CN102899464B - 予混式钢轨的喷雾冷却淬火系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属热处理领域，针对钢轨在线余热淬火和离线全长淬火处理，是予混式钢轨的喷雾冷却淬火系统。它是对喷风冷却淬火设备进行的改进，其特征是：在喷风冷却淬火设备的进风管道上设置若干组雾化加湿喷咀，雾化加湿喷咀通过螺栓和法兰与进风管道连接并密封；雾化的水雾经管道由雾化加湿喷咀喷入进风管道中，与进风管道中的压缩空气混合后，再由进风管道的喷风口将含有水雾的压缩空气喷吹到钢轨上。这种予混式钢轨的喷雾冷却淬火系统具有钢轨喷风冷却淬火和喷雾冷却淬火的优点而克服了它们的缺点，能确保钢轨的淬火质量，而且噪音小，能耗少，处理成本较低。它可以用于钢轨离线淬火，特别适合钢轨在线欠速淬火。
Description
技术领域
本发明涉及金属热处理领域，针对钢轨在线余热淬火和离线全长淬火处理，是予混式钢轨的喷雾冷却淬火系统。
背景技术
在铁路上采用经过热处理的钢轨，其使用寿命比普通热钢轨提高1~3倍，这对高速重载铁路建设尤为重要。目前，按照对钢轨进行热处理时的介质，它主要分为“喷风冷却”和“喷雾冷却”两种工艺，前者是淬火时向钢轨头部喷吹0.1~0.5Mpa的压缩空气；后者是通过气水雾化喷咀向钢轨轨头喷吹雾化的气水混合物。“喷雾冷却”淬火的优点是冷却速度调节范围大（1~15℃/s）,运行成本低，但在工作中，喷咀容易堵塞，冷却不均匀导致轨头易出现异常组织（贝氏体或马氏体），使钢轨报废。所以，近几年逐渐被“喷风冷却”所代替。“喷风冷却”淬火工艺特别适用于一些微合金化和低合金钢钢轨的热处理，质量能得到保证。但它冷却较弱，调节范围小（1~5℃/s），不适合标准碳素钢轨淬火，尤其用于钢轨在线淬火时，噪音大，耗能大，处理成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种予混式钢轨的喷雾冷却淬火系统，通过把予加湿的空气作为冷却介质，实现对钢轨的淬火处理。
本发明的技术方案是予混式钢轨的喷雾冷却淬火系统，它是对喷风冷却淬火设备进行的改进，其特征是：在喷风冷却淬火设备的进风管道上设置若干组雾化加湿喷咀，每组雾化加湿喷咀通过螺栓和法兰与进风管道连接并密封；雾化的水雾经管道由雾化加湿喷咀喷入进风管道中，与进风管道中的压缩空气混合后，再由进风管道的喷风口将含有水雾的压缩空气喷吹到钢轨上。
所述的进风管道是喷风冷却淬火设备的进风总管或每条进风支管，即每组雾化加湿喷咀设置在进风总管或进风支管处。
所述的雾化加湿喷咀是单介质离心雾化喷咀或气水混合雾化喷咀，雾化粒度小于100μm。
所述的每组雾化加湿喷咀的安装方式有两种；第一种是将若干雾化加湿喷咀集中在一点构成一组，对进风管道内喷入雾化的水雾；第二种是在进风管道的内壁上均匀设置二至六个雾化加湿喷咀构成一组，对进风管道内均匀喷入雾化的水雾。
所述的雾化加湿喷咀的水量调节方式有两种；第一种是通过开、关雾化加湿喷咀来分级控制单位时间内加入到压缩空气的水量；第二种是通过改变雾化加湿喷咀的水压或风压实现在1至2倍的范围内连续调节压缩空气的水量。
所述的喷风口有六个，分别是轨头踏面上方一个、轨头侧面各一个、轨腰侧面各一个以及轨底下方一个，其中在轨头踏面上方的喷风口应高出进风管道内壁10至50mm。
所述的进风管道中设置有排水管和阀门，排水管和阀门的位置在雾化加湿喷咀与喷风口之间的进风管道的最低点。
本发明的特点是具有钢轨喷风冷却淬火和喷雾冷却淬火的优点而克服了它们的缺点，能确保钢轨的淬火质量，而且噪音小，能耗少，处理成本较低。它可以用于钢轨离线淬火，特别适合钢轨在线欠速淬火。
附图说明
下面将结合实施例对本发明作进一步的说明：
图1是一组雾化加湿喷咀设置在进风总管的设计原理图;
图2是一组雾化加湿喷咀设置在进风支管的设计原理图；
图3是三组雾化加湿喷咀设置在进风支管的设计原理图；
图4是集中设置雾化加湿喷咀的结构示意图；
图5是四组雾化加湿喷咀设置在进风支管的设计原理图；
图6是分散设置雾化加湿喷咀的结构示意图；
图7是钢轨淬火处理示意图；
图8是轨头处喷风咀结构示意图。
图中：1、雾化加湿喷咀；2、进风管道；3、喷风口；4、轨头；5、轨头踏面；6、轨腰；7、轨底。
具体实施方式
实施例1
予混式钢轨的喷雾冷却淬火系统，它是对喷风冷却淬火设备进行的改进。
原有喷风冷却淬火设备是直接将压缩空气由进风管道2通过进风管道2末端的喷风口3对钢轨进行喷风冷却。原有喷风冷却淬火设备的喷风口3有六个，位置分别在轨头踏面5上方、轨头4的两侧、轨腰6的两侧和轨底7的下方。
其改进方式是在喷风冷却淬火设备的进风管道2上设置若干组雾化加湿喷咀1。
如图1所示，进风管道2选择进风总管，雾化加湿喷咀1是单介质离心雾化喷咀，4个雾化加湿喷咀1集中在一点构成一组，并通过螺栓和法兰与进风总管连接并密封。
雾化的水雾经管道由雾化加湿喷咀1喷入进风总管中，与进风总管中的压缩空气混合后，再由进风总管经过各处进风支管，最后由喷风口3将含有水雾的压缩空气喷吹到钢轨上。
实施例2
本实施例与实施例1的结构基本相同，不同的是进风管道2选择进风支管，雾化加湿喷咀1数量为以组。
如图2所示，雾化加湿喷咀1是单介质离心雾化喷咀，4个雾化加湿喷咀1集中在一点构成一组，并通过螺栓和法兰与进风支管连接并密封。
雾化的水雾经管道由雾化加湿喷咀1喷入进风支管中，与进风支管中的压缩空气混合后，再由各处进风支管最后连接的喷风口3将含有水雾的压缩空气喷吹到钢轨上。
实施例3
本实施例与实施例1的结构基本相同，不同的是进风管道2选择进风支管，雾化加湿喷咀1数量为三组。
如图3所示，三组雾化加湿喷咀1的位置分别在轨头4处的进风支管、轨腰6处的进风支管和轨底7处的进风支管。
如图4所示，如图雾化加湿喷咀1是单介质离心雾化喷咀，集中在一点构成一组，并通过螺栓和法兰与进风支管连接并密封，每组并通过螺栓和法兰与进风支管连接并密封。
雾化的水雾经管道由雾化加湿喷咀1喷入三处进风支管中，与进风支管中的压缩空气混合后，再由各处进风支管最后连接的喷风口3将含有水雾的压缩空气喷吹到钢轨上。
实施例4
本实施例与实施例1的结构基本相同，不同的是进风管道2选择进风支管，雾化加湿喷咀1数量为四组。
如图5所示，四组雾化加湿喷咀1的位置分别设置在轨头踏面5处的进风支管、轨头4两侧处的进风支管、轨腰6处的进风支管和轨底7处的进风支管。
如图6所示，雾化加湿喷咀1是气水混合雾化喷咀，每组雾化加湿喷咀1采用分散布置的结构，即在进风支管的内壁上均匀设置六个雾化加湿喷咀1，六个雾化加湿喷咀1构成一组，对进风支管内均匀喷入雾化的水雾。
采用多个雾化加湿喷咀1设置为一组是为了扩大空气中含水量的调节范围，以满足不同钢种钢轨的淬火要求。可以通过关闭单个或多个雾化加湿喷咀1来实现来分级控制单位时间内加入到压缩空气的水量。
水量的控制还可以通过改变雾化加湿喷咀1的水压或风压，这种方法可以实现在1至2倍的范围内连续调节压缩空气的水量。
如图7所示，雾化的水雾经管道由雾化加湿喷咀1喷入四处进风支管中，与进风支管中的压缩空气混合后，再由各处进风支管最后连接的喷风口3将含有水雾的压缩空气喷吹到钢轨上。
含水雾的压缩空气最终被喷吹在钢轨的六个方面，分别是轨头踏面5的上方、轨头4的两侧、轨腰6的两侧和轨底7的下方，实现对轨头4的淬火处理，同时对轨腰6和轨底7的冷却减少了钢轨的形变。
如图8所示，为了确保空气中没有大滴水落在钢轨上，影响淬火质量，在进风支管中设置有排水管和阀门，排水管和阀门的位置在雾化加湿喷咀1与喷风口3之间的进风支管的最低点。
这种予混式钢轨的喷雾冷却淬火系统具有钢轨喷风冷却淬火和喷雾冷却淬火的优点，同时克服了它们的缺点，能确保钢轨的淬火质量，而且噪音小，能耗少，处理成本较低。它可以用于钢轨离线淬火，特别适合钢轨在线欠速淬火。
Claims (3)
1.予混式钢轨的喷雾冷却淬火系统，它是对喷风冷却淬火设备进行的改进，其特征是：在喷风冷却淬火设备的进风管道（2）上设置若干组雾化加湿喷咀（1），每组雾化加湿喷咀（1）通过螺栓和法兰与进风管道（2）连接并密封；雾化的水雾经管道由雾化加湿喷咀（1）喷入进风管道（2）中，与进风管道（2）中的压缩空气混合后，再由进风管道（2）的喷风口（3）将含有水雾的压缩空气喷吹到钢轨上；所述的进风管道（2）是喷风冷却淬火设备的进风总管或进风支管，即每组雾化加湿喷咀（1）设置在进风总管或进风支管处；所述的喷风口（3）有六个，分别是轨头踏面上方一个、轨头侧面各一个、轨腰侧面各一个以及轨底下方一个，其中在轨头踏面上方的喷风口（3）应高出进风管道（2）内壁10至50mm；所述的进风管道（2）中设置有排水管和阀门，排水管和阀门的位置在雾化加湿喷咀（1）与喷风口（3）之间的进风管道（2）的最低点；所述的雾化加湿喷咀（1）是单介质离心雾化喷咀或气水混合雾化喷咀，雾化粒度小于100μm。
2.根据权利要求1中所述的予混式钢轨的喷雾冷却淬火系统，其特征是：所述的每组雾化加湿喷咀（1）的安装方式有两种；第一种是将若干雾化加湿喷咀（1）集中在一点构成一组，对进风管道（2）内喷入雾化的水雾；第二种是在进风管道（2）的内壁上均匀设置二至六个雾化加湿喷咀（1）构成一组，对进风管道（2）内均匀喷入雾化的水雾。
3.根据权利要求1中所述的予混式钢轨的喷雾冷却淬火系统，其特征是：所述的雾化加湿喷咀（1）的水量调节方式有两种；第一种是通过开、关雾化加湿喷咀（1）来分级控制单位时间内加入到压缩空气的水量；第二种是通过改变雾化加湿喷咀（1）的水压或风压实现在1至2倍的范围内连续调节压缩空气的水量。
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