Колёсопрокатный стан

Колёсопрока́тный стан — прокатный стан для горячей раскатки диска с ободом и гребнем при производстве цельнокатаных колёс из предварительно профилированной на прессе заготовки[1][2][3].

undefined

На колёсопрокатных станах изготавливают цельнокатаные (не требующие последующего бандажирования) железнодорожные колёса диаметром 850—950 мм (для вагонов), 1050 мм (для тепловозов) и 1250 мм (для электровозов) из углеродистой или низколегированной стали (0,50—0,65 % С; 0,50—0,90 % Mn; 0,20—0,42 % Si; менее 0,25 % Cr, Ni, Cu (каждого из этих элементов))[4]. Исходные слитки массой 3200—3500 кг и диаметром около 500 мм имеют шести- или двенадцатигранную форму («ромашка»).

Оборудование колёсопрокатного стана

Колёсопрокатный стан конструкции Уральского завода тяжёлого машиностроения (УЗТМ) имеет четыре консольных рабочих валка: два главных (коренных) с катающим диаметром 750 мм и два приводных наклонных (эджерных) с катающим диаметром 250 мм, а также два неприводных нажимных ролика. Главные валки закреплены в специальной каретке с горизонтальным перемещением, а эджерные валки смонтированы под углом 35° к линии прокатки, с возможностью горизонтального и вертикального перемещения. Нажимные ролики также установлены в перемещаемой каретке[4].

Технология прокатки колёс

Исходные заготовки, получаемые в результате резки и ломки холодных слитков, подаются в нагревательные карусельные печи с вращающимся кольцевым подом, в которых они нагреваются до температуры 1200—1250 °С и по рольгангу подаются к гидравлическим штамповочным прессам. Здесь осуществляются следующие технологические операции:

— осадка заготовки до высоты примерно 200 мм на осадочном прессе усилием 20 МН;

— вторичная осадка заготовки до высоты примерно 105 мм и прошивка центрального отверстия и придание заготовке формы чернового колеса на заготовочном прессе усилием 50 МН;

undefined

- формовка ступицы, диска и обода на формовочном прессе усилием 100 МН.

На следующем этапе уже на колёсопрокатном стане производится окончательная выкатка обода (наклонными валками) и гребня (нажимными роликами), а также раскатка диска (цикл прокатки одного колеса составляет 30 с). После установки колёсной заготовки в стане к колесу подводятся каретки коренных валков и нажимных роликов и осуществляется собственно прокатка обода колеса — выкатка гребня, обжатие обода по ширине и диска по толщине, выкатка поверхности катания колеса, полировка обода и уменьшение его возможного эксцентриситета. Скорость вращения колеса при прокатке составляет 3—5 м/с.

Далее прокатанное колесо по рольгангу поступает на следующий пресс усилием 35 МН, на котором осуществляется выгибка диска, калибровка обода (с допуском на последующую механическую обработку) и удаление небольшой перемычки в центральном отверстии ступицы. Затем колесо после охлаждения и изотермической выдержки при температуре 550—600 °С в течение 2,5—3 ч (с удалением водорода из стали во избежание флокенообразования) проходит термообработку — закалку до температуры 850—880 °С и отпуск с замедленным охлаждением со скоростью 100—120 °С/ч в течение 2,5 ч, а также необходимую механическую обработку[4][5][6].

Примеры колёсопрокатных станов и направления их развития

В России в настоящее время колёсопрокатные станы эксплуатируются на двух заводах.

undefined

На комбинате ЕВРАЗ НТМК имеется два колёсопрокатных стана по выпуску железнодорожных колёс широкого размерного сортамента (главным образом, диаметром 920 и 957 мм), а также Выксунский металлургический завод имеет в своём составе шестивалковый колёсопрокатный стан для производства железнодорожных колёс диаметром 710—1098 мм. Из других стран бывшего СССР колёсопрокатный стан для выпуска железнодорожных колёс диаметром 650—1140 мм работал с 1935 г. на Нижнеднепровском трубопрокатном заводе.

Важным направлением повышения качества прокатываемых колёс является расширение их марочного сортамента и совершенствование режимов их термообработки. Так, в Нижнетагильский металлургический комбинат совместно с Уральским федеральным университетом разработал технологию закалки и отпуска для железнодорожных колёс из новым марок стали Т и С, что позволило добиться повышенных показателей твёрдости и износостойкости колёс[7]. В 2021—2023 гг. ЕВРАЗ НТМК и ВНИИЖТ разработали и испытали новую колёсную сталь марки В и подобрали для неё оптимальный режим термообработки, позволивший, в частности, добиться снижения средней интенсивности износа гребней колёс на 20 % по сравнению с маркой Т[8].

Примечания

  1. Лопухов Г. А., Цирульников В. А., Куманин В. И., Фонштейн Н. М., Глинков Г. М., Ковалева Л. А., Самаров В. Н., Крашенинников А. И. Толковый металлургический словарь. Основные термины. — М.: Русский язык, 1989. — С. 345. — 480 с. — ISBN 5-200-00797-6.
  2. Энциклопедический словарь по металлургии в 2 томах. Том 2 / Главный редактор Н. П. Лякишев. — М.: Интермет Инжиниринг, 2000. — С. 233. — 410 с. — ISBN 5-89594-037-4.
  3. Новый политехнический словарь / Главный редактор А. Ю. Ишлинский. — М.: Научное издательство "Большая Российская энциклопедия", 2000. — С. 420. — 615 с. — ISBN 5-85270-322-2.
  4. 1 2 3 Королёв А. А. Механическое оборудование прокатных цехов чёрной и цветной металлургии. — М.: Металлургия, 1976. — С. 523—528. — 544 с.
  5. Диомидов Б. Б., Литовченко Н. В. Технология прокатного производства. — М.: Металлургия, 1979. — С. 474—478. — 488 с.
  6. Грудев А. П., Машкин Л. Ф., Ханин М. И. Технология прокатного производства. — М.: Арт-Бизнес-Центр, Металлургия, 1994. — С. 628—631. — 656 с. — ISBN 5-7287-0088-8.
  7. Кушнарёв А. В., Киричков А. А., Петренко Ю. П., Богатов А. А. Научное обоснование и внедрение новой технологии и оборудования термообработки колёс // Чёрные металлы. — 2015. — № 7. — С. 16—20. — ISSN 0132-0890.
  8. Хоменко Д. Ю., Беспамятных А. Ю. Разработка и освоение высокопрочных колёс из стали марки В производства ЕВРАЗ НТМК для грузовых вагонов // Чёрные металлы. — 2025. — № 7. — С. 76—79. — ISSN 0132-0890.

Литература

Книги
Статьи
© Правообладателем данного материала является АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ».
Использование данного материала на других сайтах возможно только с согласия АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ».