CN101319481B - 超长道岔尖轨的淬火工艺及其专用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超长道岔尖轨的淬火工艺及其专用装置，所述工艺包括先加热尖轨的轨底再加热轨头或者同时加热尖轨的轨头和轨底，然后冷却轨头完成淬火。所述装置，增加了轨底加热感应器或整体加热感应器或火焰加热器。本发明的尖轨淬火工艺不但加热尖轨的轨头，而且对尖轨的轨底也进行加热，解决了尖轨淬火过程中以及淬火冷却以后的变形问题，不但实现了对超长道岔尖轨进行淬火的问题，而且由于大幅度减少了尖轨淬火后冷却到室温时的变形量，若用来对长度小于18米的尖轨进行淬火，也可使尖轨矫直的难度和工作量大幅降低，同时也避免了由于尖轨矫直断裂所带来的损失。
Description
技术领域
本发明涉及淬火工艺，特别涉及一种超长道岔尖轨的淬火工艺及其专用装置。
背景技术
道岔尖轨是铁路道岔不可缺少的一部分，起到引导火车在两股铁路线间转换的作用。由于尖轨所受的作用力很大，尖轨的轨头极易磨损，所以所有的尖轨在安装使用之前必须进行淬火以提高其耐磨性。目前，在火车提速、客运专线和高速铁路快速发展的大背景下，要求线路上使用的道岔尖轨长度越来越长，远远长于18米，甚至可以超过40米。但是目前对尖轨进行淬火的设备和工艺只能针对长度低于18米左右的尖轨进行淬火，除了小车长度上的限制以外，最大的问题是尖轨淬火过程中的变形问题。
参见图1，所示为现有的最先进的尖轨淬火工艺，淬火中尖轨的走行通过小车的移动来实现。尖轨的轨头先经历轨头加热感应器的加热达到合适的奥氏体化温度，然后加热的尖轨轨头依次通过喷风冷却器和喷雾冷却器冷却，完成显微组织从奥氏体组织到珠光体组织的转变，得到细化的珠光体组织，达到强化尖轨轨头的目的。
参见图2，所示为尖轨在淬火过程中的形状，由于仅仅对尖轨的轨头进行加热和冷却来实现淬火，尖轨在淬火的过程中由于轨头受热伸长导致尖轨整体呈现出“n”形(即轨头比轨底长的变形)。随着尖轨长度的增加，尖轨在淬火过程中的变形也增大。参见图2，支撑油缸安装在走行小车上，随着尖轨淬火过程的变形情况，油缸可以上下移动以托住尖轨轨底，防止尖轨的侧翻。但是在尖轨的变形太大的情况下，由于油缸的行程有限，将难以实现对尖轨轨底的支撑作用，所以对超长的尖轨，采用目前的工艺就无法实现淬火。而且，超长的尖轨变形过大则难以直立，极易发生侧翻。所以目前的尖轨淬火工艺无法实现对大于18米的超长道岔尖轨的淬火。
参见图3，所示为尖轨淬火冷却到室温以后的形状，由于尖轨淬火仅加热轨头，轨头的加热膨胀变形受到轨腰和轨底的限制，所以冷却收缩后由于尖轨轨头的温度降低导致尖轨出现反向变形，全长呈现出“u”形(即轨底比轨头长的变形)，而且变形经常是非常大，因而导致尖轨矫直的工作量非常大并且工作难度增加，不但影响尖轨与钢轨的密贴，而且经常在矫直的过程中由于尖轨的断裂导致尖轨的报废。由于矫直是尖轨组装到道岔上之前的最后一道工序，所以损失非常大。
因而对于客运专线和高速铁路上所采用的新型超长道岔尖轨(长度大于18米)，要进行淬火，按目前的生产工艺变形太大，超出目前机械设备设计的控制范围，而且容易侧翻，因而采用目前的尖轨淬火工艺和设备难以实现，因此必须寻找新的突破，实现超长道岔尖轨的淬火以满足铁路现代化建设的需要。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种超长道岔尖轨的淬火工艺及其专用装置，能够大幅度地减少了尖轨淬火过程中的变形，同时大幅度地减少了尖轨淬火以后冷却到室温时的变形，实现了对超长道岔尖轨进行淬火的问题。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：
本发明一种超长道岔尖轨的淬火工艺，按照如下步骤进行，
步骤A 加热尖轨的轨底
小车走行带动尖轨通过尖轨的轨底加热感应器，使尖轨的轨底温度被加热到500-700℃；
步骤B 加热尖轨的轨头
小车的继续走行带动尖轨通过轨头加热感应器，使尖轨的轨头加热到奥氏体化温度，温度范围在900-1050℃之间；
步骤C 冷却尖轨的轨头
小车的继续走行带动尖轨通过喷风冷却器，喷风冷却器喷射的压缩空气使尖轨的轨头冷却，使轨头冷却至550℃以下，完成从奥氏体组织到珠光体组织的转变，然后尖轨通过喷雾冷却器，喷射的雾气进一步冷却尖轨的轨头，喷雾冷却的目的是调整尖轨的变形，并不参与尖轨的组织转变。该方案还包括如下步骤：当在尖轨淬火过程中呈现轨头比轨底长的变形(例如呈n形)，通过增大轨底加热感应器的功率提高加热尖轨轨底的温度，若呈现轨底比轨头长的变形(例如呈u形)，通过减小轨底加热感应器的功率来降低加热尖轨轨底的温度；当尖轨冷却时，若呈现轨底比轨头长的变形，加大喷雾的流量，若呈现轨头比轨底长的变形，减少喷雾的流量。
所述的超长道岔尖轨的淬火工艺的专用装置，包括轨头加热感应器、喷风冷却器、喷雾冷却器、支撑油缸及小车，所述轨头加热感应器的前下方增加了轨底加热感应器，轨底加热感应器还可以是火焰加热器或含轨底加热的整体加热感应器。当在尖轨淬火过程中呈现轨头比轨底长的变形时增大所述轨底加热感应器的功率，若呈现轨底比轨头长的变形时减小所述轨底加热感应器的功率。当尖轨冷却时若呈现轨底比轨头长的变形加大所述喷雾冷却器的喷雾流量，若呈现轨头比轨底长的变形减少所述喷雾冷却器的喷雾流量。
所述轨底加热感应器包括两个并联的平板感应器，平板感应器由方形紫铜管缠绕而成，方形紫铜管外面包覆绝缘材料和涂刷绝缘漆，并安装有聚磁用的硅钢片。
本发明另一种超长道岔尖轨的淬火工艺，按照如下步骤进行，
步骤E 同时加热尖轨的轨底和轨头
把尖轨的轨底加热感应器安装在轨头加热感应器的正下方，小车走行带动尖轨通过尖轨的轨头和轨底加热感应器，使尖轨的轨底温度被加热到500-700℃，使尖轨的轨头加热到奥氏体化温度，温度范围在900-1050℃之间；
步骤F 冷却尖轨的轨头
小车的继续走行带动尖轨通过喷风冷却器，喷风冷却器喷射的压缩空气使尖轨的轨头冷却，使轨头冷却至550℃以下，完成从奥氏体组织到珠光体组织的转变，然后尖轨通过喷雾冷却器，喷射的雾气进一步冷却尖轨的轨头，喷雾冷却的目的是调整尖轨的变形，并不参与尖轨的组织转变。还包括如下步骤：当在尖轨淬火过程中呈现轨头比轨底长的变形，通过增大轨底加热感应器的功率来提高加热尖轨轨底的温度，若呈现轨底比轨头长的变形，通过减小轨底加热感应器的功率来降低加热尖轨轨底的温度；当尖轨冷却时，若呈现轨底比轨头长的变形，加大喷雾的流量，若呈现轨头比轨底长的变形，减少喷雾的流量。
所述的另一种超长道岔尖轨的淬火工艺的专用装置，包括轨头加热感应器、喷风冷却器、喷雾冷却器、支撑油缸及小车，所述轨头加热感应器的正下方增加了轨底加热感应器，轨底加热感应器还可以是火焰加热器。当在尖轨淬火过程中呈现轨头比轨底长的变形时增大所述轨底加热感应器的功率，若呈现轨底比轨头长的变形时减小所述轨底加热感应器的功率。当尖轨冷却时若呈现轨底比轨头长的变形加大所述喷雾冷却器的喷雾流量，若呈现轨头比轨底长的变形减少所述喷雾冷却器的喷雾流量。
所述轨底加热感应器包括两个并联的平板感应器，平板感应器由方形紫铜管缠绕而成，方形紫铜管外面包覆绝缘材料和涂刷绝缘漆，并安装有聚磁用的硅钢片。
本发明的有益效果是：相比现有技术，本发明采用了轨底加热器，在尖轨淬火的过程中，不但加热尖轨轨头，而且对尖轨的轨底也进行加热，因而大幅度地减少了尖轨淬火过程中的变形，同时大幅度地减少了尖轨淬火以后冷却到室温时的变形，解决了尖轨淬火过程中以及淬火以后的变形问题，不但实现了对超长道岔尖轨进行淬火的问题，而且由于大幅度减少了尖轨淬火后的变形量，使尖轨的矫直工作量和难度大幅度降低，避免了由于尖轨矫直断裂带来的损失。
附图说明
图1是现有技术的淬火工艺及装置的示意图；
图2是现有技术尖轨淬火过程中的形状示意图；
图3是现有技术尖轨淬火冷却到室温后的形状示意图；
图4是本发明所述工艺的专用装置的示意图；
图5是图4中所述轨底加热感应器的俯视5a及侧视5b示意图；
图6是本发明所述整体加热感应器的示意图。
图中：1轨头加热感应器、2喷风冷却器、3喷雾冷却器、4支撑油缸、5小车、6轨底加热感应器、7尖轨、8硅钢片、9整体加热感应器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明所述道岔尖轨的淬火专用装置，如图4所示，包括轨头加热感应器1、喷风冷却器2、喷雾冷却器3、支撑油缸4、小车5及轨底加热器。轨底加热器可以是轨底加热感应器6还可以是火焰加热器或含轨底加热的整体加热感应器9(参见图6)，本例中采用轨底加热感应器6。其中，轨头加热感应器1、喷风冷却器2、喷雾冷却器3设置在尖轨的上方，支撑油缸4、小车5及轨底加热感应器6设置在尖轨的下方，支撑油缸4与小车5相连。
如图5a及图5b所示，所述轨底加热感应器6是由两个平板感应器并联组成，平板感应器采用方形紫铜管缠绕后，外包覆绝缘材料和绝缘漆，并装有硅钢片8。图5a及图5b虚线下部为与淬火变压器的连接部分。轨底加热感应器6在尖轨淬火时安装于尖轨的轨底下，在尖轨的淬火过程中与尖轨的轨底保持固定的距离。
实施例2
与本发明实施例1所述专用装置相配的的一种超长道岔尖轨的淬火工艺，参见图4，在进行尖轨淬火时，不但加热尖轨的轨头实现尖轨的淬火，而且对尖轨的轨底也进行加热，以解决尖轨的变形问题。
如图4所示，所述的轨底加热感应器6设置于所述轨头加热感应器1的前下方，具体按照下述步骤进行，
步骤A 加热尖轨的轨底
随着小车的走行带着尖轨移动，尖轨先经过轨底加热感应器的加热，轨底温度达到500-700℃。
步骤B 加热尖轨的轨头
然后经过轨头加热感应器的加热，使尖轨的轨头温度达到900-1050℃，完成奥氏体组织的转变。
步骤C 冷却尖轨的轨头
然后轨头先经历喷风冷却器的喷风冷却，使轨头冷却至550℃以下，使轨头完成从奥氏体到珠光体组织的转变，喷风冷却器的喷风压力在0.2-0.3MPa之间。然后尖轨的轨头经喷雾冷却器的喷雾进一步冷却，喷雾器的风压在0.1-0.2MPa之间，水流量在50-100L/h之间，最后尖轨整体在空气中自然冷却完成淬火的过程。
实施例3
本发明所述的另一种超长道岔尖轨的淬火工艺，与实施例2不同之处在于：将步骤A及B替换成步骤E，同时加热尖轨的轨底和轨头，即把所述的轨底加热感应器6设置于所述轨头加热感应器1的正下方，其他相同部分本例不在赘述。
实施例3所述的一种超长道岔尖轨的淬火工艺的专用装置基本采用与实施例1相同的装置，区别在于：将所述的轨底加热器放置于所述轨头加热感应器1的正下方。
采用本发明实施例2-3所述的尖轨淬火工艺以后，在尖轨的淬火过程中，由于尖轨的轨头、轨底都加热所以轨头轨底都受热伸长，所以避免了仅仅加热尖轨轨头导致的尖轨淬火过程中和冷却以后的变形。在进行淬火工艺参数设置时，如果尖轨淬火过程中仍呈现“n”型变形，则增大轨底加热感应器的电源功率，提高尖轨轨底的温度，若呈现“u”型变形，则减小轨底加热感应器的电源功率，这样就能保证尖轨热处理过程中呈现平直的状态。而尖轨经过喷风喷雾冷却完成淬火以后冷却到室温时的形状，若呈现“u”形，则加大喷雾的水流量，若呈现“n”型，则减少喷雾的水量，就可以保证冷却到室温以后尖轨依然能保持平直的形状。利用本发明进行的尖轨全长淬火试验表明，整根尖轨在整个淬火的过程中几乎保持平直，因而实现大于18米甚至超过40米的超长道岔尖轨进行全长淬火都没有问题。而且，尖轨在淬火后冷却到室温时，也呈现出比较平直的状态，大幅度地减少了随后尖轨矫直的难度和工作量，因而也避免了由于矫直导致尖轨断裂带来的损失。
本发明不但可以实现对长度大于18米的超长道岔尖轨的淬火，而且对目前长度低于18米的尖轨进行淬火，也可大幅降低尖轨矫直的难度和工作量，避免矫直尖轨断裂带来的损失。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种超长道岔尖轨的淬火工艺，其特征在于：按照如下步骤进行，
步骤A 加热尖轨的轨底
小车走行带动尖轨通过尖轨的轨底加热感应器，使尖轨的轨底温度被加热到500-700℃；
步骤B加热尖轨的轨头
小车的继续走行带动尖轨通过轨头加热感应器，使尖轨的轨头加热到奥氏体化温度，温度范围在900-1050℃之间；
步骤C冷却尖轨的轨头
小车的继续走行带动尖轨通过喷风冷却器，喷风冷却器喷射的压缩空气使尖轨的轨头冷却，使轨头冷却至550℃以下，完成从奥氏体组织到珠光体组织的转变，然后尖轨通过喷雾冷却器，喷射的雾气进一步冷却尖轨的轨头，喷雾冷却的目的是调整尖轨的变形，并不参与尖轨的组织转变；
其中，还包括如下步骤：当在尖轨淬火过程中呈现轨头比轨底长的变形，通过增大轨底加热感应器的功率来提高加热尖轨轨底的温度，若呈现轨底比轨头长的变形，通过减小轨底加热感应器的功率来降低加热尖轨轨底的温度；和
当尖轨冷却时，若呈现轨底比轨头长的变形，加大喷雾的流量，若呈现轨头比轨底长的变形，减少喷雾的流量。
2.根据权利要求1所述的超长道岔尖轨的淬火工艺的专用装置，包括轨头加热感应器、喷风冷却器、喷雾冷却器、支撑油缸及小车，其特征在于，所述轨头加热感应器的前下方增加了轨底加热感应器，轨底加热感应器还可以是火焰加热器或含轨底加热的整体加热感应器，且其中，当在尖轨淬火过程中呈现轨头比轨底长的变形时增大所述轨底加热感应器的功率，若呈现轨底比轨头长的变形时减小所述轨底加热感应器的功率，其中，当尖轨冷却时若呈现轨底比轨头长的变形加大所述喷雾冷却器的喷雾流量，若呈现轨头比轨底长的变形减少所述喷雾冷却器的喷雾流量。
3.根据权利要求2所述的专用装置，其特征在于：所述轨底加热感应器包括两个并联的平板感应器，平板感应器由方形紫铜管缠绕而成，方形紫铜管外面包覆绝缘材料和涂刷绝缘漆，并安装有聚磁用的硅钢片。
4.一种超长道岔尖轨的淬火工艺，其特征在于：按照如下步骤进行，
步骤E同时加热尖轨的轨底和轨头
把尖轨的轨底加热感应器安装在轨头加热感应器的正下方，小车走行带动尖轨通过尖轨的轨头和轨底加热感应器，使尖轨的轨底温度被加热到500-700℃，同时使尖轨的轨头加热到奥氏体化温度，温度范围在900-1050℃之间；
步骤F冷却尖轨的轨头
小车的继续走行带动尖轨通过喷风冷却器，喷风冷却器喷射的压缩空气使尖轨的轨头冷却，使轨头冷却至550℃以下，完成从奥氏体组织到珠光体组织的转变，然后尖轨通过喷雾冷却器，喷射的雾气进一步冷却尖轨的轨头，喷雾冷却的目的是调整尖轨的变形，并不参与尖轨的组织转变；
其中，还包括如下步骤：当在尖轨淬火过程中呈现轨头比轨底长的变形，通过增大轨底加热感应器的功率来提高加热尖轨轨底的温度，若呈现轨底比轨头长的变形，通过减小轨底加热感应器的功率来降低加热尖轨轨底的温度；和
当尖轨冷却时，若呈现轨底比轨头长的变形，加大喷雾的流量，若呈现轨头比轨底长的变形，减少喷雾的流量。
5.根据权利要求4所述的超长道岔尖轨的淬火工艺的专用装置，包括轨头加热感应器、喷风冷却器、喷雾冷却器、支撑油缸及小车，其特征在于，所述轨头加热感应器的正下方增加了轨底加热感应器，轨底加热感应器还可以是火焰加热器，且其中，当在尖轨淬火过程中呈现轨头比轨底长的变形时增大所述轨底加热感应器的功率，若呈现轨底比轨头长的变形时减小所述轨底加热感应器的功率，其中，当尖轨冷却时若呈现轨底比轨头长的变形加大所述喷雾冷却器的喷雾流量，若呈现轨头比轨底长的变形减少所述喷雾冷却器的喷雾流量。
6.根据权利要求5所述的专用装置，其特征在于：所述轨底加热感应器包括两个并联的平板感应器，平板感应器由方形紫铜管缠绕而成，方形紫铜管外面包覆绝缘材料和涂刷绝缘漆，并安装有聚磁用的硅钢片。
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