Способ производства сортового проката из демонтированного железнодорожного рельса

Авторы патента:

B21B1/08 - для прокатки заготовок специального профиля, например рельсов, тавров, швеллеров, углового профиля (прокатка металла неограниченной длины с повторяющимся профилем, который используется в качестве полуфабриката для производства особых изделий B21H 8/00)

Владельцы патента RU 2574531:

Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные металлургические технологии" (ООО "ИНМЕТ") (RU)

Изобретение относится к области производства сортового и фасонного проката из выведенных из эксплуатации демонтированных железнодорожных рельсов. Способ включает порезку рельса на длину, взвешивание полученной рельсовой заготовки и сравнение с весом погонного метра, необходимым для получения заданного сечения сортового проката. Повышение качества и точности размеров производимых профилей обеспечивается за счет того, что при недостаточности веса погонного метра заготовки производят его увеличение односторонней или двухсторонней термической наплавкой по зоне шейки сечения рельсовой заготовки с равномерной толщиной наплавленного металла по всей длине рельсовой заготовки, при этом толщину шейки увеличивают на 1,5÷56 мм, прокатку нагретой до температуры 950÷1150°С рельсовой заготовки производят за 10÷17 прокатных проходов в черновой промежуточной и чистовой группах клетей. Параметры направки и прокатки регламентированы математическими зависимостями. Наплавку производят посредством самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам производства сортового и фасонного проката из выведенных из эксплуатации демонтированных железнодорожных рельсов.

Известен способ переработки демонтированных ж/д рельсов в сортовой прокат (Патент США №4982591, B21B 01/08, Янв. 8, 1991) в котором производят нагрев рельсовой заготовки в проходной нагревательной печи, многопроходную прокатку нагретой рельсовой заготовки в сортовой прокат, охлаждение и резку сортового проката на заданную длину.

Недостатком известного способа являются ограниченные технологические возможности, вызванные наличием в валковой калибровке острых ромбических калибров, приводящих к быстрому остыванию кромок подката, появлению на его поверхности продольных трещин. Невысокое качество и узкий сортамент выпускаемого сортового проката.

Известен также способ перекатки железнодорожных рельсов (RU 2511201, B21B 01/08, опубл. 10.04.2014.), в котором производят нагрев рельсовой заготовки до температуры аустенитизации и последующее многопроходное обжатие в универсальных четырехвалковых калибрах. В первых 2-3 проходах рельсовую заготовку обжимают по высоте на 10-40%, при этом между валками, обращенными к шейке рельса, устанавливают зазор, величина которого на 2-5 мм превышает толщину шейки рельса на входе в соответствующий калибр. Кроме того, обжатие шейки рельса производят в валках, на бочках которых выполнены кольцевые проточки глубиной 5-8 мм со скругленной формой профиля, с чередованием кольцевых проточек по проходам, расположенных на краях бочек валков и в их центрах.

Недостатком известного способа является выбранная схема вертикальной осадки рельсового профиля, при которой в первых 5-7 проходах деформация локализуется только в шейке сечения рельса, при этом головка и основание рельса не деформируются, что приводит к остыванию этих частей профиля, и, как следствие, при последующей их деформации в 8-12 проходах к образованию на их поверхностях продольных трещин и закатов. Кроме того, в способе не учитывается износ головки рельса и, как следствие, колебание веса погонного метра рельсовой заготовки, приводящий к возможности появления недокатов, вызванных нехваткой металла для гарантированного заполнения калибра в чистовой группе прокатных проходов, или переполнению калибров в первых 2-3 проходах, вызванных неконтролируемой величиной осадки шейки рельсового профиля. Все это приводит к невысокому качеству получаемого профиля, к сужению сортамента получаемого сортового проката особенно в диапазоне среднего и крупного сорта с эквивалентным диаметром 36÷90 мм.

Кроме того, при производстве мелкого сорта с эквивалентным диаметром 12÷20 мм колебание веса погонного метра рельсовой заготовки приводит к колебанию длины раската готового проката на холодильнике прокатного стана, что вызывает высокие значения концевой обрези при производстве мерного сортового проката, достигающей до 10÷15%, что снижает выход годного.

Изобретение устраняет недостатки известных способов. Технический результат изобретения - расширение технологических возможностей производства сортового проката из демонтированного ж/д рельса, расширение сортамента в диапазоне среднего и крупного сорта, повышение качества продукции по дефектам поверхности, повышение коэффициента выхода годного проката.

Для решения технической задачи в известном способе производства сортового проката из демонтированного железнодорожного рельса, включающем нагрев рельсовой заготовки в проходной нагревательной печи, многопроходную прокатку нагретой рельсовой заготовки на заданное сечение сортового проката, охлаждение и порезку проката на заданную длину, согласно изобретению сначала производят порезку демонтированного ж/д рельса на длину L_заг, которая ограничена шириной внутреннего пространства проходной нагревательной печи L_печи. Длину L_заг определяют из выражения

L_заг=L_печи-Z, м, где Z - зазор между рельсовой заготовкой и стенками печи, Z=(0,3÷0,6) м, затем взвешивают полученную рельсовую заготовку Р_заг и определяют вес ее погонного метра Р_пм=Р_заг/L_заг, кг/м, далее вес погонного метра рельсовой заготовки Р_пм сравнивают с необходимым по технологии прокатки весом погонного метра [Р_пм] для получения заданного сечения сортового проката,

[P_пм]=S_пр*λ_сум*ρ_пр*N, кг/м, где S_пр - площадь заданного сечения сортового проката, м²; λ_сум - суммарная вытяжка при многопроходной прокатке для получения заданного сечения сортового проката, с минимальной концевой обрезью и высоким качеством поверхности, λ_сум=6÷25; ρ_пр - плотность прокатанной стали, кг/м³; N - количество ниток прокатки, N=1, 2; если Р_пм<[Р_пм], то производят увеличение веса погонного метра рельсовой заготовки на требуемую величину Р_напл,

Р_напл=[Р_пм]-Р_пм

односторонней или двухсторонней термической наплавкой по зоне шейки сечения рельсовой заготовки с равномерной толщиной h_напл наплавленного металла по всей длине рельсовой заготовки, при этом толщину шейки h_ш=h_r+h_напл сечения рельсовой заготовки увеличивают на 1,5÷56 мм, где h_r - исходная средняя толщина шейки сечения рельсовой заготовки, мм, и h_напл определяют из выражения

h_напл=Р_напл/(b_напл*ρ*n), где b_напл - ширина наплавленного металла в зоне шейки сечения рельсовой заготовки, м; ρ - плотность наплавленной стали, кг/м³; n - количество сторон термической наплавки, n=1, 2,

далее прокатку нагретой до температуры 950÷1150°C рельсовой заготовки производят за 10÷17 прокатных проходов, при этом за первых 3÷5 прокатных прохода в черновой группе клетей рельсовую заготовку обжимают в одной плоскости, уменьшая ширину основания и головки рельсовой заготовки, до получения промежуточного полосового раската толщиной h_раск=(0,7÷0,9)h_ш, затем при N=1 раскат кантуют на 90° и производят 3÷6 ребровых прокатных прохода в промежуточной группе клетей, уменьшая высоту полосового раската до получения круглого или квадратного предчистового подката со стороной или диаметром d_п=(0,9÷1,25)h_ш, в чистовой группе за 4÷6 проходов, производят прокатку по системе калибров овал-круг,

в случае, когда N=2, в двух последних проходах в черновой прокатной группе производят продольное разделение промежуточного полосового раската на два полосовых раската, которые последовательно или параллельно кантуют на 90° и затем задают на ребро в промежуточную прокатную группу.

Кроме того, термическую наплавку в зоне шейки сечения рельсовой заготовки производят СВС-процессом (самораспространяющийся высокотемпературный синтез), при этом применяют термитную смесь следующего компонентного состава: прокатная окалина (FeO) фракции 0,1÷0,25 мм - 65÷73%; алюминиевая крошка (Al) фракции 0,15÷0,65 мм - 15÷25%; угольная пыль (С) фракции 0,015÷0,10 мм - 0,5÷5,0%; плавиковый шпат (CaF₂) фракции 0,1÷0,45 мм - 1,5÷2,0%; ферросплавы фракции 0,15÷0,35 мм - 1,5÷3,0%; стальная дробь из рельсовой стали с максимальным размером до 3,5 мм - 3,0÷10%, термитную смесь наносят равномерным слоем плотностью 2,1÷3,5 кг/дм³ на предварительно нагретую до температуры 350÷560°C поверхность зоны шейки рельсовой заготовки, вес погонного метра слоя термитной смеси Р_смеси определяют из выражения Р_смеси=к*Р_напл, к - эмпирический коэффициент, зависит от компонентного состава термитной смеси к=1,75÷1,9,

рельсовую заготовку устанавливают и фиксируют зажимами на основании наплавочного стенда с горизонтальным расположением ее плоскости симметрии, по торцам рельсовой заготовки устанавливают перегородки из формованного огнеупорного материала, которые ограничивают по длине наплавочную ванну, затем свободную поверхность нанесенного слоя накрывают теплоотражающим экраном и запускают СВС-процесс локальным нагревом термитной смеси до температуры 100°С термитным запалом, компонентный состав термитной смеси обеспечивает скорость движения фронта СВС-процесса вдоль продольной оси рельсовой заготовки 6÷12 м/мин, выделяемой при термитной наплавке теплотой рельсовую заготовку нагревают до 650÷850°С, далее наплавленную рельсовую заготовку охлаждают на воздухе до температуры 360÷420°С, для завершения в наплавленном металле рекристаллизации и предотвращения продольного коробления рельсовой заготовки, снимают с наплавочного стенда, удаляют с наплавленной поверхности рельсовой заготовки шлак, затем задают подготовленную рельсовую заготовку в проходную нагревательную печь.

На Фиг. 1 представлен наплавочный стенд с поперечным разрезом по наплавленной рельсовой заготовке, на Фиг. 2 представлена схема прокатки наплавленной рельсовой заготовки по прокатным проходам, на Фиг. 3 представлена схема прокатки наплавленной рельсовой заготовки с продольным разделением полосового раската в черновой прокатной группе, на Фиг. 4 представлена операционная последовательность двухсторонней наплавки в зоне шейки рельсовой заготовки СВС-процессом.

Сущность изобретения состоит в следующем. Выведенные из эксплуатации демонтированные ж/д рельсы длиной от 12,5 до 25 метров поступают на заготовительный участок завода. На заготовительном участке рельсы предварительно сортируют на группы по степени износа головки рельса и режут на заданную длину рельсовой заготовки L_заг, которая ограничивается шириной внутреннего пространства проходной нагревательной печи L_печи. Длину рельсовой заготовки 1 (Фиг. 1) определяют из выражения L_заг=L_печи-Z, м, где Z - зазор между рельсовой заготовкой 1 и стенками печи, Z=(0,3÷0,6), м. Рельсовую заготовку 1 взвешивают Р_заг и определяют вес ее погонного метра Р_пм=Р_заг/L_заг, кг/м. Вес погонного метра рельсовой заготовки Р_пм сравнивают с необходимым по технологии прокатки весом погонного метра [Р_пм] для получения заданного сечения сортового проката, который определяют из выражения

[P_пм]=S_пр*λ_сум*ρ_пр*N, кг/м, где S_пр - площадь заданного сечения сортового проката, м²; λ_сум - суммарная вытяжка при многопроходной прокатке для получения заданного сечения сортового проката, с минимальной концевой обрезью и высоким качеством поверхности, λ_сум=6÷25; ρ_пр - плотность прокатанной стали, кг/м³; N - количество ниток прокатки, N=1, 2. При производстве сортового проката из диапазона диаметров 36÷90 мм, в большинстве случаев Р_пм<[Р_пм], в этом случае производят увеличение веса погонного метра рельсовой заготовки 1 на требуемую величину Р_напл,

Р_напл=[Р_пм]-Р_пм

односторонней или двухсторонней термической наплавкой 7 по зоне шейки сечения рельсовой заготовки 1 (Фиг. 1) с равномерной толщиной L_напл наплавленного металла по всей длине рельсовой заготовки 1, при этом толщину шейки h_ш=h_r+h_напл сечения рельсовой заготовки увеличивают на 1,5÷56 мм, где hr - исходная средняя толщина шейки сечения рельсовой заготовки 1, мм, и h_напл определяют из выражения

L_напл=Р_напл/(B_напл*ρ*n), где b_напл - ширина наплавленного металла в зоне шейки сечения рельсовой заготовки, м; ρ - плотность наплавленной стали, кг/м³; n - количество сторон термической наплавки, n=1, 2. На Фиг. 4 представлена операционная последовательность двухсторонней наплавки в зоне шейки рельсовой заготовки СВС-процессом.

Термическую наплавку в зоне шейки сечения рельсовой заготовки 1 производят СВС-процессом (самораспространяющийся высокотемпературный синтез), при этом применяют термитную смесь следующего компонентного состава: прокатная окалина (FeO) фракции 0,1÷0,25 мм - 65÷73%; алюминиевая крошка (Al) фракции 0,15÷0,65 мм - 15÷25%; угольная пыль (С) фракции 0,015÷0,10 мм - 0,5÷5,0%; плавиковый шпат (CaF₂) фракции 0,1÷0,45 мм - 1,5÷2,0%; ферросплавы фракции 0,15÷0,35 мм - 1,5÷3,0%; стальная дробь из рельсовой стали с максимальным размером до 3,5 мм - 3,0÷10%. Термитную смесь 8 (Фиг. 4) наносят равномерным слоем плотностью 2,1÷3,5 кг/дм³ на предварительно нагретую до температуры 350÷560°C поверхность зоны шейки рельсовой заготовки 1, вес погонного метра слоя термитной смеси Р_смеси определяют из выражения P_смеси=к*Р_напл, к - эмпирический коэффициент, зависит от компонентного состава термитной смеси к=1,75÷1,9. Рельсовую заготовку 1 устанавливают и фиксируют зажимами 4 на основании наплавочного стенда 2 (Фиг. 1) с горизонтальным расположением ее плоскости симметрии 3, по торцам рельсовой заготовки 1 устанавливают перегородки 6 из формованного огнеупорного материала, которые ограничивают по длине наплавочную ванну, затем свободную поверхность нанесенного слоя накрывают теплоотражающим экраном 5 и запускают СВС-процесс локальным нагревом термитной смеси 8 до температуры 1000°C термитным запалом, компонентный состав термитной смеси 8 обеспечивает скорость движения фронта СВС-процесса вдоль продольной оси рельсовой заготовки 1 в диапазоне 6÷12 м/мин, выделяемой при термитной наплавке теплотой рельсовую заготовку 1 нагревают до 650÷850°C, далее наплавленную рельсовую заготовку 1 охлаждают на воздухе до температуры 360÷420°C, для завершения в наплавленном металле рекристаллизации и предотвращения продольного коробления рельсовой заготовки, снимают с наплавочного стенда 2, удаляют с наплавленной поверхности рельсовой заготовки шлак 9, затем задают подготовленную рельсовую заготовку 1 в проходную нагревательную печь. Прокатку нагретой до температуры 950÷1150°C рельсовой заготовки производят за 10÷17 прокатных проходов (Фиг. 2), при этом за первых 3÷5 прокатных прохода в черновой группе клетей рельсовую заготовку обжимают в одной плоскости, уменьшая ширину основания и головки рельсовой заготовки 1, до получения промежуточного полосового раската толщиной h_раск=(0,7÷0,9)h_ш, затем при N=1 раскат кантуют на 90° и производят 3÷6 ребровых прокатных прохода в промежуточной группе клетей уменьшая высоту полосового раската до получения круглого или квадратного предчистового подката со стороной или диаметром d_п=(0,9÷1,25)h_ш, в чистовой группе за 4÷6 проходов, производят прокатку по системе калибров овал-круг.

При производстве мелкосортного проката из диапазона диаметров 10÷20 мм, как правило, производят наплавку в зоне шейки рельсовой заготовки 1 для компенсации колебаний износа головки рельса и, как следствие, существенного снижения разброса длины раската готового проката на холодильнике. Это позволяет существенно на 30÷40% снизить величину концевой обрези, повысить коэффициент выхода годного проката. При прокатке мелкосортного проката из диапазона диаметров 10÷20 мм, принимают N=2, при этом в двух последних проходах в черновой прокатной группе производят продольное разделение промежуточного полосового раската на два полосовых раската (Фиг. 3), которые последовательно или параллельно кантуют на 90° и затем задают на ребро в промежуточную прокатную группу, в чистовой прокатной группе прокатку ведут по системе калибров овал-круг.

Таким образом, возможность контроля и корректировки веса погонного метра рельсовой заготовки, оптимизация ее величины при производстве сортового проката из диапазона диаметров 36÷90 мм и обеспечение постоянства веса погонного метра рельсовой заготовки с возможностью компенсации колебаний от износа головки рельса, при производстве мелкосортного проката диаметром 10÷20 мм, существенно расширяют технологические возможности способа производства сортового проката из демонтированного ж/д рельса, повышают коэффициент выхода годного проката. Кроме того, оптимальная калибровка по прокатным проходам с ускоренным получением промежуточного полосового раската толщиной (0,7÷0,9)h_ш и отсутствием неравномерной деформации по сечению профиля в промежуточной и чистовой прокатных группах, обеспечивают высокое качество сортового проката по дефектам поверхности.

Примеры реализации способа.

Пример 1.

Производили сортовой прокат круг диаметром 42 мм длинной 6 метров из выведенных из эксплуатации демонтированных ж/д рельсов Р65.

Ширина внутреннего пространства нагревательной печи L_печи=6,2 м, тогда размер рельсовой заготовки составил L_заг=6,2-0,4=5,8 м. Порезанную рельсовую заготовку взвешивали. Вес рельсовой заготовки -Р_заг=362,5 кг, тогда вес погонного метра рельсовой заготовки - Р_пм=362,5/5,8=62,5 кг/м, что соответствует около 3 мм износа головки рельса. [Р_пм]=1,385*7,3*7,85*1=79,4 кг/м. Р_напл=79,4-62,5=16,9 кг/м. h_напл=16,9/(0,105*7,8*2)=10,3 мм. Расчетный погонный вес наплавочной термитной смеси Р_смеси=1,8*16,9=30,5 кг.

Расчеты показали, что для оптимизации веса погонного метра рельсовой заготовки под прокатку на круг д. 42 мм необходима двухсторонняя наплавка h_напл=10,3 мм. При этом h_ш=18+20,6=38,6 мм.

Рельсовую заготовку устанавливали и фиксировали зажимами на основании наплавочного стенда с горизонтальным расположением ее плоскости симметрии, по торцам рельсовой заготовки устанавливали перегородки из формованного огнеупорного материала, которые ограничивали по длине наплавочную ванну, затем, свободную поверхность нанесенного слоя накрывали теплоотражающим экраном и запускали СВС-процесс локальным нагревом термитной смеси до температуры 1000°C термитным запалом. Компонентный состав термитной смеси обеспечивал скорость движения фронта СВС-процесса вдоль продольной оси рельсовой заготовки 6,5 м/мин, выделяемой при термитной наплавке теплотой рельсовую заготовку нагревали до 800°C, далее наплавленную рельсовую заготовку охлаждали на воздухе до температуры 400°C, для завершения в наплавленном металле рекристаллизации и предотвращения продольного коробления рельсовой заготовки. Процесс наплавки повторяли с противоположной стороны зоны шейки рельсовой заготовки. Далее рельсовую заготовку снимали с наплавочного стенда, удаляли с наплавленной поверхности рельсовой заготовки шлак. Затем, подготовленную рельсовую заготовку задавали в проходную нагревательную печь. Прокатку нагретой до температуры 1050°C рельсовой заготовки производили за 11 прокатных проходов, при этом за первых 3 прокатных прохода в черновой группе клетей рельсовую заготовку обжимали в одной плоскости, уменьшая ширину основания и головки рельсовой заготовки, до получения промежуточного полосового раската толщиной h_раск=34,7 мм, затем раскат кантовали на 90° и производили 6 ребровых прокатных прохода в промежуточной группе клетей уменьшая высоту полосового раската до получения круглого предчистового подката с диаметром d_п=48,2 мм, в чистовой группе за 2 прохода, производили прокатку по системе калибров овал-круг до готового проката диаметром 42 мм. Далее прокат охлаждали на реечном холодильнике и резали на мерную длину 6 метров. Поскольку была выбрана оптимальная величина суммарной вытяжки λ_сум=7,3 то длина раската на холодильнике равнялась 42,3 метра, что гарантировало минимальную концевую обрезь при порезке раската на мерную длину 6 метров. Концевая обрезь составила не более 1%. Равномерная деформация в промежуточной и чистовой прокатных группах обеспечивала высокое качество поверхности проката.

Пример 2.

Производили сортовой прокат круг диаметром 16 мм, длиной 11,7 метров из выведенных из эксплуатации демонтированных ж/д рельсов Р65.

Ширина внутреннего пространства нагревательной печи L_печи=6,2 м, тогда размер рельсовой заготовки составил L_заг=6,2-0,4=5,8 м. Порезанную рельсовую заготовку взвешивали. Вес рельсовой заготовки -Р_заг=362,5 кг, тогда вес погонного метра рельсовой заготовки - Р_пм=362,5/5,8=62,5 кг/м, что соответствует около 3 мм износа головки рельса. [Р_пм]=0,201*20,25*7,85*2=63,9 кг/м, тогда Р_напл=63,9-62,5=1,4 кг/м. При односторонней наплавке h_напл=1,4/(0,105*7,8*1)=1,7 мм. Расчетный погонный вес наплавочной термитной смеси Р_смеси=1,8*1,4=2,52 кг.

Расчеты показали, что для оптимизации веса погонного метра рельсовой заготовки под прокатку на круг д. 16 мм необходима односторонняя наплавка L_напл=1,7 мм. При этом h_ш=18+1,7=19,7 мм.

Рельсовую заготовку устанавливали и фиксировали зажимами на основании наплавочного стенда с горизонтальным расположением ее плоскости симметрии, по торцам рельсовой заготовки устанавливали перегородки из формованного огнеупорного материала, которые ограничивали по длине наплавочную ванну, затем, свободную поверхность нанесенного слоя накрывали теплоотражающим экраном и запускали СВС-процесс локальным нагревом термитной смеси до температуры 1000°C термитным запалом. Компонентный состав термитной смеси обеспечивал скорость движения фронта СВС-процесса вдоль продольной оси рельсовой заготовки 6,5 м/мин, выделяемой при термитной наплавке теплотой рельсовую заготовку нагревали до 720°C, далее наплавленную рельсовую заготовку охлаждали на воздухе до температуры 400°C, для завершения в наплавленном металле рекристаллизации и предотвращения продольного коробления рельсовой заготовки. Далее рельсовую заготовку снимали с наплавочного стенда, удаляли с наплавленной поверхности рельсовой заготовки шлак. Затем, подготовленную рельсовую заготовку задавали в проходную нагревательную печь. Прокатку нагретой до температуры 1100°C рельсовой заготовки производили за 15 прокатных проходов, при этом за первых 3 прокатных прохода в черновой группе клетей рельсовую заготовку обжимали в одной плоскости, уменьшая ширину основания и головки рельсовой заготовки, до получения промежуточного полосового раската толщиной h_раск=18,5 мм, затем раскат продольно распускали в последующих двух проходах на два полосовых раската, затем раскаты последовательно кантовали на 90° и производили 6 ребровых прокатных прохода в промежуточной группе клетей уменьшая высоту полосового раската до получения круглого предчистового подката с диаметром d_п=22,4 мм, в чистовой группе за 4 прохода, производили прокатку по системе калибров овал-круг до готового проката диаметром 16 мм. Далее прокат охлаждали на реечном холодильнике и резали на мерную длину 11,7 метров. Поскольку была выбрана оптимальная величина суммарной вытяжки λ_сум=20,25, что обеспечивалось оптимальным весом погонного метра рельсовой заготовки с односторонней наплавкой, то длина раскатов на холодильнике равнялась 58,5 метра, что гарантировало минимальную концевую обрезь при порезке раската на мерную длину 11,7 метров. Концевая обрезь составила не более 1%. Равномерная деформация в промежуточной и чистовой прокатных группах обеспечивала высокое качество поверхности проката.

1. Способ производства сортового проката из демонтированного железнодорожного рельса, включающий нагрев рельсовой заготовки в проходной нагревательной печи, многопроходную прокатку нагретой рельсовой заготовки в черновой, промежуточной и чистовой группах клетей, охлаждение и порезку проката на заданную длину, отличающийся тем, что производят порезку рельса на длину L_заг=L_печи-Z,
где L_печи - ширина внутреннего пространства проходной нагревательной печи, м;
Z=(0,3÷0,6) - зазор между рельсовой заготовкой и стенками печи, м, определяют вес полученной рельсовой заготовки P_заг, кг, вес ее погонного метра Р_пм=Р_заг/L_заг, кг/м, и вес погонного метра заготовки, требуемый для получения сортового проката заданного сечения
[Р_пм]=S_пр*λ_сум*ρ_пр*N, кг/м,
где S_пр - площадь заданного сечения сортового проката, м²;
λ_сум=6÷25 - суммарная вытяжка при многопроходной прокатке для получения заданного сечения сортового проката, с минимальной концевой обрезью и высоким качеством поверхности;
ρ_пр - плотность прокатанной стали, кг/м³;
N =1, 2 - количество ниток прокатки в промежуточной и чистовой группах клетей,
причем при Р_пм<[Р_пм] вес погонного метра рельсовой заготовки увеличивают на требуемую величину Р_напл=[Р_пм]-Р_пмпосредством односторонней или двухсторонней термической наплавки по зоне шейки сечения рельсовой заготовки с равномерной толщиной наплавленного металла по всей длине рельсовой заготовки h_напл=Р_напл/(b_напл*ρ*n),
где b_напл - ширина наплавленного металла в зоне шейки сечения рельсовой заготовки, м;
ρ - плотность наплавленной стали, кг/м³;
n =1, 2 - количество сторон термической наплавки,
и путем увеличения на 1,5÷56 мм толщины шейки сечения рельсовой заготовки h_ш=L_г+h_напл,
где h_г - исходная средняя толщина шейки сечения рельсовой заготовки, мм, после чего производят прокатку нагретой до температуры 950-1150°C рельсовой заготовки за 10÷17 прокатных проходов, при этом в черновой группе клетей в первых 3÷5 прокатных проходах рельсовую заготовку обжимают в одной плоскости, с уменьшением ширины основания и головки до получения промежуточного полосового раската толщиной h_раск=(0,7÷0,9)h_ш, и разделением промежуточного полосового раската при последующей прокатке в две нитки на два промежуточных полосовых раската, кантуют промежуточный полосовой раскат на 90° и производят 3-6 ребровых проходов в промежуточной группе клетей с уменьшением высоты до получения круглого или квадратного предчистового подката со стороной или диаметром d_п=(0,9÷1,25)h_ш, после чего производят прокатку по системе калибров овал-круг в чистовой группе клетей за 4÷6 проходов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термическую наплавку производят посредством самораспространяющегося высокотемпературного синтеза - СВС-процесса, с использованием термитной смеси следующего компонентного состава (вес.%):

прокатная окалина (FeО) фракции 0,1÷0,25 мм	65÷73
алюминиевая крошка (Аl) фракции 0,15÷0,65 мм	15÷25
угольная пыль (С) фракции 0,015÷0,10 мм	0,5÷5,0
плавиковый шпат (CaF₂) фракции 0,1÷0,45 мм	1,5÷2,0
ферросплавы фракции 0,15÷0,35 мм	1,5÷3,0
стальная дробь из рельсовой стали
с максимальным размером до 3,5 мм	3,0÷10

и нанесением термитной смеси равномерным слоем плотностью 2,1÷3,5 кг/дм³ на предварительно нагретую до температуры 350÷560°C поверхность зоны шейки рельсовой заготовки, при этом вес погонного метра слоя термитной смеси P_смеси=к*P_напл, где к=1,75÷1,9 - эмпирический коэффициент, зависящий от компонентного состава термитной смеси, после чего рельсовую заготовку устанавливают и фиксируют зажимами на основании наплавочного стенда с горизонтальным расположением ее плоскости симметрии, по торцам рельсовой заготовки устанавливают перегородки из формованного огнеупорного материала, ограничивающие по длине наплавочную ванну, накрывают свободную поверхность нанесенного слоя теплоотражающим экраном и посредством локального нагрева термитной смеси до температуры 1000°C с использованием термитного запала осуществляют СВС-процесс со скоростью перемещения его фронта вдоль продольной оси рельсовой заготовки 6÷12 м/мин и нагревом рельсовой заготовки выделяемой при термитной наплавке теплотой до 650÷850°C, после чего наплавленную рельсовую заготовку охлаждают на воздухе до температуры 360÷420°C, снимают с наплавочного стенда, удаляют с ее наплавленной поверхности шлак и задают в проходную нагревательную печь.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам производства крупногабаритных шпунтовых профилей типа Ларсен. Способ включает нагрев заготовки, прокатку профиля и его охлаждение.

Способ производства крупногабаритного шпунтового профиля // 2571026

Способ изготовления профиля. // 2569625

Изобретение относится к металлическим строительным и железнодорожным конструкциям. Способ включает непрерывную отливку ленты из малоуглеродистой или низколегированной стали при непрерывном перемещении жидкой стали относительно зоны ее заливки и кристаллизации.

Способ производства стальных сортовых профилей // 2544711

Изобретение относится к прокатному производству стальных сортовых профилей. Способ включает получение заготовок, их нагрев и последующую многопроходную продольную прокатку в вертикальных и горизонтальных валках с калибрами.

Способ изготовления сортового металлопроката из фрагментов рельс // 2541211

Способ относится к обработке металлов давлением, а именно к области производства сортового металлопроката. Повышение прочности и эксплуатационной надежности сортового проката обеспечивается за счет того, что его изготавливают из старогодных или некондиционных рельс, при этом рельс перед разделкой предварительно делят поперек на мерные отрезки, которые нагревают и в нагретом состоянии делят на головку, шейку и подошву рельса, затем сразу или с дополнительным подогревом производят прокатку головки, шейки и подошвы рельса при температуре горячей пластической деформации, равной 1150-1200°С.

Способ горячей многопроходной прокатки рессорных полос // 2532186

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению прокаткой рессорных полос. Осуществляют многопроходную прокатку заготовки путем обжатия и профилирования каждой половины заготовки в клетях с разными окружными скоростями рабочих валков и увеличения в ходе прокатки переднего натяжения полосы.

Прокатка угловых профилей // 2530682

Группа изобретений предназначена для прокатки угловых профилей. Клеть для прокатки угловых профилей содержит расположенные на общем основании установленные горизонтально верхний (2) и нижний (3) калиброванные валки, совместно определяющие плоскость прокатки, перпендикулярную направлению продвижения прокатываемого материала (6), и межвалковый зазор с открытыми или закрытыми калибрами, располагающийся в этой плоскости, и по меньшей мере пару установленных не горизонтально обжимных роликов (4, 5), обжимающих прокатываемый материал (6) с боков и определяющих плоскость прокатки, расположенную перпендикулярно направлению продвижения прокатываемого материала (6), причем плоскость прокатки, определяемая парой калиброванных валков (2, 3), и плоскость прокатки, определяемая по меньшей мере парой обжимных роликов (4, 5), не совпадают, а плоскость прокатки, определяемая парой обжимных роликов (4, 5), расположена в направлении движения прокатываемого материала (6) за и/или перед плоскостью прокатки калиброванных валков (2, 3).

Способ прокатки рельсов, устройство для прокатки рельсов и рельс, изготовленный указанным способом // 2530609

Изобретение предназначено для прокатки стальных рельсов. Способ включает изготовление рельсовой заготовки (5), содержащей участок (2) подошвы, участок (3) головки и участок (4) шейки, соединяющий участок подошвы с участком головки, чистовую прокатку рельсовой заготовки для формования стального рельса (6).

Способ перекатки железнодорожных рельсов // 2511201

Изобретение предназначено для повышения выхода годных сортовых профилей и фасонных профилей, получаемых путем переработки прокаткой железнодорожных рельсов, выведенных из эксплуатации.

Способ перекатки рельсов // 2509615

Изобретение предназначено для расширения сортамента профилей в сторону увеличения площади поперечного сечения стальных сортовых и фасонных профилей, получаемых путем переработки прокаткой железнодорожных рельсов, выведенных из эксплуатации.

Способ прокатки двутавровых профилей // 2574632

Изобретение относится к области сортовой прокатки двутавровых профилей, преимущественно с параллельными гранями полок, на рельсобалочных прокатных станах, снабженных компактными непрерывно-реверсивными группами-тандем универсальных и двухвалковых клетей. Полученную в черновой клети разрезную двутавровую заготовку прокатывают в группе-тандем, состоящей из последовательно расположенных первой универсальной клети, вспомогательной клети дуо и второй универсальной клети. Уменьшение вероятности образования дефектов в зоне соединения элементов профиля обеспечивается за счет того, что прокатку производят в три стадии, при этом на первой стадии - в непрерывно-реверсивном режиме во вспомогательной и второй универсальной клетях, на второй стадии - в непрерывном режиме за один проход во второй универсальной, вспомогательной и первой универсальной клетях, и на третьей стадии - в непрерывно-реверсивном режиме в первой универсальной и вспомогательной клетях. Фланцы профиля прокатывают под углом к вертикальной плоскости не более 9° во второй универсальной клети и не более 4,5° в первой универсальной клети. 6 ил.

Способ производства железнодорожного рельса // 2575266

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства железнодорожного рельсового проката. Литую заготовку получают электрошлаковым переплавом (ЭШП) демонтированного изношенного рельса того же типоразмера, например Р65, причем расчетную длину расходуемого электрода из демонтированного изношенного рельса предварительно определяют расчетным путем, при этом упомянутую литую заготовку отливают с профилем сечения, подобным профилю сечения прокатываемого рельса, с превышением последнего на величину равномерного припуска по периметру контура сечения профиля рельса. Прокатку нагретой до температуры 930÷960°C литой заготовки ведут в прокатном стане за четыре прокатных прохода в четырехвалковых универсальных калибрах с общей вытяжкой Ψ=1,80÷2,15, скоростью прокатки Vпр=0,3÷1,5 м/сек и температурой окончания прокатки 830÷860°C, с последующим водовоздушным охлаждением со скоростью 30÷50°C/сек головки рельса форсунками, установленными непосредственно на выходе из чистового калибра прокатного стана. Изобретение позволяет повысить качество рельсов при снижении общих затрат на их производство и при ограниченных объемах производственной партии. 3 ил.

Способ и устройство для производства металлических профилей с точным размером полости // 2584095

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу и устройству для калибровки металлических профилей, имеющих две полки, расположенные одна напротив другой, внутренние поверхности которых разнесены одна от другой на заданное расстояние. Металлический профиль пропускают через устройство, которое образует рабочие растворы между парой внутренних рабочих роликов и парой наружных опорных роликов. Упомянутые рабочие ролики, образующие пару внутренних рабочих роликов, расположены с возможностью качения один по другому для компенсации воздействующих на упомянутую пару рабочих роликов со стороны внутренних поверхностей полок формоизменяющих сил. Использование изобретения обеспечивает износостойкость, хорошую свариваемость и сопротивляемость хрупкому разрушению металлических профилей. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ горячей прокатки шпунтовых свай с z-образным профилем // 2587696

Способ относится к области прокатки шпунтовой сваи с Z-образным профилем. Способ включает этапы, на которых прокатывают изогнутую заготовку пояса (16) в последовательных межвалковых зазорах, образованных по меньшей мере одной парой валков, которая включает в себя верхний профилированный валок (26) и нижний профилированный валок (28), при этом в первой канавке (42) верхнего валка (26) формируют первый угол (18) и, примыкающей первой части изогнутой заготовки пояса (16) и в первой канавке (46) нижнего валка (28) формируют второй угол (20), а в также примыкающей второй части изогнутой заготовки пояса (16). Уменьшение износа прокатных валков обеспечивается за счет того, что в последних межвалковых зазорах, формирующих изогнутую заготовку пояса (16), диаметр нижнего валка (28) уменьшается прерывистом образом в интервале между первой канавкой (42) в верхнем валке (26) и первой канавкой (46) в нижнем валке (28), а диаметр верхнего валка (26) увеличивается в указанном интервале комплементарным образом. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ прокатки рельсов // 2595082

Изобретение относится к области прокатки железнодорожных, желобчатых, остряковых и усовиковых рельсов. Способ включает прокатку в четырехвалковых предчистовых и чистовых рельсовых калибрах, состоящих из двух горизонтальных и двух вертикальных валков в непрерывной группе клетей. Стабильность геометрии профиля по длине раската, увеличение срока службы валков обеспечивается за счет того, что действие горизонтальных усилий прокатки от обжатия вертикальными валками, формирующими головку и подошву профиля, уравновешивают за счет соблюдения равенства усилий прокатки со стороны вертикальных валков. 2 ил., 1 пр.

Способ получения тонкостенных профилей из титановых сплавов // 2600597

Изобретение относится к области изготовления тонкостенных профилей из титановых сплавов. Способ включает прессование профиля, а затем дальнейшую его калибровку волочением. Устранение налипания титана на инструмент, повышение производительности процесса, снижение потерь металла обеспечивается за счет того, что волочение ведут в роликовых волоках с нанесенным на ролики слоем силиконовой резины толщиной 1÷3 мм.

Способ изготовления рельсов низкотемпературной надежности // 2601847

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности. Для получения рельсов низкотемпературной надежности с перлитной микроструктурой, имеющих высокий уровень ударной вязкости и копровой прочности при отрицательных температурах, а также необходимый комплекс механических свойств при растяжении и низкий уровень остаточных напряжений, рельсы прокатывают на стане с универсальной группой клетей тандем при температуре нагрева под прокатку в интервале от 1100 до 1200°С, чистовую прокатку осуществляют в интервале температур 850-950°С, а ускоренное дифференцированное охлаждение по головке и подошве рельса осуществляют воздухом или воздухом с примесью воды от температуры 720-850°С со скоростью соответственно 1,5-6,0°С/с до температуры ≤ 620°С, при этом в каждом конкретном случае скорость охлаждения по головке отличается от скорости охлаждения по подошве. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,72-0,78 и при необходимости дополнительно: от 0,15 до 0,60 хрома, от 0,10 до 0,60 никеля, от 0,05 до 0,15 ванадия, от 0,007 до 0,020 азота. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Способ получения бейнитных рельсовых сталей // 2608254

Изобретение относится к области металлургии, а именно к рельсу из низколегированной стали. Рельс из низколегированной стали, в котором структура стали в головке содержит 5-15% по объему феррита и многофазный бейнит, состоящий из верхнего и нижнего бейнита. В способе изготовления рельса из низколегированной стали из горячекатаного профиля головку рельса в горячекатаном профиле непосредственно после выхода из клети прокатного стана подвергают регулируемому охлаждению. На первой стадии осуществляют ускоренное охлаждение от температуры 740-850°C до достижения первой температуры, обеспечивающей ферритное превращение. На второй стадии осуществляют выдержку при первой температуре. На третьей стадии осуществляют дальнейшее охлаждение до второй температуры с обеспечением образования многофазного бейнита. На четвертой стадии осуществляют выдержку при второй температуре. Рельс характеризуется повышенной износостойкость, свариваемостью. По всей длине рельса обеспечиваются постоянные свойства. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 пр.

Шестигранная труба-заготовка из стали с содержанием бора от 1,3 до 3,0% и способ её изготовления // 2618687

Изобретение относится к шестигранной трубе из стали с содержанием бора от 1,3 до 3,0%. Поперечное сечение трубы выполнено в виде шестигранника с плоскими гранями размером "под ключ" 257+2/-3 мм, радиусом закругления граней по наружной поверхности r=20 мм, с толщиной стенки S=6+2/-1 мм и длиной L=4300+80/-30 мм. Упомянутые грани выполнены с прогибом во внутрь радиусом R=982 мм, а величина прогиба по центру граней δ=2,0-2,5 мм и определяется из выражения где В - размер "под ключ" шестигранной трубы-заготовки по плоским граням, мм; S - толщина стенки шестигранной трубы-заготовки, мм; В1 - размер "под ключ" проходного калибра, мм. В результате расширяются технологические возможности. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Способ производства двутавровой балки и литейно-прокатный комплекс для его осуществления // 2620212

Изобретение относится к области производства двутавровой балки. Способ включает изготовление заготовки, ее прокатку в двутавровую балку, обрезку и охлаждение. Возможность снижения суммарной вытяжки про прокатке и затрат на производство обеспечивается за счет того, что исходную фасонную заготовку отливают в центробежной литьевой машине с угловой скоростью вращения охлаждаемого трубчатого кристаллизатора ω=5-:-47 сек-1, в виде двухгребневого полосового профиля с поперечной выпуклостью и регламентированными геометрическими параметрами. Центробежно-литьевая машина имеет охлаждаемый трубчатый кристаллизатор с горизонтальной осью вращения, во внутренней цилиндрической полости которого выполнены литьевые формы в виде продольных каналов с переменной поперечной глубиной, разделенные между собой продольными огнеупорными вставками. Корпус трубчатого кристаллизатора выполнен сборным с возможностью изменения длины заготовки, в его внутреннюю полость помещен промковш. Прокатку производят за 4-:-6 прохода в реверсивной черновой и чистовой универсальных прокатных клетях прокатного стана, с суммарной вытяжкой 1,7-:-3,5. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 11 ил.