鋼軌壓型跟端段熱處理裝置及熱處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，包括軌頭前端風(fēng)箱和軌頭后端風(fēng)箱，軌頭前端風(fēng)箱和軌頭后端風(fēng)箱一字形對(duì)接且軌頭前端風(fēng)箱和軌頭后端風(fēng)箱結(jié)構(gòu)相同，其軌頭前端風(fēng)箱中的軌頭左風(fēng)箱端板和軌頭右風(fēng)箱端板與槽形軌頭風(fēng)箱蓋板兩端焊接，槽形軌頭風(fēng)箱蓋板的槽口座在軌頭后端風(fēng)箱底板，進(jìn)風(fēng)嘴分布在槽形軌頭風(fēng)箱蓋板的兩側(cè)且與槽形軌頭風(fēng)箱蓋板中槽相通，鋼軌壓型跟端中頻感應(yīng)加熱鍛造與正火爐安裝于壓力機(jī)前端，爐內(nèi)設(shè)置有仿形加熱感應(yīng)圈。優(yōu)點(diǎn)：一是鋼軌跟端中頻感應(yīng)加熱爐膛耐火隔熱材料及加熱線圈繞制形狀為仿形設(shè)計(jì)，能夠有效增大鋼軌跟端受熱面積；二是增設(shè)跟端噴風(fēng)冷卻裝置采用上下工四節(jié)風(fēng)冷盒與支架固定，該裝置結(jié)構(gòu)簡單且牢固。
【專利說明】鋼軌壓型跟端段熱處理裝置及熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種非對(duì)稱斷面在線熱處理鋼軌跟端壓型段，通過中頻感應(yīng)加熱奧氏體化后，實(shí)施局部、瞬間軌頭全斷面噴風(fēng)冷卻，以期達(dá)到提高壓型段軌頭表面硬度、硬化層深度、最終與原材性能匹配的鋼軌壓型跟端段熱處理裝置及熱處理方法，屬鋼軌壓型跟端段熱處理裝置制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]CN201848499U、名稱“一種AT鋼軌跟端電感應(yīng)加熱爐”，包括爐體，爐體內(nèi)設(shè)有管狀的耐火隔熱材料的爐膛，其特征在于爐膛外軸向設(shè)有兩個(gè)并聯(lián)的第一和第二電感應(yīng)加熱線圈，爐體上沿爐膛軸向設(shè)有紅外線測溫元件。其不足之處:感應(yīng)加熱爐膛耐火隔熱材料形狀為圓形管狀設(shè)計(jì)，爐膛外軸向設(shè)有兩個(gè)并聯(lián)感應(yīng)加熱線圈，無跟端加熱后全斷面噴風(fēng)冷卻欠速淬火裝置，無法確保壓型段軌頭表面硬度、硬化層深度、最終與原材性能匹配。
[0003]隨著鐵路線路的飛速發(fā)展，我國已具備高速鐵路線路設(shè)計(jì)、制造，并且已形成規(guī)模。而重載鐵路線路正在設(shè)計(jì)制造、實(shí)施過程。鐵路線路用鋼軌也隨著鐵路運(yùn)營速度的提高、重載列車貨運(yùn)軸重的加大，軌型、材質(zhì)、性能不斷優(yōu)化和提高。對(duì)于鐵路道岔用鋼軌，鋼廠在線熱處理軌已于2011年通過如:U75V — 60AT(60D40)在線熱處理軌、U78CrV(PG4) —60AT (60D40)在線熱處理軌(這種鋼軌硬化層深度大于30mm、硬度大于HB370、強(qiáng)度大于1200MPa，具體見TB/T3109— 2012)，其強(qiáng)度性能高，硬化層深，滿足重載鐵路線路用鋼軌的技術(shù)條件。然而，這種鋼軌制成的尖軌(轉(zhuǎn)轍器)最終要上道與線路的標(biāo)準(zhǔn)60kg/m鋼軌相聯(lián)結(jié)，尖軌跟端通過鍛壓成型為60kg/m的標(biāo)準(zhǔn)軌后，才能實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)。60AT(60D40)在線熱處理軌跟端經(jīng)過鍛壓成型后，壓型段硬度、強(qiáng)度大幅度降低，大約硬度為HB280~320。道岔尖軌跟端段強(qiáng)度、硬度低會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)轍器的壽命降低，直接影響道岔壽命。因此，尖軌跟端鍛壓后，成型段的熱處理就成為關(guān)鍵性的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]設(shè)計(jì)目的:避免【背景技術(shù)】中的不足之處，設(shè)計(jì)一種非對(duì)稱斷面在線熱處理鋼軌跟端壓型段，通過中頻感應(yīng)加熱奧氏體化后，實(shí)施局部、瞬間軌頭全斷面噴風(fēng)冷卻，以期達(dá)到提高壓型段軌頭表面硬度、硬化層深度、最終與原材性能匹配，滿足道岔技術(shù)條件及線路使用要求的鋼軌壓型跟端段熱處理裝置及熱處理方法。
[0005]設(shè)計(jì)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的。本發(fā)明在【背景技術(shù)】的基礎(chǔ)上，1、設(shè)計(jì)并制作與鋼軌壓型跟端外形相仿且長度適宜的中頻感應(yīng)加熱裝置；設(shè)計(jì)鋼軌斷面仿形感應(yīng)線圈，保證壓型跟端斷面與感應(yīng)線圈間隙尺寸，滿足鋼軌壓型跟端正火加熱溫度均勻及加熱速度的要求。2.設(shè)計(jì)并制作鋼軌壓型跟端噴風(fēng)冷卻裝置。3.加熱的鋼軌壓型跟端的金屬噴風(fēng)冷卻前壓型跟端全斷面處于奧氏體狀態(tài)。為此，本裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上分兩部分，首先是設(shè)計(jì)與跟端成型段長度、斷面形狀相符的中頻感應(yīng)加熱感應(yīng)線圈，對(duì)于跟端成型段不同斷面部位，設(shè)計(jì)相應(yīng)的感應(yīng)線圈，以保證加熱完成后整個(gè)成型段溫度均勻。感應(yīng)線圈的設(shè)計(jì)按照電感應(yīng)加熱原理、電流透入深度計(jì)算法、設(shè)定合理的工藝參數(shù)等使全斷面完全加熱。其次是對(duì)于全斷面加熱奧氏體化的壓型段設(shè)計(jì)一套高壓噴風(fēng)冷卻裝置，對(duì)加熱到均勻奧氏體化的組織的壓型跟端的不同斷面實(shí)施相應(yīng)的噴風(fēng)冷卻以期達(dá)到與斷面相匹配的冷卻速度，保證冷卻均勻，完全形成索氏體組織，達(dá)到軌件欠速淬火的目的。其次，設(shè)計(jì)尖軌跟端成型段的熱處理裝置，對(duì)鍛壓成型段進(jìn)行中頻感應(yīng)加熱、噴風(fēng)冷卻，實(shí)現(xiàn)壓型跟端的欠速淬火，保證跟端強(qiáng)度滿足道岔制造技術(shù)條件。本裝置設(shè)計(jì)成型段中頻加熱感應(yīng)線圈、進(jìn)行加熱，設(shè)計(jì)噴風(fēng)冷卻裝置進(jìn)行跟端段的冷卻，本裝置實(shí)施后，完全滿足尖軌壓型跟端熱處理后性能、硬度，達(dá)到與整個(gè)尖軌性能匹配，提高道岔尖軌使用壽命。
[0006] 技術(shù)方案1:一種鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，包括軌頭前端風(fēng)箱和軌頭后端風(fēng)箱，軌頭如〗而風(fēng)箱和軌頭后〗而風(fēng)箱一子形對(duì)接且軌頭肖11?風(fēng)箱和軌頭后〗而風(fēng)箱結(jié)構(gòu)相冋，其軌頭前端風(fēng)箱中的軌頭左風(fēng)箱端板和軌頭右風(fēng)箱端板與槽形軌頭風(fēng)箱蓋板兩端焊接，槽形軌頭風(fēng)箱蓋板的槽口座在軌頭后端風(fēng)箱底板，進(jìn)風(fēng)嘴分布在槽形軌頭風(fēng)箱蓋板的兩側(cè)且與槽形軌頭風(fēng)箱蓋板中槽相通，鋼軌壓型跟端中頻感應(yīng)加熱鍛造與正火爐安裝于壓力機(jī)前端，爐內(nèi)設(shè)置有仿形加熱感應(yīng)圈。
[0007]技術(shù)方案2:—種鋼軌壓型跟端段熱處理方法，根據(jù)鋼軌壓型跟端外形尺寸與長度，制作與鋼軌壓型跟端外形相仿的中頻感應(yīng)加熱裝置，并設(shè)計(jì)鋼軌斷面仿形感應(yīng)線圈，使壓型跟端斷面與感應(yīng)線圈間呈間隙配合，滿足鋼軌壓型跟端加熱溫度均勻及加熱速度的要求，然后對(duì)于全斷面加熱奧氏體化的壓型段設(shè)計(jì)一套高壓噴風(fēng)冷卻裝置，對(duì)加熱到均勻奧氏體化的組織的壓型跟端的不同斷面實(shí)施相應(yīng)的噴風(fēng)冷卻，以期達(dá)到與斷面相匹配的冷卻速度，保證冷卻均勻，完全形成索氏體組織，從而達(dá)到軌件欠速淬火的目的。
[0008]本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比，一是鋼軌跟端中頻感應(yīng)加熱爐膛耐火隔熱材料及加熱線圈繞制形狀為仿形設(shè)計(jì)，能夠有效增大鋼軌跟端受熱面積，加熱時(shí)間短，受熱更加均勻，滿足鋼軌壓型跟端加熱溫度均勻及加熱速度的要求；二是增設(shè)跟端噴風(fēng)冷卻裝置采用上下共四節(jié)風(fēng)冷盒與支架固定，該裝置結(jié)構(gòu)簡單且牢固，維護(hù)便利，通過合理分布風(fēng)盒冷卻噴空，保證鋼軌跟端獲得足夠的冷速，使鋼軌壓型后能夠達(dá)到較好的冷卻效果，從而獲得符合標(biāo)準(zhǔn)要求的組織與硬度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1-1鋼軌壓型跟端段加熱與軌頭冷卻熱處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖1-2是圖1-1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2-1是噴風(fēng)冷卻裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2-2是圖2-1中A向結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3-1是軌頭前端風(fēng)箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3-2是圖3-1中A-A部的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3-3是圖3-1中N-N剖的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是后端風(fēng)箱底板氣孔的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5是感應(yīng)加熱爐與噴風(fēng)冷卻裝置安裝位置示意圖。
[0018]圖6是加熱爐內(nèi)的加熱感應(yīng)線圈示意圖。
[0019]圖7是AT軌噴風(fēng)裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖8是鋼軌壓型跟端正火后噴風(fēng)冷卻裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1:參照附圖5。鋼軌壓型中頻感應(yīng)加熱、正火及噴風(fēng)裝置現(xiàn)場俯視平面圖如圖5所示，圖中序號(hào)13、14及15所示位置分別代表鋼軌壓型跟端中頻感應(yīng)加熱裝置、鋼軌壓型跟端中頻感應(yīng)正火加熱裝置及鋼軌壓型跟端正火后噴風(fēng)冷卻裝置。其中鋼軌壓型跟端中頻感應(yīng)加熱及正火加熱裝置13和14位于5000t壓力機(jī)后端。鋼軌壓型跟端中頻感應(yīng)長方形爐體加熱裝置13和14內(nèi)嵌入安裝的感應(yīng)線圈為仿形感應(yīng)線圈(如圖6所示)，該仿形感應(yīng)線圈在加熱時(shí)與鋼軌壓型跟端斷面呈間隙配合25~30mm，加熱時(shí)間約為6min，出爐加熱溫度約為1150°C，圖7所示為矩形電感應(yīng)加熱爐內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖。14代表的鋼軌壓型跟端正火后噴風(fēng)冷卻裝置的詳細(xì)實(shí)物如附圖8所示。
[0022]參照附圖1-8。一種鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，包括軌頭前端風(fēng)箱101和軌頭后立而風(fēng)箱102，軌頭如2而風(fēng)箱101和軌頭后2而風(fēng)箱102 —子形對(duì)接且軌頭如2而風(fēng)箱101和軌頭后端風(fēng)箱102結(jié)構(gòu)相同，其軌頭前端風(fēng)箱101中的軌頭左風(fēng)箱端板I和軌頭右風(fēng)箱端板4與槽形軌頭風(fēng)箱蓋板2兩端焊接，槽形軌頭風(fēng)箱蓋板2的槽口座在軌頭后端風(fēng)箱底板3，進(jìn)風(fēng)嘴5通過膠皮墊6、螺栓7、墊圈8分布(密封固定)在槽形軌頭風(fēng)箱蓋板2的兩側(cè)且與槽形軌頭風(fēng)箱蓋板2中槽相通，進(jìn)風(fēng)嘴5與高壓風(fēng)管10連通，高壓風(fēng)管10壁上開有噴風(fēng)孔11，該噴風(fēng)孔11直對(duì)被處理的鋼軌壓型跟端段；軌底風(fēng)箱與上述軌頭風(fēng)箱結(jié)構(gòu)相同，寬度方向尺寸較前者稍大。軌頭后端風(fēng)箱底板3上布有多個(gè)氣孔9，氣孔9的進(jìn)出口均呈雙喇叭狀結(jié)構(gòu)。參照附圖8。軌頭前端風(fēng)箱101和軌頭后端風(fēng)箱102中的進(jìn)風(fēng)嘴5通過膠管103與風(fēng)壓管104中多個(gè)并列出風(fēng)口連通，風(fēng)壓管104進(jìn)風(fēng)口儲(chǔ)風(fēng)罐105連通，軌頭前端風(fēng)箱101和軌頭后端風(fēng)箱102中的出風(fēng)嘴5通過膠管103和電磁閥106與出風(fēng)端107連通。
[0023]實(shí)施例2:在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，一種鋼軌壓型跟端段熱處理方法，根據(jù)鋼軌壓型跟端外形尺寸與長度，制作與鋼軌壓型跟端外形相仿的中頻感應(yīng)加熱裝置13，并設(shè)計(jì)鋼軌斷面仿形感應(yīng)線圈，使壓型跟端斷面與感應(yīng)線圈間呈間隙配合，滿足鋼軌壓型跟端加熱溫度均勻及加熱速度的要求，然后對(duì)于全斷面加熱奧氏體化的鋼軌跟端壓型段設(shè)計(jì)一套高壓噴風(fēng)冷卻裝置15，對(duì)加熱到均勻奧氏體化的組織的壓型跟端的不同斷面實(shí)施相應(yīng)的噴風(fēng)冷卻，以期達(dá)到與斷面相匹配的冷卻速度(3.5~4min)，保證冷卻均勻，完全形成索氏體組織，從而達(dá)到軌件欠速淬火的目的。
[0024]需要理解到的是:上述實(shí)施例雖然對(duì)本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路作了比較詳細(xì)的文字描述，但是這些文字描述，只是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的簡單文字描述，而不是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的限制，任何不超出本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，包括軌頭前端風(fēng)箱(101)和軌頭后端風(fēng)箱(102)，其特征是:軌頭前端風(fēng)箱(101)和軌頭后端風(fēng)箱(102 )成一字形對(duì)接且軌頭前端風(fēng)箱(101)和軌頭后端風(fēng)箱(102 )結(jié)構(gòu)相同，其軌頭前端風(fēng)箱(101)中的軌頭左風(fēng)箱端板(I)和軌頭右風(fēng)箱端板(4 )與槽形軌頭風(fēng)箱蓋板(2 )兩端焊接，槽形軌頭風(fēng)箱蓋板(2 )的槽口測對(duì)稱焊在軌頭后端風(fēng)箱底板(3 )上，高壓進(jìn)風(fēng)嘴(5 )分布在槽形軌頭風(fēng)箱蓋板(2 )的兩側(cè)且與槽形軌頭風(fēng)箱蓋板(2)中槽相通；軌底風(fēng)箱與上述軌頭風(fēng)箱結(jié)構(gòu)相同，寬度方向尺寸較前者稍大；鋼軌壓型跟端中頻感應(yīng)加熱鍛造(13)與正火爐(14)安裝于壓力機(jī)前端，爐內(nèi)設(shè)置有仿形加熱感應(yīng)圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，其特征是:鋼軌壓型跟端中頻感應(yīng)加熱鍛造是指中頻感應(yīng)加熱裝置，該中頻感應(yīng)加熱裝置內(nèi)腔形狀和長度與被處理鋼軌壓型跟端的外形和長度相匹配，位于中頻感應(yīng)加熱裝置內(nèi)腔的感應(yīng)線圈形狀按鋼軌斷面仿形，其感應(yīng)線圈與壓型跟端斷面呈間隙配合，滿足鋼軌壓型跟端正火加熱溫度均勻及加熱速度的要求；鋼軌壓型跟端噴風(fēng)冷卻裝置與中頻感應(yīng)加熱裝置串接，加熱的鋼軌壓型跟端的金屬噴風(fēng)冷卻前壓型跟端全斷面處于奧氏體狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，其特征是:鋼軌壓型跟端中頻感應(yīng)加熱裝置中的感應(yīng)線圈為仿形感應(yīng)線圈，該仿形感應(yīng)線圈與鋼軌壓型跟端斷面之間的間隙為25~30mm，加熱時(shí)間為5_7min，出爐加熱溫度約為1140°C -1160°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，其特征是:軌頭后端風(fēng)箱底板(3)上布有多個(gè)氣孔(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，其特征是:氣孔(9)的進(jìn)出口均呈雙喇叭狀結(jié)構(gòu)。
6.一種鋼軌壓型跟端段熱處理方法，其特征是:根據(jù)鋼軌壓型跟端外形尺寸與長度，制作與鋼軌壓型跟端外形相仿的中頻感應(yīng)加熱裝置，并設(shè)計(jì)鋼軌斷面仿形感應(yīng)線圈，使壓型跟端斷面與感應(yīng)線圈間呈間隙配合，滿足鋼軌壓型跟端加熱溫度均勻及加熱速度的要求，然后對(duì)于全斷面加熱奧氏體化的壓型段設(shè)計(jì)一套高壓噴風(fēng)冷卻裝置，對(duì)加熱到均勻奧氏體化的組織的壓型跟端的不同斷面實(shí)施相應(yīng)的噴風(fēng)冷卻，以期達(dá)到與斷面相匹配的冷卻速度3.5~4min，保證冷卻均勻，完全形成索氏體組織，從而達(dá)到軌件欠速淬火的目的。
【文檔編號(hào)】C21D9/04GK103540736SQ201310431374
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】董彥錄, 高凡, 張大偉, 劉巖, 高銀霞, 路無窮, 程亮 申請(qǐng)人:中鐵寶橋集團(tuán)有限公司