鋼軌壓型跟端段熱處理裝置及熱處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，包括軌頭前端風箱和軌頭后端風箱，軌頭前端風箱和軌頭后端風箱一字形對接且軌頭前端風箱和軌頭后端風箱結構相同，其軌頭前端風箱中的軌頭左風箱端板和軌頭右風箱端板與槽形軌頭風箱蓋板兩端焊接，槽形軌頭風箱蓋板的槽口座在軌頭后端風箱底板，進風嘴分布在槽形軌頭風箱蓋板的兩側且與槽形軌頭風箱蓋板中槽相通，鋼軌壓型跟端中頻感應加熱鍛造與正火爐安裝于壓力機前端，爐內設置有仿形加熱感應圈。優點：一是鋼軌跟端中頻感應加熱爐膛耐火隔熱材料及加熱線圈繞制形狀為仿形設計，能夠有效增大鋼軌跟端受熱面積；二是增設跟端噴風冷卻裝置采用上下工四節風冷盒與支架固定，該裝置結構簡單且牢固。
【專利說明】鋼軌壓型跟端段熱處理裝置及熱處理方法
【技術領域】[0001]本發明涉及一種非對稱斷面在線熱處理鋼軌跟端壓型段，通過中頻感應加熱奧氏體化后，實施局部、瞬間軌頭全斷面噴風冷卻，以期達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域。
【背景技術】
[0002]CN201848499U、名稱“一種AT鋼軌跟端電感應加熱爐”，包括爐體，爐體內設有管狀的耐火隔熱材料的爐膛，其特征在于爐膛外軸向設有兩個并聯的第一和第二電感應加熱線圈，爐體上沿爐膛軸向設有紅外線測溫元件。其不足之處:感應加熱爐膛耐火隔熱材料形狀為圓形管狀設計，爐膛外軸向設有兩個并聯感應加熱線圈，無跟端加熱后全斷面噴風冷卻欠速淬火裝置，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展，我國已具備高速鐵路線路設計、制造，并且已形成規模。而重載鐵路線路正在設計制造、實施過程。鐵路線路用鋼軌也隨著鐵路運營速度的提高、重載列車貨運軸重的加大，軌型、材質、性能不斷優化和提高。對于鐵路道岔用鋼軌，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、強度大于1200MPa，具體見TB/T3109— 2012)，其強度性能高，硬化層深，滿足重載鐵路線路用鋼軌的技術條件。然而，這種鋼軌制成的尖軌(轉轍器)最終要上道與線路的標準60kg/m鋼軌相聯結，尖軌跟端通過鍛壓成型為60kg/m的標準軌后，才能實現聯結。60AT(60D40)在線熱處理軌跟端經過鍛壓成型后，壓型段硬度、強度大幅度降低，大約硬度為HB280~320。道岔尖軌跟端段強度、硬度低會導致轉轍器的壽命降低，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鍵性的難題。

【發明內容】

[0004]設計目的:避免【背景技術】中的不足之處，設計一種非對稱斷面在線熱處理鋼軌跟端壓型段，通過中頻感應加熱奧氏體化后，實施局部、瞬間軌頭全斷面噴風冷卻，以期達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]設計方案:為了實現上述設計目的。本發明在【背景技術】的基礎上，1、設計并制作與鋼軌壓型跟端外形相仿且長度適宜的中頻感應加熱裝置；設計鋼軌斷面仿形感應線圈，保證壓型跟端斷面與感應線圈間隙尺寸，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.設計并制作鋼軌壓型跟端噴風冷卻裝置。3.加熱的鋼軌壓型跟端的金屬噴風冷卻前壓型跟端全斷面處于奧氏體狀態。為此，本裝置在結構設計上分兩部分，首先是設計與跟端成型段長度、斷面形狀相符的中頻感應加熱感應線圈，對于跟端成型段不同斷面部位，設計相應的感應線圈，以保證加熱完成后整個成型段溫度均勻。感應線圈的設計按照電感應加熱原理、電流透入深度計算法、設定合理的工藝參數等使全斷面完全加熱。其次是對于全斷面加熱奧氏體化的壓型段設計一套高壓噴風冷卻裝置，對加熱到均勻奧氏體化的組織的壓型跟端的不同斷面實施相應的噴風冷卻以期達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，達到軌件欠速淬火的目的。其次，設計尖軌跟端成型段的熱處理裝置，對鍛壓成型段進行中頻感應加熱、噴風冷卻，實現壓型跟端的欠速淬火，保證跟端強度滿足道岔制造技術條件。本裝置設計成型段中頻加熱感應線圈、進行加熱，設計噴風冷卻裝置進行跟端段的冷卻，本裝置實施后，完全滿足尖軌壓型跟端熱處理后性能、硬度，達到與整個尖軌性能匹配，提高道岔尖軌使用壽命。
[0006] 技術方案1:一種鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，包括軌頭前端風箱和軌頭后端風箱，軌頭如〗而風箱和軌頭后〗而風箱一子形對接且軌頭肖11?風箱和軌頭后〗而風箱結構相冋，其軌頭前端風箱中的軌頭左風箱端板和軌頭右風箱端板與槽形軌頭風箱蓋板兩端焊接，槽形軌頭風箱蓋板的槽口座在軌頭后端風箱底板，進風嘴分布在槽形軌頭風箱蓋板的兩側且與槽形軌頭風箱蓋板中槽相通，鋼軌壓型跟端中頻感應加熱鍛造與正火爐安裝于壓力機前端，爐內設置有仿形加熱感應圈。
[0007]技術方案2:—種鋼軌壓型跟端段熱處理方法，根據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加熱裝置，并設計鋼軌斷面仿形感應線圈，使壓型跟端斷面與感應線圈間呈間隙配合，滿足鋼軌壓型跟端加熱溫度均勻及加熱速度的要求，然后對于全斷面加熱奧氏體化的壓型段設計一套高壓噴風冷卻裝置，對加熱到均勻奧氏體化的組織的壓型跟端的不同斷面實施相應的噴風冷卻，以期達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，從而達到軌件欠速淬火的目的。
[0008]本發明與【背景技術】相比，一是鋼軌跟端中頻感應加熱爐膛耐火隔熱材料及加熱線圈繞制形狀為仿形設計，能夠有效增大鋼軌跟端受熱面積，加熱時間短，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；二是增設跟端噴風冷卻裝置采用上下共四節風冷盒與支架固定，該裝置結構簡單且牢固，維護便利，通過合理分布風盒冷卻噴空，保證鋼軌跟端獲得足夠的冷速，使鋼軌壓型后能夠達到較好的冷卻效果，從而獲得符合標準要求的組織與硬度。
【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構示意圖。
[0010]圖1-2是圖1-1的俯視結構示意圖。
[0011]圖2-1是噴風冷卻裝置的主視結構示意圖。
[0012]圖2-2是圖2-1中A向結構示意圖。
[0013]圖3-1是軌頭前端風箱的結構示意圖。
[0014]圖3-2是圖3-1中A-A部的剖視結構示意圖。
[0015]圖3-3是圖3-1中N-N剖的剖視結構示意圖。
[0016]圖4是后端風箱底板氣孔的放大結構示意圖。
[0017]圖5是感應加熱爐與噴風冷卻裝置安裝位置示意圖。
[0018]圖6是加熱爐內的加熱感應線圈示意圖。
[0019]圖7是AT軌噴風裝置的俯視結構示意圖。[0020]圖8是鋼軌壓型跟端正火后噴風冷卻裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例1:參照附圖5。鋼軌壓型中頻感應加熱、正火及噴風裝置現場俯視平面圖如圖5所示，圖中序號13、14及15所示位置分別代表鋼軌壓型跟端中頻感應加熱裝置、鋼軌壓型跟端中頻感應正火加熱裝置及鋼軌壓型跟端正火后噴風冷卻裝置。其中鋼軌壓型跟端中頻感應加熱及正火加熱裝置13和14位于5000t壓力機后端。鋼軌壓型跟端中頻感應長方形爐體加熱裝置13和14內嵌入安裝的感應線圈為仿形感應線圈(如圖6所示)，該仿形感應線圈在加熱時與鋼軌壓型跟端斷面呈間隙配合25~30mm，加熱時間約為6min，出爐加熱溫度約為1150°C，圖7所示為矩形電感應加熱爐內結構示意圖。14代表的鋼軌壓型跟端正火后噴風冷卻裝置的詳細實物如附圖8所示。
[0022]參照附圖1-8。一種鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，包括軌頭前端風箱101和軌頭后立而風箱102，軌頭如2而風箱101和軌頭后2而風箱102 —子形對接且軌頭如2而風箱101和軌頭后端風箱102結構相同，其軌頭前端風箱101中的軌頭左風箱端板I和軌頭右風箱端板4與槽形軌頭風箱蓋板2兩端焊接，槽形軌頭風箱蓋板2的槽口座在軌頭后端風箱底板3，進風嘴5通過膠皮墊6、螺栓7、墊圈8分布(密封固定)在槽形軌頭風箱蓋板2的兩側且與槽形軌頭風箱蓋板2中槽相通，進風嘴5與高壓風管10連通，高壓風管10壁上開有噴風孔11，該噴風孔11直對被處理的鋼軌壓型跟端段；軌底風箱與上述軌頭風箱結構相同，寬度方向尺寸較前者稍大。軌頭后端風箱底板3上布有多個氣孔9，氣孔9的進出口均呈雙喇叭狀結構。參照附圖8。軌頭前端風箱101和軌頭后端風箱102中的進風嘴5通過膠管103與風壓管104中多個并列出風口連通，風壓管104進風口儲風罐105連通，軌頭前端風箱101和軌頭后端風箱102中的出風嘴5通過膠管103和電磁閥106與出風端107連通。
[0023]實施例2:在實施例1的基礎上，一種鋼軌壓型跟端段熱處理方法，根據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加熱裝置13，并設計鋼軌斷面仿形感應線圈，使壓型跟端斷面與感應線圈間呈間隙配合，滿足鋼軌壓型跟端加熱溫度均勻及加熱速度的要求，然后對于全斷面加熱奧氏體化的鋼軌跟端壓型段設計一套高壓噴風冷卻裝置15，對加熱到均勻奧氏體化的組織的壓型跟端的不同斷面實施相應的噴風冷卻，以期達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，從而達到軌件欠速淬火的目的。
[0024]需要理解到的是:上述實施例雖然對本發明的設計思路作了比較詳細的文字描述，但是這些文字描述，只是對本發明設計思路的簡單文字描述，而不是對本發明設計思路的限制，任何不超出本發明設計思路的組合、增加或修改，均落入本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，包括軌頭前端風箱(101)和軌頭后端風箱(102)，其特征是:軌頭前端風箱(101)和軌頭后端風箱(102 )成一字形對接且軌頭前端風箱(101)和軌頭后端風箱(102 )結構相同，其軌頭前端風箱(101)中的軌頭左風箱端板(I)和軌頭右風箱端板(4 )與槽形軌頭風箱蓋板(2 )兩端焊接，槽形軌頭風箱蓋板(2 )的槽口測對稱焊在軌頭后端風箱底板(3 )上，高壓進風嘴(5 )分布在槽形軌頭風箱蓋板(2 )的兩側且與槽形軌頭風箱蓋板(2)中槽相通；軌底風箱與上述軌頭風箱結構相同，寬度方向尺寸較前者稍大；鋼軌壓型跟端中頻感應加熱鍛造(13)與正火爐(14)安裝于壓力機前端，爐內設置有仿形加熱感應圈。
2.根據權利要求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加熱鍛造是指中頻感應加熱裝置，該中頻感應加熱裝置內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，位于中頻感應加熱裝置內腔的感應線圈形狀按鋼軌斷面仿形，其感應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；鋼軌壓型跟端噴風冷卻裝置與中頻感應加熱裝置串接，加熱的鋼軌壓型跟端的金屬噴風冷卻前壓型跟端全斷面處于奧氏體狀態。
3.根據權利要求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加熱裝置中的感應線圈為仿形感應線圈，該仿形感應線圈與鋼軌壓型跟端斷面之間的間隙為25~30mm，加熱時間為5_7min，出爐加熱溫度約為1140°C -1160°C。
4.根據權利要求1所述的鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，其特征是:軌頭后端風箱底板(3)上布有多個氣孔(9)。
5.根據權利要求1所述的鋼軌壓型跟端段熱處理裝置，其特征是:氣孔(9)的進出口均呈雙喇叭狀結構。
6.一種鋼軌壓型跟端段熱處理方法，其特征是:根據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加熱裝置，并設計鋼軌斷面仿形感應線圈，使壓型跟端斷面與感應線圈間呈間隙配合，滿足鋼軌壓型跟端加熱溫度均勻及加熱速度的要求，然后對于全斷面加熱奧氏體化的壓型段設計一套高壓噴風冷卻裝置，對加熱到均勻奧氏體化的組織的壓型跟端的不同斷面實施相應的噴風冷卻，以期達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，從而達到軌件欠速淬火的目的。
【文檔編號】C21D9/04GK103540736SQ201310431374
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月22日 優先權日:2013年9月22日
【發明者】董彥錄, 高凡, 張大偉, 劉巖, 高銀霞, 路無窮, 程亮 申請人:中鐵寶橋集團有限公司