Un proceso para el tratamiento térmico en línea de un raíl que sale de un sistema de laminado,

que incluye las siguientes etapas: - una primera etapa de refrigeración en aire del raíl, hasta que se alcanza una temperatura de la superficie de la cabeza del raíl de al menos 720 ºC; - una segunda etapa de refrigeración mediante un fluido de refrigeración, hasta que se alcanza una temperatura de la superficie de la cabeza del raíl de 50 a 150 ºC por encima de la temperatura Ar3, para evitar una transformación de fases de austenita a perlita; - una tercera etapa de refrigeración en aire, que tiene una duración predeterminada, con lo que el calor de las capas internas atempera las capas superficiales hasta una temperatura de 720-840 ºC, y la temperatura de la superficie se iguala con la temperatura de una capa superficial de la cabeza del raíl, teniendo dicha capa superficial una profundidad en el intervalo entre 15 y 25 mm desde la superficie; - una cuarta etapa de refrigeración mediante un fluido de refrigeración, hasta que se alcanza una temperatura de la superficie de la cabeza del raíl menor de 500 ºC, con lo que ocurre la transformación de fases de austenita a perlita; en el que dicha perlita tiene una estructura uniforme, con granulometría fina, en dicha capa superficial.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un proceso en línea para el tratamiento térmico de raíles laminados, para mejorar las propiedades mecánicas en al menos una capa superficial de la cabeza del raíl, y a un dispositivo para el tratamiento térmico de los raíles, específicamente a un dispositivo para el tratamiento térmico en línea de los raíles que salen de un sistema de laminado.

Estado de la técnica

En la técnica conocida se incluyen diferentes soluciones para dispositivos y procesos para el tratamiento térmico de raíles laminados, estando dirigidos específicamente los dispositivos y procesos a endurecer la cabeza mediante la operación de inactivación.

Muchos de estos dispositivos no están dispuestos en línea con los caballetes de laminado. Esto implica el apilamiento de los raíles laminados y un calentamiento posterior de los mismos antes de proceder al tratamiento térmico de inactivación, con un consumo energético significativo y una baja eficacia.

En otros sistemas los dispositivos, en lugar de ello, se disponen a lo largo de la línea de laminado: el raíl laminado se descarga sobre una mesa de laminado, que está asegurada al suelo; después se retira mediante manipuladores, incluyendo sistemas de palanca elaborados, que controlan la manipulación del raíl durante el tratamiento térmico al que está sometido este último; y finalmente se eyecta sobre el lecho o placa de refrigeración mediante mecanismos de eyección apropiados.

Los raíles que se calientan, o que vienen directamente del tren de laminado, se someten a una refrigeración rápida mediante el uso de boquillas de pulverización, que inyectan un fluido de refrigeración (agua, aire o agua mezclada con aire) en la cabeza del raíl, o por inmersión del mismo en un tanque que contiene un fluido de refrigeración.

Cuando se usan boquillas de pulverización, ocurre el inconveniente de que el raíl se comba en la dirección de la longitud, debido a una falta de homogeneidad de temperatura en algunos segmentos del raíl, y debido a las diferentes dilataciones térmicas posteriores.

Cuando se usa el tanque de inmersión en su lugar, se consigue una mayor uniformidad de refrigeración en la dirección de la longitud, aunque en cualquier caso la diferencia de temperatura entre la base del raíl caliente y la cabeza enfriada da como resultado una torsión del raíl; el inconveniente es que los manipuladores empleados no son suficientemente rígidos y resistentes para contrarrestar y contener dicha torsión. Otro inconveniente de dichos manipuladores es que, durante el tratamiento, siempre están en contacto con el raíl en el mismo fulcro, generando de esta manera áreas “frías” en el propio raíl.

Adicionalmente, con todos los dispositivos conocidos, la capacidad de producción de toda la línea es extremadamente baja. La capacidad de producción no supera los 12-15 raíles/hora, para raíles que son de aproximadamente 100 m de largo. Dichos dispositivos tampoco son estructuralmente sencillos, y requieren un mantenimiento considerable, tanto de elementos que determinan un aumento en la producción como de costes de gestión para el dispositivo.

Por lo tanto, se percibe la necesidad de proporcionar un dispositivo innovador para el tratamiento térmico de los raíles que salen de un sistema de laminado, que permita superar los inconvenientes mencionados anteriormente.

En lo que respecta al proceso de tratamiento térmico, los procesos de inmersión permiten realizar un enfriamiento continuo de la cabeza del raíl, que sin embargo da como resultado una estructura metalúrgica que no es uniforme por todo el espesor de la capa tratada. El enfriamiento continuo, por etapas, desde la temperatura de laminado se conoce del documento JP09057301.

Otros procesos, no obstante, incluyen la introducción de elementos de aleación, tales como silito y aluminio, en el acero a tratar, para obtener las características finales deseadas; la adición de elementos de aleación tiene la desventaja de aumentar considerablemente los costes de producción.

Por lo tanto, se percibe la necesidad de proporcionar un proceso innovador para el tratamiento térmico de la cabeza de los raíles, que permita aumentar las propiedades mecánicas consiguiendo una estructura metalúrgica mejorada, sin la adición de elementos de aleación en el acero.

Sumario de la invención

El objeto principal de la presente invención como se define en la reivindicación 1 es obtener un nuevo proceso de tratamiento térmico en línea de raíles laminados que asegure obtener una estructura perlítica fina, *que sea uniforme por todo un espesor superficial predeterminado de la cabeza del raíl, y específicamente adecuado para el uso de los raíles en entornos muy fríos, gracias a la tenacidad mejorada.

Otro objeto de la invención es obtener un dispositivo como se define en la reivindicación 7, para el tratamiento térmico de raíles, colocados en línea con un sistema de laminado, que sea estructuralmente sencillo, tenga una alta robustez y requiera menos mantenimiento, en comparación con los dispositivos existentes. Por lo tanto, la presente invención pretende conseguir los objetos desvelados anteriormente proporcionando un proceso para el tratamiento térmico en línea de un raíl que sale de un sistema de laminado que, de acuerdo con la reivindicación 1, incluye las siguientes etapas:

- una primera etapa de refrigeración en aire del raíl, hasta que se alcanza una temperatura de la superficie de la cabeza del raíl de al menos 720 ºC;

- una segunda etapa de refrigeración mediante un fluido de refrigeración, hasta que se alcanza una temperatura de la superficie de la cabeza del raíl de 50 a 150 ºC por encima de la temperatura Ar3, para evitar una transformación de fases de austenita a perlita;

- una tercera etapa de refrigeración en aire, que tiene una duración predeterminada, con lo que la temperatura de la superficie se iguala con la temperatura de una capa superficial de la cabeza del raíl, teniendo dicha capa superficial una profundidad en el intervalo entre 15 y 25 mm desde la superficie;

- una cuarta etapa de refrigeración mediante un fluido de refrigeración, hasta que se alcanza una temperatura de la superficie de la cabeza del raíl menor de 500 ºC, con lo que ocurre la transformación de fases de austenita a perlita;

con lo que dicha perlita tiene una estructura uniforme, con granulometría fina, en dicha capa superficial.

Otro aspecto de la presente invención proporciona la fabricación de un dispositivo para el tratamiento térmico en línea de los raíles que salen de un sistema de laminado, que de acuerdo con la reivindicación 3, incluye al menos una carretilla móvil, que a su vez incluye

- una mesa de laminado longitudinal, que incluye pares de rodillos adaptados para recibir a lo largo del eje de laminado un raíl que sale de dicho sistema, manteniendo la posición de laminado del mismo, estando adaptada dicha mesa de laminado para girar alrededor de un eje longitudinal, que es paralelo al eje de laminado, para orientar la cabeza del raíl hacia abajo;

- y un tanque longitudinal para contener un fluido de refrigeración, en el que puede sumergirse la cabeza del raíl.

Ventajosamente, el dispositivo de la invención incluye, al menos, una mesa de laminado que permite guiar el raíl perfectamente a lo largo de la línea de laminado, manteniendo de esta manera la misma posición que con la que sale del último caballete de laminado, es decir, con el eje de simetría del raíl en una posición sustancialmente horizontal. La propia mesa de laminado proporciona también el soporte rígido del raíl, la manipulación del mismo durante el tratamiento térmico y la descarga del mismo sobre la placa de refrigeración. La mesa de laminado del dispositivo de acuerdo con la invención, por lo tanto, realiza todas estas funciones de una manera diferente en comparación con la mesa de laminado tradicional, que en su lugar solo sirve para dirigir hacia delante el raíl laminado y, por lo tanto, necesita combinarse con dispositivos de manipulación específicos.

Una ventaja adicional del dispositivo de la invención está representada en que proporciona dos mesas de laminado sobre ruedas que, están alineadas axialmente y de manera alterna con la línea de laminado, permiten el tratamiento térmico casi simultáneo de dos raíles, lo que mejora la capacidad de producción del sistema. De esta manera,... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para el tratamiento térmico en línea de un raíl que sale de un sistema de laminado, que incluye las siguientes etapas:

- una primera etapa de refrigeración en aire del raíl, hasta que se alcanza una temperatura de la superficie de la cabeza del raíl de al menos 720 ºC;

- una segunda etapa de refrigeración mediante un fluido de refrigeración, hasta que se alcanza una temperatura de la superficie de la cabeza del raíl de 50 a 150 ºC por encima de la temperatura Ar3, para evitar una transformación de fases de austenita a perlita;

- una tercera etapa de refrigeración en aire, que tiene una duración predeterminada, con lo que el calor de las capas internas atempera las capas superficiales hasta una temperatura de 720-840 ºC, y la temperatura de la superficie se iguala con la temperatura de una capa superficial de la cabeza del raíl, teniendo dicha capa superficial una profundidad en el intervalo entre 15 y 25 mm desde la superficie;

- una cuarta etapa de refrigeración mediante un fluido de refrigeración, hasta que se alcanza una temperatura de la superficie de la cabeza del raíl menor de 500 ºC, con lo que ocurre la transformación de fases de austenita a perlita;

en el que dicha perlita tiene una estructura uniforme, con granulometría fina, en dicha capa superficial.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la velocidad de refrigeración en dicha cuarta etapa de refrigeración es igual a aproximadamente 2-7 ºC/s.

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la segunda y cuarta etapas de refrigeración se realizan mediante una inmersión de la cabeza del raíl en un tanque que contiene dicho fluido de refrigeración.

4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la tercera etapa de refrigeración se realiza llevando la cabeza del raíl fuera de dicho tanque.

5. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la segunda y cuarta etapas de refrigeración se realizan mediante chorros de fluido de refrigeración dirigidos sobre la cabeza del raíl y que proceden de boquillas especializadas, dispuestas para cubrir toda la longitud del raíl.

6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la tercera etapa de refrigeración se realiza cerrando dichas boquillas.

7. Un dispositivo para el tratamiento térmico en línea de raíles que salen de un sistema de laminado, estando adaptado dicho dispositivo para realizar el proceso de la reivindicación 1, incluyendo al menos una carretilla móvil (3) que a su vez incluye:

- una mesa de laminado longitudinal (15), que incluye pares de rodillos (10) adaptados para recibir, a lo largo del eje de laminado, un raíl (9) que sale de dicho sistema, manteniendo la posición de laminado del mismo, estando adaptada dicha mesa de laminado para girar alrededor de un eje longitudinal que es paralelo al eje de laminado

(X) para orientar la cabeza del raíl hacia abajo;

- y un tanque longitudinal (11) para contener un fluido de refrigeración, en el que puede sumergirse la cabeza del raíl.

8. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, en el que se proporcionan dos carretillas móviles (3, 4), dispuestas en paralelo entre sí, y respecto al eje de laminado (X), adaptadas para situarse alternativamente a lo largo de dicho eje de laminado, para recibir cada una un raíl (9, 9') para tratarlo térmicamente.

9. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, en el que se proporcionan medios de manipulación adaptados para trasladar dichas carretillas móviles (3, 4) en paralelo a los ejes de laminado (X).

10. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho tanque (11, 11') tiene una extensión longitudinal al menos igual a la del raíl, y se proporciona sobre una base de cada carretilla (3, 4).

11. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10, en el que se proporcionan medios de accionamiento para el tanque (11, 11'), para subir o bajar el tanque a alturas predeterminadas.

12. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los pares de rodillos (10, 10') tienen un perfil conformado para guiar el raíl (9, 9') en correspondencia con el área de unión banda-patín.

13. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dichos pares de rodillos (10,10') pueden estar todos motorizados, o pueden estar motorizados alternativamente, y en el que por cada par de rodillos motorizados (10,10') se proporciona un rodillo libre (12), que tiene un eje perpendicular al eje de los rodillos motorizados, y que está

adaptado para estar en contacto con el patín del raíl.

14. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13, en el que se proporcionan boquillas de pulverización (14),

colocadas sobre la mesa de laminado (15, 16), adaptadas para enfriar el patín del raíl. 5

15. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la motorización de los pares de rodillos (10, 10') es tal que determina un movimiento longitudinal alternativo del raíl para permitir que las boquillas de pulverización (14) enfríen también la porción de patín en contacto con los rodillos libres (12).

**(Ver fórmula)**

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