vestnikvniizhtВестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL2223-97312713-2560Joint Stock Company "Railway Research Institute"10.21780/2223-9731-2020-79-1-48-55vestnikvniizht-387Research ArticleДругоеMiscellaneousРасчет теплообмена при изготовлении железнодорожных колес повышенной твердостиCalculation of heat transfer during the manufacture of railway wheels of increased hardnessЛыковА. М.LykovA. M.

Лыков Алексей Михайлович - доктор технических наук, заведующий кафедрой «Высшая математика и физика», ФГБОУ ВО ГУЗ.

Aleksey M. Lykov - Dr. Sci. (Eng.), Head of the Department "Higher Mathematics and Physics", FGBOU VO GUZ.

Moscow, 105064

alykov49@mail.ruИвановВ. П.IvanovV. P.

Иванов Владимир Петрович - кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра «Высшая математика и физика», ФГБОУ ВО ГУЗ

Москва,105064

Vladimir P. Ivanov - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Associate Professor, Department "Higher Mathematics and Physics", FGBOU VO GUZ.

Moscow, 105064

ЛыковД. Д.LykovD. D.

Лыков Денис Дмитриевич - инженер-технолог, ООО «Компания МАТТЕХ».

Москва, 129085

Denis D. Lykov - Process Engineer, MATTEX Company LLC.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Государственный университет по землеустройству (ФГБОУ ВО ГУЗ)РоссияFederal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "State University of Land Management" (FGBOU VO GUZ)Russian FederationОбщество с ограниченной ответственностью «Компания МАТТЕХ» (ООО «Компания МАТТЕХ»)РоссияLimited Liability Company MATTEX (MATTEX Company LLC)Russian Federation2020260320207914855Copyright © Лыков А.М., Иванов В.П., Лыков Д.Д., 20202020Лыков А.М., Иванов В.П., Лыков Д.Д.Lykov A.M., Ivanov V.P., Lykov D.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-vniizht.ru/jour/article/view/387

Теоретически исследованы температуры и скорости охлаждения в ободе железнодорожного колеса при различных условиях охлаждения поверхности катания водяными струями в процессе изготовления колес повышенной твердости. С помощью диаграммы неизотермического превращения аустенита для колесной стали 2 проведен анализ структур металла (мартенсит, бейнит и др.), которые образуются при различных режимах охлаждения. Приведены результаты экспериментальных исследований процесса упрочнения обода колеса (твердость, структура металла) при охлаждении его водяными струями, полученные при различных режимах нагрева колеса и с разным химическим составом стали.

The article is devoted to the study of temperature conditions in the tread of a railway wheel during the production of wheels with increased hardness of the rolling surface. It is shown that obtaining a metal structure on the wheel surface without martensite and with hardness of 360-390 HB required by technical conditions at a depth of 30 mm from the rolling surface is difficult to realize by varying technological parameters: the number of sprayers, changing the water supply to the rolling surface due to the switch on/off the sprayers. To achieve the highest cooling speeds in the mass of the wheel tread, including at a depth of 30 mm, it is necessary to use the largest possible rolling surface in the heat removal process. It is advisable to remove heat from the rolling surface according to a predetermined dependence of the specific heat flux on time.

It was established by experimental studies that the required hardness at a depth of 30 mm was achieved with an increased carbon content in steel and with an increase in the temperature of heating of the wheel before cooling with water spayers of more than 900 °C.

To optimize the cooling process, it is advisable to carry out additional theoretical studies with more correctly specified boundary conditions of heat transfer on the tread surface and with refinement of the boundaries of phase transformations. It is advisable to carry out experimental studies on cooling the wheel surface with the possibility of varying the heat removal when using a gas-liquid flow as a cooling agent.

обод железнодорожного колесаструктураповерхность катаниямартенситбейнитперлитrailway wheel treadstructurerolling surfacemartensitebainiteperliteReferencesКаталог колесной продукции [Электронный ресурс] / Выксунский металлургический завод. 2019. URL: https://omk.ru/upload/docs/OMK_RW_Ru.pdf (дата обращения: 28.05.2019 г.).Catalog of wheeled products. Vyksa Steel Works, 2019. URL: https://omk.ru/upload/docs/OMK_RW_Ru.pdf (retrieved on 28.05.2019).Железнодорожные колеса и бандажи KLW [Электронный ресурс] / Компания «ИНТЕРПАЙП Украина», Днепропетровск. 2019. URL: https://interpipe.biz/upload/catalog/20140524234716e25c2ad1b7429587ef1dee7120fa9378.pdf (дата обращения: 24.05.2019 г.).KLW railway wheels and bandages. The company "INTERPIPE Ukraine", Dnepropetrovsk, 2019. URL: https://interpipe.biz/upload/catalog/20140524234716e25c2ad1b7429587ef1dee7120fa9378.pdf (retrieved on 24.05.2019).Исаченко В. П., Кушнырев В. И. Струйное охлаждение. М.: Энергоатомиздат, 1984. 216 с.Isachenko V. P, Kushnyrev V. I. Struynoe okhlazhdenie [Jet cooling]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1984, 216 p.О возможности достижения высоких скоростей охлаждения при струйном охлаждении образцов в твердом состоянии / Д. А. Мирзаев [и др.] // Физика металлов и металловедение. 1999. Т. 88. № 6. С. 55-58.Mirzaev D. A., Schastlivtsev V. M., Karzunov S. E., Yakovleva I. L., Okishev K. Yu. O vozmozhnosti dostizheniya vysokikh sko-rostey okhlazhdeniya pri struynom okhlazhdenii obraztsov v tver-dom sostoyanii [On the possibility of achieving high cooling rates during jet cooling of samples in the solid state]. Fizika metallov i metallovedenie [Physics of metals and metal science], 1999, Vol. 88, no. 6, pp. 55-58.Динер А. Обзор литературы по теплоотдаче при струйном охлаждении // Черные металлы. 1976. № 4. С. 26-29.Diner A. Obzor literatury po teplootdache pri struynom okhlazhdenii [Literature review on heat transfer during jet cooling]. Chernye metally [Ferrous metals], 1976, no. 4, pp. 26- 29.Сатановский А. Л. Воздушно-водоиспарительное охлаждение оборудования и материалов: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.14.04. Киев: АН УССР, 1974. 49 с.Satanovskiy A. L. Vozdushno-vodoisparitel'noe okhlazhdenie oborudovaniya i materialov. D-ra tekhn. nauk avtoref. diss. [Air-water cooling equipment and materials. Dr. tech. sci. diss. synopsis]. Kiev, AN USSR Publ., 1974, 49 p.Колеса локомотивов: изготовление, эксплуатация, упрочнение, обеспечение надежности / С. Н. Киселев [и др.]. Казань: Печать-Сервис-XXI век, 2010. 272 с.Kiselev S. N., Kiselev A. S., Neklyudov A. N., Savrukhin A. V. Kolesa lokomotivov: izgotovlenie, ekspluatatsiya, uprochnenie, obespechenie nadezhnosti [Locomotive wheels: manufacturing, operation, hardening, reliability assurance]. Kazan', Pechat'-Servis-XXI vek Publ., 2010, 272 p.Лыков А. В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 599 с.Lykov A. V. Teoriya teploprovodnosti [Theory of thermal conductivity]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1967, 599 p.Программа для расчета термических процессов модификации поверхности материалов: свидетельство о гос. рег. № 2018617509 Рос. Федерация / А. М. Лыков. № 2018614422; заявл. 03.05.2018; опубл. 25.06.2018, Бюл. № 7.Lykov A. M. Program for calculating thermal processes of surface modification of materials. Certificate of state reg. No. 2018617509, publ. 25.06.2018, Bull. No. 7 (in Russ.).Способ термической обработки железнодорожных колес: пат. № 2140997 С1 Рос. Федерация: МПК C21D 9/34 / А. П. Сидоров [и др.]. № 98115209; заявл. 05.08.1998; опубл. 10.11.1999, Бюл. № 31.Sidorov A. P. Method of heat treatment of railway wheels. Patent No. 2140997, publ. 10.11.1999, Bull. No. 31 (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.