Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Härten von Schienen, insbesondere profilierten Fahrschienen, mit gegebenenfalls jeweils unterschiedlicher Querschnittsform und einer Länge von größer als 50m durch Abkühlen von zumindest einem Teil des jeweiligen Schienenquerschnittes über die gesamte Schienenlänge in einem Kühlmittel, bestehend aus Querverschiebemitteln im Bereich eines Rollganges, aus Richtmitteln und Manipulationsgreifer zum Verbringen der Schiene in der Einrichtung, mindestens einem Positioniermittel, mit jeweils einem Becken bzw. Trog mit Kühlmittel sowie einem Kühlbett.

Schienen aus Kohlenstoff enthaltenden, gegebenenfalls niedriglegierten Stählen, die nach dem Walzen auf ein Kühlbett verbracht und erkalten gelassen werden, weisen durchwegs ein perlitisches Gefüge auf, wobei der Werkstoff dementsprechende mechanische Eigenschaften hat. Um den Schienenverschleiß, insbesondere bei hohen Achslasten sowie gegebenenfalls hoher Geschwindigkeit der Züge und in engen Kurven zu verringern, kann gemäß Stand der Technik durch eine besondere Wärmebehandlung die Gefügestruktur derart eingestellt werden, dass zumindest der beanspruchte Schienenkopf eine hohe Härte, eine hohe Abriebfestigkeit und eine geringe Rissinitiation hat, d.h., dass die Schiene im Gleis verbesserte Gebrauchseigenschaften aufweist.

Eine Einrichtung zum Härten von Schienen durch eine gezielte Ausbildung der Gefügestruktur bei der Abkühlung derselben kann für einen Durchlauf durch eine Sprühkühlvorrichtung oder für ein Tauchen in ein Kühlmittel ausgebildet sein.

Durchlauf-Sprühkühlanlagen für eine Schienenhärtung sind in der Regel zwar einfach aufgebaut, haben jedoch den Nachteil eines großen Platzbedarfes, benötigen eine aufwändige Technologie und können auch unerwünschte Güteschwankungen der Schienen in einem Produktionsablauf nicht effizient ausschließen. Weiters kann oft in einer Durchlauf-Sprüheinrichtung eine genaue Abstimmung der Kühlung auf wechselnde Querschnittsprofile wie Zungen-, Rillen-, Vignolschienen und dgl. nicht in erforderlichem Masse erfolgen, wobei auch gegebenenfalls ein Verzug bei der Abkühlung von Querschnittsbereichen im Durchlauf zu ungleichen Kühlmittelbeaufschlagungen und somit zu Härteschwankungen des Werkstoffes über die Schienenlänge führt.

Es wurde schon vorgeschlagen, bei einer Sprühvergütung der Schiene diese unbewegt zu belassen oder nur geringfügig, bevorzugt um den jeweiligen Sprühmittelabstand, alternierend zu verschieben.

Weiters ist bekannt, eine Vorrichtung zum thermischen Vergüten von Schienen und/oder von Teilen des Querschnitts von Schienen mit einem oder mehreren Tauchbecken für diese auszubilden.

Bei sequentieller Herstellung von gehärteten Schienen mit hoher Walzleistung wurde gemäss AT 410 549 B schon vorgeschlagen, mindestens zwei Flüssigkeitskühleinrichtungen jeweils parallel zu einem Ausrichtmittel anzuordnen und Quertransportmittel mit Walzgutauflagen zwischen den Rollgangsrollen vorzusehen, um ein Verbringen einer Schiene vom Rollgang zu Manipulatoren der Kühleinrichtung und in der Folge von diesen in den Auflagebereich eines Kühlbettes zu bewerkstelligen. Derart kann eine Steigerung der Durchsatzmenge von Schienen durch die Vergüteanlage erreicht werden. Ein Auslaufen aus dem Walzgerüst, ein Ausrichten und ein Drehen der Schiene am Rollgang ist jedoch bei aktivem Ausrichtmittel nicht uneingeschränkt möglich.

Hier will die Erfindung die Mängel beseitigen und setzt sich zum Ziel, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zum Härten von Schienen, insbesondere von profilierten Fahrschienen, zu schaffen, mit welcher bei hohem Durchsatz mit großer Sicherheit qualitativ hochwertige Schienen wirtschaftlich herstellbar sind.

Im Einzelnen soll eine Anlage entsprechend der Zielsetzung Manipulationsgreifer für ein ungehindert rasches Verbringen der aus den Walzen auslaufenden Schienen aufweisen, welcher eine axiale Ausrichtung derselben ermöglicht, sowie eine maßgenaue Einbringbarkeit in einem Positioniermittel und/oder ein Ablegen auf ein Übergabemittel und/oder auf ein Kühlbett bewerkstelligt Positioniermittel für ein verzugsfreies Spannen und/oder Abschreckmittel, welches mit einem Positioniermittel zusammenwirkend einsetzbar ist, wobei Steuerungsmittel, durch welche die Anlagenkomponenten aufeinander für ein zyklisches Tauchen des Kopfes und/oder anderer Teile des Querschnittes und/oder der gesamten Oberfläche der Schiene in Verlauf von deren Abkühlung abstimmbar sind, aufweisen.

Das Ziel wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung
dadurch erreicht, dass das Positioniermittel horizontal fluchtend eine Vielzahl von Haltekomponenten mit Anlagen für den Fuß einer hängend eingebrachten Schiene aufweist, welcher Schienenfuß jeweils auf den Anlagen durch lösbare Spannelemente bzw. Niederhalter verzugsgesichert in Achsrichtung der Schiene horizontal festlegbar ist.

Die mit dem erfindungsgemäßen Positioniermittel erreichten Vorteile sind im Wesentlichen darin zu sehen, dass dieses aus mit großer Genauigkeit horizontal fluchtenden Haltekomponenten mit jeweils zwei Anlagen und zwei Niederhalter gebildet sind. Derart kann eine Schiene aus der Walzhitze mit austenitischem Gefüge, die von einem Manipulationsgreifer axial ausgerichtet in einer bestimmten gewünschten Lage in die Haltekomponenten mit jeweils zwei Anlagen für den Fuß der Schiene eingelegt wird, durch jeweils zwei Spannelemente verschiebungs- und verwindungssicher festgelegt werden, welche Festlegung auch bei einem Einwirken großer Kräfte, z.B. in einer Abkühlphase des Schienenkopfes, mit hoher Genauigkeit erhalten bleibt. Die Haltekomponenten und die Niederhalter bzw. Spannelemente für den Schienenfuß sind in Längserstreckung des Positioniermittels jeweils gleicherarts vorgesehen, sodass mit Vorteil keinerlei Biegemomente bei der Festlegung der Schiene entstehen.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Schiene beidseitig durch eine Anlagen f2 und ein lösbares Spannelement für den Schienenfuß einer Komponente des Positioniermittels unbewegbar gehalten ist und die übrigen Anlagen und Elemente der jeweiligen Komponenten eine Verschiebung in Schienenlängsrichtung zulassen. Dadurch kann auch während der Abkühlung bzw. Wärmebehandlung die Schiene in einer gewünschten Querschnitts- Position stabilisiert sein, wobei die durch die Werkstoffkontraktion gegebene Verkürzung durch eine Verschiebung frei von Oberflächenbeschädigungen erfolgt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert, wobei hilfsweise im Text eine Bezugszeichenliste nachgeordnet ist.
Es zeigen

• Fig. 1 Einrichtung zum Härten von Schienen im Querschnitt senkrecht zur Schienenlängsachse
• Fig. 2 Schiene in Zangen eines Manipulationsgreifers
• Fig. 3 Positioniermittel und Becken senkrecht zur Schienenlängsachse
• Fig. 4 Querschnittsprofile von Schienen

Zur Erleichterung des Überblickes hinsichtlich der Funktionsteile der Einrichtung soll die nachfolgend angegebene Bezugszeichenliste dienen:

1

Schiene

11

Schienenfuß

12

Schienenkopf

1 Z

Zungenschiene

1 R

Rillenschiene

1 V

Vignolschiene

y

Fußmittelachse

x

Kopfmittelachse

A

Achsäbweichung

H

Schienenhöhe

2

Rollgang

21

Querverschiebemittel

3

Maniulationsgreifer

30

Zangen

31,31'

Greifarme

311,311'

Greifteile

312,312'

Zentrierteile

4

Positioniermittel

40,40'

Haltekomponenten

41,41'

Anlagen

42,42'

Spannelemente

5

Becken (Trog)

50

Kühlmittel

51

Durchströmbare Platte

52

Düsenplatte

53

Kühlmittellenkeinrichtung

54

Kühlmitteleinlass

6

Kühlbett

61

Übergabemittel

In Fig. 1 ist im Querschnitt eine Einrichtung zum Härten von Schienen dargestellt. Eine Schiene 1 wird nach dem Stich im letzten Walzkaliber (nicht dargestellt) auf einen Rollgang 2 verbracht und durch ein Querschiebemittel 21 auf diesem positioniert.

Von einer Position am Rollgang 2 erfolgt eine Aufnahme einer Schiene 1 mittels eines Manipulationsgreifers 3, welcher über die Länge der Schiene 1, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Vielzahl von Zangen 30 mit Greifarmen 31,31' besitzt. Die Greifarme 31,31' sind jeweils mit Zentrierteilen 312,312' zur axialen Ausrichtung eines Schienenkopfes 12 und mit Greifteilen 311,311' für ein hängendes Halten eines Schienenfußes 11 ausgeformt, wobei ein Abstand von den Flanschenden vom Schienenfuß 11 zu den Greifarmen 31,31' vergrössert ist, um unterschiedliche Schienenprofile, wie in Fig. 4 als 1Z, 1R, 1V, dargestellt, kopfseitig axial durch Zentrierteile 312,312' von Zangen 30 auszurichten.

Ein in Fig. 1 dargestellter Manipulationsgreifer 3 ist derart ausgebildet, dass dieser eine Schiene 1 in einer Liegeposition am Rollgang 2 von diesem mittels einer Vielzahl von Zangen 30 über die Schienenlänge positionsgerecht aufgreift und durch Halten mit den Greifarmen 31,31' axial ausrichtet. Die Zangen 30 sind gemeinsam durch maschinentechnisch ausgebildete Teile bei gleichzeitigem Spannen der Zentrierteile 312,312' senkrecht zur Schienenaxe vertikal, horizontal und drehend bewegbar, sodass eine seitlich liegende Schiene vom Rollgang 2 aufgenommen, axial gerichtet, in eine hängende Position mit horizontaler Fußfläche gedreht, in ein Positioniermittel 4, wie in Fig. 3 gezeigt, auf Anlagen 41,41' einbringbar ist.

Nach gleicher Art ist, wie Fig. 1 zeigt, eine Schiene 1,1' vom Rollgang 2 oder von einem Positioniermittel 4 aufnehmbar und auf ein Kühlbett 6 oder auf ein Übergabemittel 61 ablegbar.

Ein Positioniermittel 4 ist in Fig. 3 dargestellt und weist über die Länge einer Schiene 1 Haltekomponenten 40, 40' mit Anlagen 41,41' auf, in welche die Schiene 1 axial gerichtet einlegbar ist. Spannelemente 42,42' sind in Richtung zu den Anlagen 41,41' hin an die Flanschenden eines Schienenfußes 11 anstellbar. Positioniermittel 4 und Becken 5 mit Kühlmittel 50 wirken beim Härtevorgang von Schienen 1 zusammen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind in der Einrichtung mindestens zwei Becken 5 mit Kühlmittel 50 axparallel nebeneinander angeordnet, wobei jeweils der für eine Härtung einer Schiene 1 nutzbare Teil des Kühlmittels 50 im Becken 5 eine Tiefe aufweist, die größer ist als die maximale Schienenhöhe, um ein vollumfängliches Tauchen derselben in die Kühlflüssigkeit 50 zu ermöglichen.

Wie in Fig. 3 dargestellt, sind Kühlmitteleinlass 54 und Kühlmittellenkeinrichtungen 53 im Becken 5 bodenseitig angeordnet, wobei zur Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels 50 beim Anströmen einer Schiene 1 über die gesamte Länge des Beckens 5 durchströmbare Platten 51 und/oder Düsenplatten 52 zum Tauchraum hin einsetzbar sind.

Positioniermittel 4 für Schienen 1 und Becken 5 mit Kühlmittel 50 wirken, wie vorher erwähnt, zusammen und sind mittels Steuereinrichtungen (nicht dargestellt) relativ zueinander bewegbar und zumindest in den Positionen "Tauchen von Querschnittsteilen" und/oder "Kopfhärtung" und/oder "vollumfängliche Tauchhärtung" für Zeitspannen positionierbar.

Für unterschiedliche Querschnittsprofile von Schienen 1, wie dies für eine Zungenschiene 1Z, eine Rillenschiene 1R im Vergleich mit einer Vignolschiene 1V in Fig. 4 dargestellt ist, können Achsabweichungen Az, Ar zwischen Kopfachse x und Fußchsachse y gegeben sein. Um jeweils unabhängig vom Querschnittsprofil ventral die Hauptmasse eines Schienenkopfes 12 im Tauchbecken 5 einer Anströmung vom Kühlmittel 50 auszusetzen, ist eine den Achsweichungen Az,Ax entsprechende horizontale, achsparallele Positionierung von Positoniermittel 4 und Becken 5 einrichtbar.