Введение к работе
. Актуальность темы. Несмотря на большие успехи в области повышения стойкости рельсов, разработке рациональных технологий упрочнения рамных рельсов стрелочных переводов не уделялось должного внимания. В настоящее время, в связи с недостаточной стойкостью рамных рельсов, на наиболее грузо-напряженных участках внутризаводских железнодорожных путей срок службы стрелочных переводов существенно ниже регламентированного. Наиболее эффективным способом повышения их стойкости является термоупрочнение с нагрева ТВЧ. Однако ныне существующая технология не обеспечивает достаточную стабильность служебных свойств, не позволяет получить требуемые эксплуатационные характеристики рамных рельсов. В связи с этим необходимо проведение изысканий, связанных с изучением и разработкой технологических параметров, режимов и технологии термического упрочнения рамных рельсов путем экспериментальных и теоретических исследований, направленных на рациональное и экономичное расходование энергоресурсов и металла. При этом возникает необходимость изучения особенностей кинетики фазовых превращений, происходящихв упрочняемом слое рельсов в процессе нагрева и охлаждения. Эти обстоятельства обуславливают актуальность исследований, связанных с созданием новой технологии и режимов термической обработки рамных рельсов с индукционного нагрева.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Отдельные результаты диссертации приведены в заключительных отчетах научно-исследовательских работ: "Разработать и освоить усовершенствованную, технологию и оборудование упрочнения с нагрева ТВЧ остряков и рамных рельсов", Днепропетровск, 1987; "Исследовать, разработать и внедрить усовершенствованную технологию закалки ТВЧ рельсовых деталей в цехе стрелочных переводов", Днепропетровск, 1989;."Разработать и испытать оборудование и технологию рационального водо-воздушного охлаждения остряков и рамных рельсов", Днепропетровск, 1992.
Цель и задачи исследования. Цель данной работы заключалась в разработке, опробовании и внедрении режимов и технологии индукционного термического упрочнения рамных рельсов стрелочных переводов, работающих в условиях промышленных железных дорог. Для достижения поставленной цели решили следующие задачи:
-изучили факторы, влияющие на эксплуатационную стойкость термически упрочненных с нагрева ТВЧ рамных рельсов;
-определяли необходимый уровень термического упрочнения рельсов по результатам анализа условий эксплуатации;
-исследовали физические закономерности процесса индукционного нагрева, оказывающие существенные влияния на формирование аустенитной структуры;
-исследовали кинетику фазовых превращений при непрерывном нагреве;
-изучили связь параметров индукционного нагрева со структурой, твердостью и глубиной термоупрочненного слоя;
-разработали параметры индукционного нагрева рамных рельсов;
. -изучили влияние конечного структурного состояния после нагрева ТВЧ на кинетику фазовых превращений при непрерывном охлаждении;
-разработали и испытали охлаждающие устройства для термического упрочнения рельсов с нагрева ТВЧ;
-исследовали, разработали и опробовали режимы термического упрочнения рамных рельсов с высокотемпературного индукционного нагрева при их перемещении в закалочной каретке с заданной скоростью.
Научная новизна полученных результатов. Установлена одна из основ-ных причин образования наплывов боковой грани головок рамных рельсов, термически упрочненных с нагрева ТВЧ по известной технологии - наличие в переходной (к исходному горячекатаному металлу) зоне структуры зернистого перлита, обладающей повышенной пластичностью.
Установлены оптимальные интервалы температур начала и конца фазовых превращений при непрерывном нагреве и охлаждении рельсовой стали М76В эвтектоидного состава.
Установлена цикличность температурного поля при индукционном нагреве ТВЧ рамных рельсов и возможность использования высокотемпературного циклического индукционного нагрева для обеспечения мелкозернистой структуры рельсов.
Разработаны на уровне изобретения (А.с. №1700067 и №1788043) устройства для дифференцированной подачи хладагента, с управляемыми тепло-физическими характеристиками,, на поверхность катания рельса.
Впервые построены диаграммы распада аустенита, соответствующего структурному состоянию после нагрева ТВЧ рельсовой стали М76В эвтектоидного состава применительно к закалке рамных рельсов в условиях цеха стрелочных переводов (ЦСП) КМЗ им. Войкова.
Разработаны параметры воздействия на кинетику превращения при термическом упрочнении железнодорожных рельсов Р50 и Р65, обеспечивающие частичный изотермический распад переохлажденного аустенита при непрерывно-последовательном способе охлаждения.
Практическое значение полученных результатов. На основании выполненных исследований влияния высокотемпературного индукционного циклического нагрева на формирование конечной структуры рельсовых сталей по-
еле спрейерного охлаждения автором разработана технология индукционной термической обработки рамных рельсов типа Р65 из сталей М76В, М76ВТ и Р50 из стали К74 и М74Т обеспечивающая повышение однородности структуры и твердости по всей длине и по сечению головки при повышении свойств и эксплуатационной стойкости относительно серийных рамных рельсов.
Полученные экспериментальные и теоретические данные для термического упрочнения с нагрева ТВЧ рамных рельсов могут быть использованы при индукционной термической обработке путевых железнодорожных рельсов.
Разработанная технология термического упрочнения сжатым компрессорным воздухом с нагрева ТВЧ рамных рельсов типа Р50 внедрена в ЦСП КМЗ им. Войкова (г.Керчь). Промышленные испытания стрелочных переводов с рамными рельсами, упрочненными по новой технологии, показали эксплуатационную стойкость в 1,1-1,2 раза выше чем у серийных. Годовой экономический эффект у потребителя составил 448 500 руб. в ценах 1987 г. Режимы и оборудование для термического упрочнения с индукционного нагрева водовоз-душной смесью опробованы при выпуске опытно-промышленной партии рамных рельсов типа Р65 и могут быть использованы на стрелочных предприятиях.
Личный вклад соискателя. Все результаты, которые составляют основное содержание работы, были получены автором самостоятельно, особенно те которые составляют общие выводы и научную новизну.
Апробация результатов диссертации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: научно-практической конференции "Союз науки и практики к 100-летию Петровки", Днепропетровск, 1987; Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение качества металлопроката путем термической и термомеханической обработки", Днепропетровск, 1988; 2-м Міжнародном симпозіумі Українських інженерів-механиків у Львові, Львов, 1995; 1 Міжнародній науково-технічній конференціі "Математичне моделювання в електротехниці", Львов, 1995; на научно-техническом семинаре кафедры термической обработки металлов в 1998г, -
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 8 работах: 2 статьях, 4 сборниках тезисов научных конференций, 2 авторских свидетельствах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц, 45 рисунков. Список использованной литературы включает 151 наименование.
