钢轨压型跟端段热处理装置及热处理方法

摘要

本发明涉及一种钢轨压型跟端段热处理装置，包括轨头前端风箱和轨头后端风箱，轨头前端风箱和轨头后端风箱一字形对接且轨头前端风箱和轨头后端风箱结构相同，其轨头前端风箱中的轨头左风箱端板和轨头右风箱端板与槽形轨头风箱盖板两端焊接，槽形轨头风箱盖板的槽口座在轨头后端风箱底板，进风嘴分布在槽形轨头风箱盖板的两侧且与槽形轨头风箱盖板中槽相通，钢轨压型跟端中频感应加热锻造与正火炉安装于压力机前端，炉内设置有仿形加热感应圈。优点：一是钢轨跟端中频感应加热炉膛耐火隔热材料及加热线圈绕制形状为仿形设计，能够有效增大钢轨跟端受热面积；二是增设跟端喷风冷却装置采用上下工四节风冷盒与支架固定，该装置结构简单且牢固。

权利要求

1.一种钢轨压型跟端段热处理装置，包括轨底风箱和轨头风箱，其中轨头风箱包括轨头前端风箱（101）和轨头后端风箱（102），其特征是：轨头前端风箱（101）和轨头后端风箱（102）成一字形对接且轨头前端风箱（101）和轨头后端风箱（102）结构相同，其轨头前端风箱（101）中的轨头左风箱端板（1）和轨头右风箱端板（4）与槽形轨头风箱盖板（2）两端焊接，槽形轨头风箱盖板（2）的槽口侧对称焊在轨头后端风箱底板（3）上，高压进风嘴（5）分布在槽形轨头风箱盖板（2）的两侧且与槽形轨头风箱盖板（2）中槽相通；轨底风箱与上述轨头风箱结构相同，宽度方向尺寸较前者稍大；钢轨压型跟端中频感应加热装置（13）及钢轨压型跟端正火后喷风冷却装置位于5000t 压力机后端，炉内设置有仿形加热感应圈。

2.根据权利要求1 所述的钢轨压型跟端段热处理装置，其特征是：该中频感应加热装置内腔形状和长度与被处理钢轨压型跟端的外形和长度相匹配，位于中频感应加热装置内腔的感应线圈形状按钢轨断面仿形，其感应线圈与压型跟端断面呈间隙配合，满足钢轨压型跟端正火加热温度均匀及加热速度的要求；钢轨压型跟端喷风冷却装置与中频感应加热装置串接，加热的钢轨压型跟端的金属喷风冷却前压型跟端全断面处于奥氏体状态。

3.根据权利要求1 所述的钢轨压型跟端段热处理装置，其特征是：钢轨压型跟端中频感应加热装置中的感应线圈为仿形感应线圈，该仿形感应线圈与钢轨压型跟端断面之间的间隙为25 ～ 30mm，加热时间为5-7min，出炉加热温度为1140℃ -1160℃。

4.根据权利要求1 所述的钢轨压型跟端段热处理装置，其特征是：轨头后端风箱底板（3）上布有多个气孔（9）。

5.根据权利要求4所述的钢轨压型跟端段热处理装置，其特征是：气孔（9）的进出口均呈双喇叭状结构。

说明书

钢轨压型跟端段热处理装置及热处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种非对称断面在线热处理钢轨跟端压型段，通过中频感应加热奥氏体化后，实施局部、瞬间轨头全断面喷风冷却，以期达到提高压型段轨头表面硬度、硬化层深度、最终与原材性能匹配的钢轨压型跟端段热处理装置及热处理方法，属钢轨压型跟端段热处理装置制造领域。

背景技术

[0002] CN201848499U、名称“一种AT钢轨跟端电感应加热炉”，包括炉体，炉体内设有管状的耐火隔热材料的炉膛，其特征在于炉膛外轴向设有两个并联的第一和第二电感应加热线圈，炉体上沿炉膛轴向设有红外线测温元件。其不足之处：感应加热炉膛耐火隔热材料形状为圆形管状设计，炉膛外轴向设有两个并联感应加热线圈，无跟端加热后全断面喷风冷却欠速淬火装置，无法确保压型段轨头表面硬度、硬化层深度、最终与原材性能匹配。

[0003] 随着铁路线路的飞速发展，我国已具备高速铁路线路设计、制造，并且已形成规模。而重载铁路线路正在设计制造、实施过程。铁路线路用钢轨也随着铁路运营速度的提高、重载列车货运轴重的加大，轨型、材质、性能不断优化和提高。对于铁路道岔用钢轨，钢厂在线热处理轨已于2011年通过如：U75V—60AT(60D40)在线热处理轨、U78CrV(PG4)—60AT（60D40）在线热处理轨（这种钢轨硬化层深度大于30mm、硬度大于HB370、强度大于
1200MPa，具体见TB/T3109—2012），其强度性能高，硬化层深，满足重载铁路线路用钢轨的技术条件。然而，这种钢轨制成的尖轨（转辙器）最终要上道与线路的标准60kg/m钢轨相联结，尖轨跟端通过锻压成型为60kg/m的标准轨后，才能实现联结。60AT(60D40)在线热处理轨跟端经过锻压成型后，压型段硬度、强度大幅度降低，大约硬度为HB280～320。道岔尖轨跟端段强度、硬度低会导致转辙器的寿命降低，直接影响道岔寿命。因此，尖轨跟端锻压后，成型段的热处理就成为关键性的难题。

发明内容

[0004] 设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种非对称断面在线热处理钢轨跟端压型段，通过中频感应加热奥氏体化后，实施局部、瞬间轨头全断面喷风冷却，以期达到提高压型段轨头表面硬度、硬化层深度、最终与原材性能匹配，满足道岔技术条件及线路使用要求的钢轨压型跟端段热处理装置及热处理方法。

[0005] 设计方案：为了实现上述设计目的。本发明在背景技术的基础上，1、设计并制作与钢轨压型跟端外形相仿且长度适宜的中频感应加热装置；设计钢轨断面仿形感应线圈，保证压型跟端断面与感应线圈间隙尺寸，满足钢轨压型跟端正火加热温度均匀及加热速度的要求。2.设计并制作钢轨压型跟端喷风冷却装置。3.加热的钢轨压型跟端的金属喷风冷却前压型跟端全断面处于奥氏体状态。为此，本装置在结构设计上分两部分，首先是设计与跟端成型段长度、断面形状相符的中频感应加热感应线圈，对于跟端成型段不同断面部位，设计相应的感应线圈，以保证加热完成后整个成型段温度均匀。感应线圈的设计按照电感应加热原理、电流透入深度计算法、设定合理的工艺参数等使全断面完全加热。其次是对于全断面加热奥氏体化的压型段设计一套高压喷风冷却装置，对加热到均匀奥氏体化的组织的压型跟端的不同断面实施相应的喷风冷却以期达到与断面相匹配的冷却速度，保证冷却均匀，完全形成索氏体组织，达到轨件欠速淬火的目的。其次，设计尖轨跟端成型段的热处理装置，对锻压成型段进行中频感应加热、喷风冷却，实现压型跟端的欠速淬火，保证跟端强度满足道岔制造技术条件。本装置设计成型段中频加热感应线圈、进行加热，设计喷风冷却装置进行跟端段的冷却，本装置实施后，完全满足尖轨压型跟端热处理后性能、硬度，达到与整个尖轨性能匹配，提高道岔尖轨使用寿命。

[0006] 技术方案1：一种钢轨压型跟端段热处理装置，包括轨头前端风箱和轨头后端风箱，轨头前端风箱和轨头后端风箱一字形对接且轨头前端风箱和轨头后端风箱结构相同，其轨头前端风箱中的轨头左风箱端板和轨头右风箱端板与槽形轨头风箱盖板两端焊接，槽形轨头风箱盖板的槽口座在轨头后端风箱底板，进风嘴分布在槽形轨头风箱盖板的两侧且与槽形轨头风箱盖板中槽相通，钢轨压型跟端中频感应加热锻造与正火炉安装于压力机前端，炉内设置有仿形加热感应圈。

[0007] 技术方案2：一种钢轨压型跟端段热处理方法，根据钢轨压型跟端外形尺寸与长度，制作与钢轨压型跟端外形相仿的中频感应加热装置，并设计钢轨断面仿形感应线圈，使压型跟端断面与感应线圈间呈间隙配合，满足钢轨压型跟端加热温度均匀及加热速度的要求，然后对于全断面加热奥氏体化的压型段设计一套高压喷风冷却装置，对加热到均匀奥氏体化的组织的压型跟端的不同断面实施相应的喷风冷却，以期达到与断面相匹配的冷却速度，保证冷却均匀，完全形成索氏体组织，从而达到轨件欠速淬火的目的。

[0008] 本发明与背景技术相比，一是钢轨跟端中频感应加热炉膛耐火隔热材料及加热线圈绕制形状为仿形设计，能够有效增大钢轨跟端受热面积，加热时间短，受热更加均匀，满足钢轨压型跟端加热温度均匀及加热速度的要求；二是增设跟端喷风冷却装置采用上下共四节风冷盒与支架固定，该装置结构简单且牢固，维护便利，通过合理分布风盒冷却喷空，保证钢轨跟端获得足够的冷速，使钢轨压型后能够达到较好的冷却效果，从而获得符合标准要求的组织与硬度。

附图说明

[0009] 图1-1钢轨压型跟端段加热与轨头冷却热处理装置的结构示意图。

[0010] 图1-2是图1-1的俯视结构示意图。

[0011] 图2-1是喷风冷却装置的主视结构示意图。

[0012] 图2-2是图2-1中A向结构示意图。

[0013] 图3-1是轨头前端风箱的结构示意图。

[0014] 图3-2是图3-1中A-A部的剖视结构示意图。

[0015] 图3-3是图3-1中N-N剖的剖视结构示意图。

[0016] 图4是后端风箱底板气孔的放大结构示意图。

[0017] 图5是感应加热炉与喷风冷却装置安装位置示意图。

[0018] 图6是加热炉内的加热感应线圈示意图。

[0019] 图7是AT轨喷风装置的俯视结构示意图。

[0020] 图8是钢轨压型跟端正火后喷风冷却装置的示意图。

具体实施方式

[0021] 实施例1：参照附图5。钢轨压型中频感应加热、正火及喷风装置现场俯视平面图如图5所示，图中序号13、14及15所示位置分别代表钢轨压型跟端中频感应加热装置、钢轨压型跟端中频感应正火加热装置及钢轨压型跟端正火后喷风冷却装置。其中钢轨压型跟端中频感应加热及正火加热装置13和14位于5000t压力机后端。钢轨压型跟端中频感应长方形炉体加热装置13和14内嵌入安装的感应线圈为仿形感应线圈（如图6所示），该仿形感应线圈在加热时与钢轨压型跟端断面呈间隙配合25～30mm，加热时间约为6min，出炉加热温度约为1150℃，图7所示为矩形电感应加热炉内结构示意图。14代表的钢轨压型跟端正火后喷风冷却装置的详细实物如附图8所示。

[0022] 参照附图1-8。一种钢轨压型跟端段热处理装置，包括轨头前端风箱101和轨头后端风箱102，轨头前端风箱101和轨头后端风箱102一字形对接且轨头前端风箱101和轨头后端风箱102结构相同，其轨头前端风箱101中的轨头左风箱端板1和轨头右风箱端板4与槽形轨头风箱盖板2两端焊接，槽形轨头风箱盖板2的槽口座在轨头后端风箱底板3，进风嘴5通过胶皮垫6、螺栓7、垫圈8分布（密封固定）在槽形轨头风箱盖板2的两侧且与槽形轨头风箱盖板2中槽相通，进风嘴5与高压风管10连通，高压风管10壁上开有喷风孔11，该喷风孔11直对被处理的钢轨压型跟端段；轨底风箱与上述轨头风箱结构相同，宽度方向尺寸较前者稍大。轨头后端风箱底板3上布有多个气孔9，气孔9的进出口均呈双喇叭状结构。参照附图8。轨头前端风箱101和轨头后端风箱102中的进风嘴5通过胶管103与风压管104中多个并列出风口连通，风压管104进风口储风罐105连通，轨头前端风箱101和轨头后端风箱102中的出风嘴5通过胶管103和电磁阀106与出风端107连通。

[0023] 实施例2：在实施例1的基础上，一种钢轨压型跟端段热处理方法，根据钢轨压型跟端外形尺寸与长度，制作与钢轨压型跟端外形相仿的中频感应加热装置13，并设计钢轨断面仿形感应线圈，使压型跟端断面与感应线圈间呈间隙配合，满足钢轨压型跟端加热温度均匀及加热速度的要求，然后对于全断面加热奥氏体化的钢轨跟端压型段设计一套高压喷风冷却装置15，对加热到均匀奥氏体化的组织的压型跟端的不同断面实施相应的喷风冷却，以期达到与断面相匹配的冷却速度（3.5～4min），保证冷却均匀，完全形成索氏体组织，从而达到轨件欠速淬火的目的。

[0024] 需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。