Features of heat treatment of welded joints of railway rails

Abstract

Мета роботи полягає у створенні індукторів для термічного оброблення зварних стиків залізничних рейок із використанням індукційного нагрівання струмами частотою 2,4 кГц та дослідженні впливу термічного оброблення на структуру та твердість металу зварних з’єднань, виконаних контактним стиковим та автоматичним дуговим зварюванням ванним способом плавким мундштуком. Індукуючи, дроти індукторів повторюють форму профілю рейок та містять магнітопроводи, що встановлені над поверхнею катання та бічними гранями головки, шийкою та основою підошви. Встановлено, що індуктори забезпечують рівномірний розподіл температурного поля в елементах профілю рейок та низький перепад температури між поверхневими та глибинними шарами металу. При термічному обробленні зварних стиків залізничних рейок типу Р65 зі сталі К76Ф, виконаних контактним стиковим зварюванням, час нагрівання стиків до температури 890°С становить 160 с. Показано, що після термічного оброблення зварних стиків, зерно металу подрібнюється по всій ширині зони термічного впливу. Твердість металу наближається до рівня твердості основного металу в усіх елементах рейок. При термічному обробленні зварних стиків, виконаних автоматичним дуговим зварюванням ванним способом плавким мундштуком, час нагрівання до температури 890°С становить 180 с. Встановлено, що в умовах примусового охолодження поверхні катання головки повітряно-водяною сумішшю зменшується нерівномірність розподілу ширини зони термічного впливу в елементах профілю рейок, подрібнюється зерно в структурі металу колошовної зони та зони неповної перекристалізації, твердість металу колошовної зони наближається до рівня твердості основного металу рейок.

The purpose of the work is to create inductors for heat treatment of welded joints of railway rails using induction heating with currents at a frequency of 2.4 kHz and to study the effect of heat treatment on the structure and hardness of the metal of welded joints made by contact butt and automatic submerged arc welding with a consumable nozzle. The inductorsʼ inductive wires follow the shape of the rail profile and contain magnetic circuits installed above the rolling surface and the side faces of the head, neck and sole base. It has been established that the inductors provide a uniform distribution of the temperature field in the rail profile elements and a low temperature difference between the surface and deep metal layers. During heat treatment of welded joints of railway rails of type P65 made of steel K76F, made by contact butt-welding, the time for heating the joints to a temperature of 890 °C is 160 s. It is shown that after heat treatment of welded joints, the metal grain is crushed across the entire width of the heat-affected zone. The hardness of the metal approaches the hardness of the base metal in all rail elements. During heat treatment of welded joints made by automatic submerged arc welding with a fusible tip, the heating time to a temperature of 890 °C is 180 s. It has been established that under conditions of forced cooling of the head rolling surface with an air-water mixture, the uneven distribution of the width of the thermally affected zone in the rail profile elements decreases, the grain in the metal structure of the colossal zone and the zone of incomplete recrystallization is crushed, and the hardness of the metal of the colossal zone approaches the level of hardness of the base rail metal.