Колёсопрокатный стан

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].

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;

- 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].

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

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].