬氏體的生成被防止而在增加冷卻強度的區(qū)域生成精細(xì)珠光體顆粒。跟隨著完全的顆粒轉(zhuǎn)變，以同樣的局部冷卻強度將軋坯帶到室溫以便減少或基本防止軋坯彎曲。如果熱處理的進行是在至少750℃最高1050℃的最后段壓(tapping)期間跟隨著具有1.8到8％最好是2到5％的變形度的軋坯熱壓成形以熱壓成形熱來完成的話，這是具有特殊的優(yōu)勢。如果轉(zhuǎn)變發(fā)生在溫度范圍770℃到1050℃范圍，那么具有1.8到8％變形度或剖面減少率的最后形變引起具有優(yōu)勢的奧氏體顆粒精細(xì)化。已示出少于1.8轉(zhuǎn)換率引起特別粗壯顆?；蛟谶m當(dāng)位置的顆粒生成，但大于8％的轉(zhuǎn)換率引起中央或內(nèi)部區(qū)域的大的溫度增加，顯然這是由于所釋放的轉(zhuǎn)換能量，由此，可引起局部顆粒的不均勻性及發(fā)生質(zhì)量上的減少。
關(guān)于在冷卻至室溫后接受基本直線校正或軸向校正的軋坯及特別是關(guān)于在相反彎曲壓力下具有增強的剛性及疲勞強度的鐵軌，如果在冷卻的第二步中冷卻強度在成型軋坯的周邊的二個或更多區(qū)域中增加是具有很大優(yōu)點的。由此措施，由于更精細(xì)的珠光體顆粒結(jié)構(gòu)，可取得在靠近表面的剖面的幾個區(qū)域材料的硬度和強度增加。在軋坯的彎曲壓力的場合，在這里遠(yuǎn)離中心顆粒(neutral grain)或零線的剖面區(qū)域示出了最大壓力，現(xiàn)在有可能實現(xiàn)這些圓周區(qū)域中的至少二個具有增強的強度。已發(fā)現(xiàn)對鐵軌來說已可以在基礎(chǔ)區(qū)域增加材料的破碎韌性(fracture toughness)。
比較好的方式，具有最大質(zhì)量濃度的軋坯部分如鐵軌頭部在一浸漬過程或通過被浸在—冷卻液中被冷卻，同時，比較小的冷卻強度如壓縮空氣或空氣一水噴濺從具有較小質(zhì)量濃度的軋坯部分如鐵軌基座去除熱量，這些試圖用增加冷卻來提供。以這種方式進行下去可以抵消軋坯內(nèi)部高度緊張狀態(tài)及熱彎曲的形成。
為了防止在前面提到的鐵基上的合金中有缺點的馬氏體形成并取得合金中精細(xì)珠光體顆粒結(jié)構(gòu)，如果冷卻強度的程度及特別是用于浸漬冷卻的冷卻液成分的這樣一種方式設(shè)定是有優(yōu)勢的，即溫度范圍在800℃到450℃，特別是靠近浸漬部分表面的區(qū)域冷卻是以1.6到2.4℃/S來取得最好是約20℃/S。因為經(jīng)濟原因這個冷卻速度較好，因為當(dāng)已取得所需質(zhì)量的軋制產(chǎn)品時，第二步驟中的較短冷卻時間是需要的并以這種方式取得大量的產(chǎn)量。
為了將彎曲減到最低，已顯示出如果具有象現(xiàn)在那樣的T形剖面和成型軋坯如鐵軌的基座，在軌腰相對的區(qū)域或表面以較高強度最好是壓縮空氣或空氣—水混合物的方式來冷卻是比較具有優(yōu)勢的。在這個過程已發(fā)現(xiàn)，如果位于與增加冷卻強度的軌腰相對的表面區(qū)域關(guān)于軌腰軸基本對稱且橫向被限制則關(guān)于長效特性的改進特別具有優(yōu)勢。
如果進一步試圖防止成型軋坯的剖面區(qū)域增強冷卻強度，這些區(qū)域相對于質(zhì)量濃度或軌腰連接是末端的，和/或試圖防止這些區(qū)域增加的熱排出或至少簡短的加熱它們可以在軋坯邊緣內(nèi)提供相同或減少材料強度的顆粒，令人驚奇的是這降低了斷裂危險，特別是在軋制材料尖銳和/或連續(xù)改變壓力的場合。
如果在成型軋制表面特別鐵軌表面的冷卻強度以這種方式來設(shè)定γ顆粒轉(zhuǎn)換在冷卻過程中發(fā)生的區(qū)域基本被實施到與中心平面平行對稱和/或平行，最好與重心同心或與剖面重心線相同心，則可能取得這種形狀的特別強度。
為了獲取在長軸方向基本完全均勻的局部冷卻強度以及維持進入冷卻媒介的熱傳導(dǎo)穩(wěn)定，可與本發(fā)明一致提供在冷卻期間軋坯在長軸方向相對冷卻液容器或浸漬箱的移動，軋坯的一部分相對剖面浸進浸箱中的冷卻液和/或至少在軋坯的一部分浸進冷卻液的時間內(nèi)冷卻液的充填伴有振蕩或使其振動。已發(fā)現(xiàn)這些措施確實改進了所獲得質(zhì)量的均勻性。
前面所述類型用于在生產(chǎn)具有特殊特性的成型軋坯時整體解決問題的裝置與本發(fā)明相一致呈現(xiàn)的特色在于在輔助過的輥道具有軋坯定位裝置，其本身已知，以及用于在其塑性成形期間成型軋坯的直線或軸向校直定位裝置，還具有用于一橫向運輸裝置，它用于軋坯在輔助區(qū)到冷處理區(qū)在基本與其軸垂直的直線或軸向校直定位傳輸，在這個冷處理區(qū)放置一已知的裝置，它通過在浸漬箱中冷卻液以及固定和操作裝置來硬化軋坯特別是鐵軌頭部，還放置一可控附加冷卻裝置用于軋坯的至少一個另外區(qū)域，如鐵軌的基座的更強冷卻，其特色還在于最后冷卻區(qū)域?qū)τ谲埮骼鋮s到室溫有一支架。
已發(fā)現(xiàn)直線或軸向校直定位是重要的，特別是與相對成型軋坯的剖面或部分區(qū)域部分進行的熱處理相關(guān)的熱處理。通過在其全長或部分區(qū)域上防止彎曲，可以從軸向方向保持預(yù)定的冷卻條件或保持軋坯的冷卻強度均勻，結(jié)果沿型面的壁的強度或硬度差被消除。研究表明與冷卻劑源壁的不同距離和/或與噴濺冷卻軸的不同距離可引起硬度和強度值的過度成比例偏差。
在定位過程中，通過適當(dāng)裝置使軋坯經(jīng)受塑性成形來防止彈性回復(fù)到可能的部分彎曲形狀進一步來說是重要的。為了避免以后直線化的必要，很重要的是以軸同排列定位的方向?qū)⒊尚蛙埮饔眠^直線橫向運輸帶入冷卻區(qū)域。除此之外，在冷卻區(qū)域提供操作裝置，通過這個裝置，軋坯的傳遞、固定、浸漬進冷卻液槽或部分區(qū)域硬化以及傳遞到最后冷卻區(qū)域是可能的。在這個過程中，提供至少一個附加冷卻裝置以用于另一剖面區(qū)的加強冷卻。
在本發(fā)明的另一個發(fā)展中，附加冷卻裝置可與軋坯相對相放且其冷卻強度可控，以便可以設(shè)定與此方法相對應(yīng)的另一個局部熱交換，這是很有優(yōu)勢的。
一個實施例也是具有優(yōu)勢的，在這里附加冷卻裝置具有形成局部冷卻裝置流動的部分這部分在軋坯的長軸或軸向方向基本不間斷并在橫向方向受到限制，如果需要，具有用于防止從冷卻表面的表面增加的熱排出。通過這一步驟，可以形成明顯的受限冷卻區(qū)并從強化熱排出過程除去鄰近區(qū)域或在它們中產(chǎn)生較小的材料硬度，在這里在另一實施例相一致，附加冷卻裝置作為可調(diào)壓力或噴濺冷卻裝置來設(shè)計。
如果軋坯在長軸方向在冷卻液體中相對浸漬箱和/或相對附加冷卻裝置可相對移動，或者如果裝置放在浸漬箱上和/或在冷卻液本身內(nèi)，用這種方式冷卻液可湍流移動和/或設(shè)定到振動，則成型軋坯的長軸方向在硬度和強度值的均勻性可進一步增加。已發(fā)現(xiàn)在冷卻媒介和工件之間的相對運動以及振蕩運動或壓力波動使得局部冷卻強度均等并產(chǎn)生優(yōu)勢化的熱處理條件。
與本發(fā)明一致的鐵軌，特別是與以前提到的方法之一一致所產(chǎn)生的鐵軌，它可以在以上描述的裝置中產(chǎn)生，其特征在于在其剖面鐵軌在其頭部的上部區(qū)域顯示了很大的材料強度和硬度值，這個值在軌腰的下端部及基座的圓周部分被減少，其特征還在于基座的底部中的中心區(qū)域與圓周部分及軌腰相比具有增加的材料硬度值，這里如果與剖面型面的主軸或鐵軌剖面的垂直軸對稱來設(shè)置基本相同的材料硬度值，可取得特別均勻的質(zhì)量特性。這樣的鐵軌顯示出改進的應(yīng)用特性甚至在所增加的要求如高軸向負(fù)荷和/或高頻率使用和/或小范圍直線彎曲的情況下。
本發(fā)明將通過只示出一個實施例的圖來得到詳細(xì)描述。示出的有

圖1鐵軌熱處理的過程；圖2在剖面中的鐵軌；圖3鐵軌材料的時間—溫度轉(zhuǎn)換曲線圖。
在圖1示意性示出的是成型軋坯，如鐵軌通過例如(未示出)可運動的震動臺(pumper)或類似物放置在輥臺21上的輔助區(qū)A上。然后通過校直裝置22及23來進行直線校直，這里也可校直豎立曲線的定心型校直裝置(centering type)是具有優(yōu)勢的。跟隨著軋坯1的校直，在冷卻區(qū)B有一個向支架2的橫向運輸及用固定裝置24進入操作系統(tǒng)的放置，在這里在運動期間的固定必須是以這樣的方式進行即沒有向長軸橫向的彎曲。在一本身已知的方式中，通過固定裝置24軋坯或鐵軌1部分浸入浸漬箱38的冷卻液體37中。這里鐵軌1的表面與浸漬箱壁的距離在其長度的二邊相等大是重要的。為了強化軋坯表面的冷卻強度特別是為了使其均勻化，以一種有優(yōu)勢的方式，軋坯1可以在長軸方向以例如0.5到5米的量在浸漬箱38或冷卻媒介37中移動。也可以在冷卻媒介37中或在浸漬箱上使用振蕩發(fā)生器(未示出)，它引起冷卻媒介以例如100到800/分的頻率振蕩，這有優(yōu)勢地影響了冷卻強度。
可在軋坯一平坦部分可以是鐵軌1的基座13上或與之相連放置一附加冷卻裝置3。這樣一個附加冷卻裝置可以有一水源和一空氣源并形成一個被引導(dǎo)到軋坯或鐵軌基座表面部分的噴濺31。為了向圓周部分132提供減少的冷卻強度并形成只在軋坯或鐵軌基座區(qū)域的中央?yún)^(qū)131形成一增強材料硬度區(qū)，例如用一抽吸裝置提供冷卻媒體的去除是有優(yōu)勢的。
在軋坯冷卻之后，特別是鐵軌1被浸入冷卻媒介37而且特別是其一部分放在與媒介相對的地方并經(jīng)過噴濺31，在低于引起精細(xì)珠光體的材料強度的轉(zhuǎn)換溫度之下，如與圖3一致大約500℃在與曲線f一致的冷卻率之下，鐵軌可被放在最后冷卻區(qū)的支架25上以便冷至室溫。
如圖2所代表的，與本發(fā)明一致的鐵軌1具有三個不同顆粒結(jié)構(gòu)或硬度的區(qū)域，這里過渡區(qū)域具體在是連續(xù)的。精細(xì)珠光體區(qū)111硬度值在340至390HB，可能達(dá)到425HB，被提供在鐵軌頭11內(nèi)并造成向減少的硬度如300到340HB區(qū)域的向下過渡。在腰部連接12，在實際應(yīng)用中它必須有大的韌度，由此已提供在280到320HB的硬度值。較粗結(jié)構(gòu)或薄片形成以及硬度值與軌腰12相同在280到300HB的珠光體顆粒在鐵軌基座13的圓周區(qū)132提供。用這種顆粒實施例及減少硬度值的材料特性在大范圍防止斷裂或斷開的開始。然而，材料強度及硬度值增加在300到300HB及更多的區(qū)域131形成在基座13底部的中心。如已確定的，在鐵軌剖面的材料機械特性與本發(fā)明一致的分布特別是在困難的條件下引起穩(wěn)定性及優(yōu)勢的長期特性。
權(quán)利要求
1.一種用于熱處理成型軋坯、特別是軌道或鐵軌的方法，在鐵基材料的γ范圍冷卻期間伴有從成型表面部分的增加的熱排出，在這里在所期望的橫斷面上發(fā)生向具有增加的強度、特別是增加耐磨性及增加的硬度的精細(xì)珠光體顆粒之轉(zhuǎn)變，特別是在鐵軌的頭部，而且如果需要，在冷至室溫的過程，特別是跟隨著在更劇烈冷卻剖面區(qū)域中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變之后，通過由熱引起的軋坯特別是鐵軌的彎曲造成的變形或彎曲在垂直于長軸的方向被減少，最好基本被防止，而且取得在相反彎曲壓力之下增強的剛性及疲勞強度，這種方法的特征在于軋坯，特別是鐵軌在最大1100℃，最好是最大900℃但最少750℃的平均溫度下，在其塑性成形期間沿其縱向被校正成直線，以其校直狀態(tài)被移動成橫向方向并保持在那里，在冷卻軋坯或鐵軌的第一步中，允許以同樣的局部冷卻強度，最好是基本通過靜止空氣中的輻射平均冷卻到860℃以下溫度，最好大約820℃，特別是在合金的Ar3溫度之上5到120℃，其中在冷卻的第二步中，熱的排去是從長軸方向以局部基本相同，但從剖面看周邊上不同的強度從軋坯中進行的，而且在成型軋坯的周邊的至少一個區(qū)域的冷卻強度是增加的，在這里將較大冷卻強度分配到具有大的剖面對圓周比率的區(qū)域或具有相對表面的大體積部分或具有高物質(zhì)濃度的區(qū)域，和/或那些具有軋坯局部高溫的區(qū)域，以這種方式增加冷卻速度的區(qū)域被帶入轉(zhuǎn)換溫度，在這個冷卻條件下，形成沒有馬氏體的精細(xì)珠光體顆粒結(jié)構(gòu)，在接下來的步驟中，以同樣的局部冷卻強度例如在靜止空氣中進行至室溫的冷卻。
2.與權(quán)利要求1相一致的方法，其特征在于熱處理是通過在至少750℃至多1050℃溫度時最后輕拍(tapping)過程中以1.8到8％的變形率的熱壓成形所產(chǎn)生的熱壓成形熱來進行的。
3.與權(quán)利要求1或2相一致的方法，其特征在于，在第二步冷卻中，在成型軋坯的周邊上的一個或二個區(qū)域增加冷卻強度。
4.與權(quán)利要求1到3之一相一致的方法，其特征在于具有最大質(zhì)量濃度的軋坯部分如鐵軌頭部在浸漬過程或通過被浸漬進冷卻液來冷卻，同時用較少冷卻強度的措施如壓縮空氣或空氣—水噴濺，從具有較少質(zhì)量濃度的軋坯部分如鐵軌基座去除熱量，這二部分被企圖提供增強的冷卻。
5.與權(quán)利要求1到4之一相一致，其特征在于，冷卻強度的程度特別是用于浸漬的冷卻液成分以這樣一種方式設(shè)定，即在800℃到450℃溫度范圍之間，靠近表面區(qū)域的冷卻特別是浸漬部分的冷卻以1.6到2.4℃/s，特別是約2.0℃/s來取得。
6.與權(quán)利要求1到5之一相一致的方法，其特征在于具有象現(xiàn)在這樣的T形剖面的軋坯，例如在鐵軌的基座，與軌腰相對的區(qū)域或表面以較高強度最好通過壓縮空氣或空氣—水混合物來冷卻。
7.與權(quán)利要求1到6之一相一致的方法，其特征在于與增加強度的軌腰相對的表面區(qū)域被具體到相對于軌腰基本對稱并在側(cè)向上受到限制。
8.與權(quán)利要求1到7之一相一致的方法，其特征在于避免相對于質(zhì)量濃度或腰連接很遠(yuǎn)的成型軋坯剖面區(qū)域的增強冷卻強度和/或防止這些區(qū)域增加熱排出或至少這些區(qū)域簡單地被加熱。
9.與權(quán)利要求1或8之一相一致的方法，其特征在于成型軋坯，特別是鐵軌的表面的冷卻強度被以這樣一個方式來設(shè)定即在冷卻期間發(fā)生γ顆粒轉(zhuǎn)變的區(qū)域基本被具體到與中央平面平行對稱和/或平行，最好與剖面重心線或重心同心。
10.與權(quán)利要求1到9之一相一致的方法，其特征在于軋坯，其相對于剖面的部分被浸漬入浸漬箱中的冷卻液，該軋坯在冷卻期間以長軸方向相對于冷卻液容器被移動。
11.與權(quán)利要求1到10之一相一致的方法，其特征在于至少在軋坯的一部分浸入冷卻液期間，冷卻液以振動來充填或使其振動。
12.用于成型軋坯特別是軌道或鐵軌熱處理的裝置，伴隨在鐵基材料的γ范圍內(nèi)冷卻期間從成型軋坯部分的熱排出增加，特別是用于執(zhí)行與權(quán)利要求1到11之一相一致的方法的裝置，基本組成為至少一個用于軋坯(1)在輥臺21上的輔助區(qū)，其帶有軋坯定位裝置，冷處理區(qū)13，帶有用于從軋坯小的表面部分高強度熱排出的裝置以及用于將軋坯(1)冷至室溫的最后冷卻區(qū)c，還有存放，橫向運輸，停止及操作裝置，其特征在于輔助區(qū)A中的輥道(21)上具有本身已知的軋坯定位裝置以及用于成型軋坯(1)在其塑性成形期間直線或軸向校正定位的裝置(22，23)，輥道(1)上還具有一橫向運輸裝置，它用于將軋坯(1)從輔助區(qū)(A)到冷處理區(qū)B基本與其軸垂直的直線或軸向校正傳遞，在冷處理區(qū)(B)放置本身已知的一裝置用于通過浸漬箱(38)中的冷卻液(37)與固定及操作裝置(24)一起硬化軋坯，特別是鐵軌頭，還有一可控附加冷卻裝置(3)用于軋坯至少另一區(qū)域特別是鐵軌基座的更劇烈冷卻，最后冷卻區(qū)C具有一用于軋坯(1)冷卻至室溫的支架(25)。
13.與權(quán)利要求12一致的裝置，其特征在于可與軋坯(1)相對放置附加冷卻裝置(3)并可控制其冷卻強度。
14.與權(quán)利要求12或13相一致的裝置，其特征在于附加冷卻裝置(3)具有形成局部冷卻裝置流(31)的部分，其在軋坯的縱長或軸向上基本不間斷并在橫向系列限制，如果需要，具有裝置(34)用于防止與冷卻表面鄰接的表面增加的熱排出。
15.與權(quán)利要求12或14之一相一致的裝置，其特征在于附加冷卻裝置設(shè)計為運動壓力或噴濺冷卻裝置。
16.與權(quán)利要求12到15之一相一致的裝置，其特征在于軋坯(1)可在冷卻液(37)中以長軸方向相對浸漬箱(38)和/或相對附加冷卻裝置(3)來移動。
17.與權(quán)利要求12到16之一相一致的裝置，其特征在于整套設(shè)備放在浸漬箱(38)上和/或在冷卻液(37)自身中，用這種方式冷卻液(37)可以被湍流地移動和/或設(shè)定到振動。
18.成型軋坯，特別是軌道或鐵軌(1)，由至少部分為珠光體顆粒結(jié)構(gòu)(111)的鐵軌頭部(21)，及鐵軌基座(13)這有在鐵軌頭部(1)和鐵軌基座(13)之間的軌腰(12)構(gòu)成，特別是用與權(quán)利要求1到11之一一致的方法，最好與權(quán)利要求1 2到17之一一致的裝置來生產(chǎn)，其特征在于在其剖面，鐵軌(1)在其頭部的上部(111)示出了大的材料強度及硬度，這個值在軌腰(12)的下頭區(qū)域及基座(13)的圓周部分(132)被減少，特征還在于在基座底部區(qū)域的中央?yún)^(qū)(131)具有增加的材料硬度值。
19.與權(quán)利要求18相一致的成型軋坯，其特征在于成型面的剖面主軸或鐵軌剖面的垂直軸相對稱地設(shè)定基本相等的材料硬度值。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于成型軋坯，特別是鐵軌熱處理的方法及裝置。為了改善其應(yīng)用性能，在塑性成型期間在至高1100℃但至少750℃的溫度上使軋坯直線化，在冷卻的第一步，用局部均勻冷卻強度進行冷卻至一溫度特別是在合金Ar
文檔編號C21D6/00GK1123331SQ9510995
公開日1996年5月29日 申請日期1995年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月19日
發(fā)明者格奧爾格·斯卡維茨, 皮特·波伊斯特納, 艾爾弗雷德·莫澤 申請人:福斯特·阿爾帕鋼軌股份有限公司