Совершенствование технологии и разработка новых способов прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки

• Автор: Дорофеев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 195 с. : ил.

Содержание
Введение.

Раздел 1 Состояние вопроса и постановка задач исследования

1.1 Схема прокатки рельсов.

1.2 Деформация металла в трапецеидальных калибрах

1.3 Деформация металла в разрезном рельсовом калибре.

1.4 Особенности деформации металла в рельсовых калибрах

1.5 Теоретические исследования процессов пластической деформации

на основе полей скоростей формоизменения металла.

1.6 Пластичность рельсового металла

1.7 Прокатка рельсов из непрерывнолитой заготовки

1.8 Прокатка рельсов в универсальных клетях
1.9 Исследование качества рельсового металла.
1. Причины искривления рельсов в процессе изготовления.
1. Формирование остаточных напряжений в материалах.
1. Выводы по разделу 1 и задачи исследования.
Раздел 2 Оптимизация процесса прокатки рельсов на основе полей скоростей
течения металла
2.1 Общие энергетические и кинематические соотношения
2.2 Расчет чистового калибра.
2.2.1 Параметры оптимизации
2.2.2 Варьируемые параметры
2.3 Выводы по разделу 2
Раздел 3 Лабораторные исследования
3.1 Выбор материала
3.2 Изготовление составных образцов
3.3 Обработка результатов
3.4 Анализ формоизменения металла в черновых ящичных калибрах с предварительной разрезкой поверхностей заготовки.
3.5 Деформация металла при односторонней рарезке в трапецеидальных калибрах.
3.6 Анализ формоизменения металла в разрезном рельсовом калибре
3.7 Анализ формоизменения осевой пористости и центральной
ликвации в процессе прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки.
3.8 Выводы по разделу 3..
Раздел 4 Промышленные исследования эпергосиловых параметров и изменения
макроструктуры непрерывнолитой заготовки при прокатке рельсов в калибрах стана 0
4.1 Энергосиловые параметры при прокатке
непрерывнолитой заготовки.
4.2 Влияние степени деформации на макроструктуру прокатываемого изделия
4.3 Выводы по разделу 4
Раздел 5 Разработка новых способов прокатки и совершенствование калибровки
рельсов из непрерывнолитой заготовки.
5.1 Новые способы прокатки рельсов из НЛЗ в системе калибров для черновых пропусков
5.2 Усовершенствование калибровки рельсов из непрерывнолитой заготовки при прокатке в рельсовых калибрах.
5.3 Новая конструкция чистового рельсового калибра.
5.4 Увеличение ресурса износостойкости чистового
рельсового калибра.
5.5 Выводы по разделу 5
Раздел 6 Исследование причин образования концевой кривизны рельсов
при прокатке.
6.1 Исследование концевой кривизны рельсов после прокатки
6.2 Напряженное состояние рельсов после прокатки.
6.3 Пути уменьшения кривизны рельсов.
6.4 Выводы по разделу 6.
Выводы по работе.
Список использованных источников


Исследование природы этих пороков показало, что на подошве и головке рельсов сохраняется грубая структура из денд-ритов, ориентированных перпендикулярно поверхностям подошвы и головки. С приближением к краям подошвы перпендикулярное положение дендритов переходит в наклонное направление; направление трещин совпадает с направлением дендритов. Принципиально новым в способе калибровки рельсов явилось применение схемы Бартшерера, который предложил деформировать исходную заготовку со стороны будущей подошвы разрезным гребнем. Рисунок 1. Глубокая разрезка заготовки и разгибание будущих фланцев подошвы в последующих калибрах приводили к тому, что подкорковые пузыри и столбчатые кристаллы, расположенные перпендикулярно к граням слитка, изменяют ориентировку и оказываются расположенными параллельно основанию подошвы. Поверхностные дефекты в виде обнаруженных подкорковых пузырей и волосовых трещин при этом растягиваются, истираются и в результате исчезают с поверхности прокатываемого рельса. Вследствие этого получаются рельсы с лучшей поверхностью, с более высокими показателями при копровых испытаниях на прогиб подошвы. На рисунке 1. Толстые фланцы, которые образуются при разрезке, постепенно отгибаются в последующих тавровых калибрах и утоняются. Б рассматриваемой схеме разрезка тавровой заготовки производится в открытом рельсовом калибре, после чего она поступает в ребровой калибр. Эти два калибра не использовались для эффективной обработки поверхности подошвы и головки, поэтому разрезной калибр открытого типа заменили косорасположенным, а осадочный - обычным фасонным рельсовым калибром, что позволило применить в них более интенсивную обработку металла, в частности, поверхности подошвы и головки. Эта схема представлена на рисунке 1. Прокатка рельсов по измененной калибровке выявила значительные преимущества нового способа монтажа закрытых калибров: повышение стойкости валков, постоянство размеров профиля и чистота его поверхности, резкое улучшение работы арматуры (прекратились случаи заклинивания металла в калибре). Многочисленные наблюдения показывают, что даже значительная деформация металла прямым давлением не является эффективным средством борьбы с поверхностными пороками при прокатке простейших профилей крупного сечения [2 -5]. Наблюдения показали также, что продольные трещины обнаруживаются лишь на гранях заготовки, углы блюмса таких трещин не имеют. Поэтому была предложена схема, представленная на рисунке 1. Однако, прокатка по этой схеме хотя и привела к некоторому улучшению состояния поверхностей середины подошвы и’головки, но механические свойства рельсов (прогиб подошвы) ухудшились. Первый трапецеидальный калибр с разрезающим гребнем предназначен для образования глубокого вреза в рельсовой заготовке, после чего образующиеся фланцы в следующих трапецеидальных калибрах разворачиваются и обжимаются, чем обеспечивается хорошая деформация, подошвы и ориентировка волосовин параллельно подошве. Процесс деформации металла при прокатке в первом тавровом калибре представлен на рисунке 1. Из этой схемы видно, что в начальный момент исходная заготовка соприкасается с боковыми стенками калибра и гребнем нижнего валка. На значительном протяжении в очаге деформации (сечение 1 — 4) полоса испытывает боковое давление и обжатие со стороны гребня-при отсутствии контакта полосы с верхней частью калибра. На небольшом расстоянии от выходного сечения наступает всестороннее обжатие прокатываемой полосы. Степень измельчения зерна, изменение ориентировки дендритов и улучшение качества поверхности зависит в значительной степени от высоты гребня и его угла. Высота разрезного гребня в первом трапецеидальном калибре принимается в пределах - мм, а угол гребня колеблется от ° до °. Правильный выбор угла гребня как в первом, так и в последующих трапецеидальных калибрах должен обеспечивать плавное развертывание фланцев подошвы и исключить возможность образования трещин и складок в центральной части подошвы. Уклоны боковых стенок трапецеидальных калибров принимаются - % в первом калибре и - % в последующих.