一种用于钢轨的在线热处理方法和在线热处理系统

摘要

本发明公开了一种用于钢轨的在线热处理方法，首先通过检测钢轨温度是否满足预设温度范围；若是，将所述钢轨输送至热处理机组，结合空气和水冷工艺的优点，采用在过饱和混合雾化气体环境下的冷却工艺，使所述热处理机组利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，将冷却速率控制在以2‑5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450‑550℃冷却的速率低，进而不会造成由于冷却速度过快使钢轨生成有害物质，进而影响产品质量，另外，本发明采用水和空气的混合物进行冷却，不需要进行压缩空气或者聚合物工艺，进而生产成本低廉，便于实施，能够大面积使用。

权利要求

1.一种用于钢轨的在线热处理方法，其特征在于，包括：

检测钢轨温度是否满足预设温度范围；

若是，将所述钢轨输送至热处理机组，使所述热处理机组利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃；所述热处理机组包括串列式冷却装置，每个冷却装置包括混合雾化装置、过饱和湿度检测仪、喷嘴；所述将所述钢轨输送至热处理机组，使所述热处理机组利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃，包括：所述每个冷却装置的混合雾化装置将水和空气混合雾化后形成混合雾化气体，利用喷嘴将所述混合雾化气体喷射出所述混合雾化装置，使所述冷却装置内的空气达到过饱和，通过各自的过饱和湿度检测仪检测到所述每个冷却装置内的空气达到要求的饱和度后，所述钢轨以2-5℃/s冷却速度冷却至450-550℃。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测钢轨温度是否满足预设温度范围，包括：检测钢轨温度是否满足760-820℃。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却装置为箱体结构，在所述箱体结构的顶部、两侧、底部分别设置有混合雾化装置，每个混合雾化装置都设置有所述过饱和湿度检测仪、所述喷嘴。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述热处理机组利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃，包括：所述热处理机组以1-1.8米/秒速度输送所述钢轨，并利用所述混合雾化气体以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却之后，包括：检测所述钢轨的温度是否处于450-550℃。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至

450-550℃之后，包括：

利用横移台架将所述钢轨横移至返回辊道，输送至冷床。

7.一种用于钢轨的在线热处理系统，其特征在于，包括：

温度检测装置，用于检测钢轨温度是否满足预设温度范围；

热处理机组，用于在所述温度检测装置检测到所述钢轨温度满足所述预设温度范围之后，利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃；所述热处理机组包括串列式冷却装置，每个冷却装置包括混合雾化装置、过饱和湿度检测仪、喷嘴；

所述每个冷却装置的混合雾化装置将水和空气混合雾化后形成混合雾化气体，利用喷嘴将所述混合雾化气体喷射出所述混合雾化装置，使所述冷却装置内的空气达到过饱和，通过各自的过饱和湿度检测仪检测到所述每个冷却装置内的空气达到要求的饱和度后，所述钢轨以2-5℃/s冷却速度冷却至450-550℃。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述冷却装置为箱体结构，在所述箱体结构的顶部、两侧、底部分别设置有混合雾化装置，每个混合雾化装置都设置有所述过饱和湿度检测仪、所述喷嘴。

说明书

一种用于钢轨的在线热处理方法和在线热处理系统

技术领域

[0001] 本申请涉及冶金技术领域轧钢行业，尤其涉及一种用于钢轨的在线热处理方法和在线热处理系统。

背景技术

[0002] 高速、重载铁路在世界各国的兴起和发展，使列车的行驶速度和轴重都大幅提高。轴重的增加必然引起轮轨接触应力和轨头内部剪应力的增加，导致钢轨接触疲劳损伤增加，特别是曲线及大坡道地段钢轨的磨耗、剥离掉块、压溃、核伤等逐年增多。而我国铁路曲线弯道约占总线路的1/3，发展耐磨、抗疲劳热处理钢轨前景广阔，是我国钢轨发展的方向。

[0003] 目前，钢轨全长热处理分为离线和在线全长两种工艺，离线工艺能耗高、成本高，不推荐使用，而在线全长热处理工艺具有以下优势：

[0004] (1)节约能源。在线与离线热处理工艺相比，生产工序简化，周期短，利用钢轨轧后余热进行钢轨强化处理，可降低能耗和生产成本。

[0005] (2)提高钢轨使用寿命。在线热处理钢轨与普通钢轨相比，使用寿命至少提高一倍以上，大大减少钢轨的更换量，进而节约了人力物力，减少了对环境的影响。

[0006] (3)质量稳定可靠。在线热处理钢轨与离线以及普通钢轨相比，提高了其使用性能，增强了铁路运行的安全性。

[0007] 故而，目前的钢轨全场热处理主要利用在线热处理工艺例如水雾工艺进行处理。

[0008] 而水雾冷却的速率过高，不易控制，容易使钢轨产生有害组织。

发明内容

[0009] 本发明了提供了一种用于钢轨的在线热处理方法，以解决目前的水雾处理方法冷却速率过快，不易控制，易产生有害组织的问题。

[0010] 为解决上述技术问题，本发明提供了本发明公开了一种用于钢轨的在线热处理方法，包括：

[0011] 检测钢轨温度是否满足预设温度范围；

[0012] 若是，将所述钢轨输送至热处理机组，使所述热处理机组利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃。

[0013] 优选的，所述检测钢轨温度是否满足预设温度范围，包括：

[0014] 检测钢轨温度是否满足760-820℃。

[0015] 优选的，所述热处理机组包括串列式冷却装置，每个冷却装置包括混合雾化装置、过饱和湿度检测仪、喷嘴；

[0016] 所述将所述钢轨输送至热处理机组，使所述热处理机组利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃，包括：

[0017] 所述每个冷却装置的混合雾化装置将水和空气混合雾化后形成混合雾化气体，利用喷嘴将所述混合雾化气体喷射出所述混合雾化装置，使所述冷却装置内的空气达到过饱和，通过各自的过饱和湿度检测仪检测到所述每个冷却装置内的空气达到要求的饱和度后，使所述钢轨以2-5℃/s冷却速度冷却至450-550℃。

[0018] 优选的，所述冷却装置为箱体结构，在所述箱体结构的顶部、两侧、底部分别设置有混合雾化装置，每个混合雾化装置都设置有所述过饱和湿度检测仪、所述喷嘴。

[0019] 优选的，所述使所述热处理机组利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃，包括：

[0020] 所述热处理机组以1-1.8米/秒速度输送所述钢轨，并利用所述混合雾化气体以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃。

[0021] 优选的，所述以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却之后，包括：

[0022] 检测所述钢轨的温度是否处于450-550℃。

[0023] 优选的，所述以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃之后，包括：

[0024] 利用横移台架将所述钢轨横移至返回辊道，输送至冷床。

[0025] 本发明公开了一种用于钢轨的在线热处理系统，包括：

[0026] 温度检测装置，用于检测钢轨温度是否满足预设温度范围；

[0027] 热处理机组，用于在所述温度检测装置检测到所述钢轨温度满足所述预设温度范围之后，利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，以2-5°C/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃。

[0028] 优选的，所述热处理机组包括串列式冷却装置，每个冷却装置包括混合雾化装置、过饱和湿度检测仪、喷嘴；

[0029] 所述每个冷却装置的混合雾化装置将水和空气混合雾化后形成混合雾化气体，利用喷嘴将所述混合雾化气体喷射出所述混合雾化装置，使所述冷却装置内的空气达到过饱和，通过各自的过饱和湿度检测仪检测到所述每个冷却装置内的空气达到要求的饱和度后，所述钢轨以2-5℃/s冷却速度冷却至450-550℃。

[0030] 优选的，所述冷却装置为箱体结构，在所述箱体结构的顶部、两侧、底部分别设置有混合雾化装置，每个混合雾化装置都设置有所述过饱和湿度检测仪、所述喷嘴。

[0031] 通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

[0032] 本发明公开了一种用于钢轨的在线热处理方法，首先通过检测钢轨温度是否满足预设温度范围；若是，将所述钢轨输送至热处理机组，结合空气和水冷工艺的优点，采用在过饱和(水和空气的)混合雾化气体环境下的冷却工艺，使所述热处理机组利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，将冷却速率控制在以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃。冷却的速率低，进而不会造成由于冷却速度过快使钢轨生成有害物质，能够提高产品质量。

[0033] 进一步的，本发明采用的工艺只需要普通的设备对水雾进行混合，而不需要向现有技术中的水雾设备需要压缩空气以及空压机等等将水雾压缩形成高压强水雾，能够节水节电，节约生产成本，便于大面积实施和使用。

附图说明

[0034] 图1为本发明实施例中用于钢轨的在线热处理方法实施过程图；

[0035] 图2为本发明实施例中冷却装置的结构示意图；

[0036] 图3为本发明实施例中U71Mn钢质示意图；

[0037] 图4为本发明实施例中U75V钢质示意图。

具体实施方式

[0038] 为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

[0039] 本发明公开了一种用于钢轨的在线热处理方法，结合空气和水冷工艺的优点，采用在过饱和(水和空气的)混合雾化气体环境下的冷却工艺，将冷却速率控制在以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃。冷却的速率低，进而不会造成由于冷却速度过快使钢轨生成有害物质，能够提高产品质量，另外，本发明采用水和空气的混合物进行冷却，不需要进行压缩或者形成聚合物等等工艺，进而生产成本低廉，便于实施，能够大面积使用。

[0040] 参看图1，本发明的方法实施过程如下：

[0041] S11，检测钢轨温度是否满足预设温度范围。

[0042] 在具体的实施过程中，当热轧后的高温钢轨在通过冷床输送至热处理机组之前，会先检测钢轨温度是否满足760-820℃。若满足则送入热处理机组，若不满足则输送至其他。

[0043] S12，若钢轨温度满足预设温度范围，将所述钢轨输送至热处理机组，使所述热处理机组利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃。

[0044] 在具体的实施过程中，所述热处理机组包括串列式冷却装置，每个冷却装置包括混合雾化装置、过饱和湿度检测仪、喷嘴。

[0045] 更为具体地，参看图2，所述冷却装置为箱体结构，在所述箱体结构的顶部、两侧、底部分别设置有混合雾化装置1，每个混合雾化装置1都设置有所述过饱和湿度检测仪、所述喷嘴2。

[0046] 因此，所述每个冷却装置的混合雾化装置将水和空气混合雾化后形成混合雾化气体，利用喷嘴将所述混合雾化气体喷射出所述混合雾化装置，使所述冷却装置内的空气达到过饱和，通过各自的过饱和湿度检测仪检测到所述每个冷却装置内的空气达到要求的饱和度后，所述钢轨以2-5℃/s冷却速度冷却至450-550℃。

[0047] 在实际应用中，会综合考虑钢轨初始温度、热处理机组的速度、冷却时间等等影响因子，钢轨通过热处理机组冷却速度控制在2-5℃/s进行冷却，直到冷却至450-550℃。

[0048] 由于冷却装置的长度、冷却时间等等都是固定的，进而本发明可利用所述热处理机组以1-1.8米/秒速度输送所述钢轨，并利用所述混合雾化气体以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃。

[0049] 优选的，热处理机组的优选处理速度为：1米/秒或1.2米/秒或1.5米/秒。

[0050] 在实际应用中，在设置了热处理机组的速度、每个冷却装置的长度、冷却时间等等影响因子之后，实际上钢轨最后应当能够冷却至450-550℃。

[0051] 但是，为了进一步准确的确认钢轨的冷却温度，在所述以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却之后，还可以进一步检测所述钢轨的温度是否处于450-550℃。

[0052] 作为一种可选的实施例，在所述以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃之后，还会利用横移台架将所述钢轨横移至返回辊道，输送至冷床。

[0053] 基于同一发明构思，本发明还公开了一种用于钢轨的在线热处理系统，包括：

[0054] 温度检测装置，用于检测钢轨温度是否满足预设温度范围；

[0055] 热处理机组，用于在所述温度检测装置检测到所述钢轨温度满足所述预设温度范围之后，利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃。

[0056] 所述热处理机组包括串列式冷却装置，每个冷却装置包括混合雾化装置、过饱和湿度检测仪、喷嘴；

[0057] 更为具体地，所述冷却装置为箱体结构，在所述箱体结构的顶部、两侧、底部分别设置有混合雾化装置，每个混合雾化装置都设置有所述过饱和湿度检测仪、所述喷嘴。

[0058] 所述每个冷却装置的混合雾化装置将水和空气混合雾化后形成混合雾化气体，利用喷嘴将所述混合雾化气体喷射出装置，使所述冷却装置内的空气达到过饱和，通过各自的过饱和湿度检测仪检测到所述每个冷却装置内的空气达到要求的饱和度后，钢轨以2-5℃/s冷却速度冷却至450-550℃。

[0059] 由上述内容可知，本发明的实施原理，首先将水和空气混合雾化后，使箱体内空气过饱和，通过过饱和湿度检测仪检测箱体内空气达到要求过饱和度后，热态钢轨通过箱体进行冷却，形成相变，得到精细的金相组织。

[0060] 举例来说，经过本技术热处理后的钢轨性能：

[0061] U71Mn钢质参看表1，而具体的示意图参看图3。

[0062] 在图3中可以看出，第二行是获得产品测试指标，第三行为标准，从图中可以看出，通过该热处理方法，得到的产品，性能良好。

[0063]编号 踏面硬度(HB) 抗拉强度(MPa_) 延伸率
1 341,337,332,338,340 1175 12％
标准要求 320～380 ≥1080 ≥10％

[0064] 表1

[0065] U75V钢质参看表2，而具体的示意图参看图4。

[0066] 在图4中可以看出，第二行是获得产品测试指标，第三行为标准，从图中可以看出，通过该热处理方法，得到的产品，性能良好。

[0067]编号 踏面硬度(HB) 抗拉强度(MPa_) 延伸率
1 373,370,375,376,371 1233 13％
标准要求 340～400 ≥1180 ≥10％

[0068] 表2

[0069] 通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

[0070] 本发明公开了一种用于钢轨的在线热处理方法，首先通过检测钢轨温度是否满足预设温度范围；若是，将所述钢轨输送至热处理机组，结合空气和水冷工艺的优点，采用在过饱和(水和空气的)混合雾化气体环境下的冷却工艺，使所述热处理机组利用水和空气混合雾化之后形成的混合雾化气体，将冷却速率控制在以2-5℃/s冷却速度将所述钢轨冷却至450-550℃。冷却的速率低，进而不会造成由于冷却速度过快使钢轨生成有害物质，进而影响产品质量，另外，本发明采用水和空气的混合物进行冷却，不需要进行压缩或者形成聚合物等等工艺，进而生产成本低廉，便于实施，能够大面积使用。

[0071] 尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

[0072] 显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。