CN104561496A - 一种钢轨热处理用汽雾冷却实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢轨轧后热处理技术领域，具体是一种钢轨热处理用汽雾冷却实验装置。本发明喷嘴由轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴三部分组成，其中三个部位的喷嘴与钢轨表面的距离均能够调整，采用压力式喷嘴依靠其喷嘴内部的结构和压差产生喷雾效果，喷嘴孔径为0.5mm-2.5mm，喷射锥角约为70-90度，喷嘴内部结构由可调节螺母、外螺纹嘴体、喷头、球接头以及喷头护圈五部分组成，喷嘴的喷射角度可以通过球接头调节，调节不同的喷射角度；喷射高度在100-300mm间可调，最终实现钢轨的气雾淬火冷却，可广泛用于钢轨热处理冷却工艺参数的实验优化。

Description

一种钢轨热处理用汽雾冷却实验装置

技术领域

本发明涉及钢轨轧后热处理技术领域，具体是一种钢轨热处理用汽雾冷却实验装置。

背景技术

铁路高速、重载的迅速发展，使铁路钢轨失效日益严重，特别是曲线及大坡道地段钢轨的磨耗、剥离掉块、压溃、擦伤等逐年增多，超出了换轨能力，已危及行车安全。因此，提高钢轨性能延长使用寿命，已迫在眉睫。随着我国铁路运输向高速、高轴重、高车流密度、大运量方向发展，原有U74、U71Mn材质钢轨已不适应铁路运输发展的需要，急需高强钢轨，尤其是热处理钢轨的需求。与普通钢轨不同，钢轨热处理是目前提高其强韧性的最有效、最经济的途径，铺设使用实践表明：在弯道、道岔上使用热处理钢轨可比普轨寿命延长至少一倍以上。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢轨热处理用汽雾冷却装置，本装置能够实现各种规格钢轨的气雾均匀冷却，冷却能力强。

一种钢轨热处理用汽雾冷却实验装置，包括，进水箱，进水箱通过水路管道与轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴，轨头喷嘴置于钢轨对称轴中心线的上方，轨腰喷嘴置于轨腰两侧，即钢轨对称轴中心线的两侧，轨底喷嘴置于钢轨对称轴中心线的下方。

所述轨头喷嘴以钢轨对称轴线为中心形成互成40--70度角的对称布置。

所述轨头喷嘴、轨腰喷嘴及轨底喷嘴上喷嘴孔径为0.5mm-2.5mm，压力式空心圆锥喷射锥角为70-90度，喷射距离在50-300mm。

所述轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴、钢轨置于壳体内，壳体上设有水路管道进口及排水口，壳体底部采用底部辊道。

所述壳体长600mm--1200mm；宽400mm--350mm。

所述轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴分别安装喷水管上，喷水管与升降杆一端固定连接，升降杆另一端穿过壳体通过丝杠与电机连接，升降杆在电机带动下上、下移动，置于壳体处的升降杆上设有行程尺。

钢轨余热淬火工艺就是：利用钢轨的轧制余热直接喷射冷却介质或阶段性浸入冷却介质，实现轨头奥氏体--细片状珠光体的转变，获得了满意的性能，即余热强化，这种热处理工艺流程短，生产节奏快，能源消耗低，经济效益好，而且在线热处理钢轨的使用性能与离线热处理钢轨接近，是提高钢轨强度的重要手段，辊式淬火机作为钢轨热处理工序的一个关键设备发挥着重大作用，本实验装置采用轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴三组距离可调节式；压力式圆锥喷嘴依靠其内部的结构和压差产生喷雾效果，可为钢轨余热淬火优化工艺提供科学、可靠的模拟实验参数。

本发明的有益效果:

1、本发明冷却范围为60钢轨、60AT道岔钢轨的高度、宽度，可以实现对钢轨的均匀冷却。

本发明通过焊接技术加工成不相通的水通道和空气通道，在喷嘴出口处将带有一定压力的水和空气混合后，形成气雾从而实现对钢轨冷却。

本发明通过将喷嘴分布按照轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴分别沿钢轨长度方向每间隔800--120mm，以钢轨对称轴线为中心的冷却平面上布置6个喷嘴，共36个喷嘴，通喷嘴实现气雾冷却的均匀性，从而保证在整个冷却空间内所形成气雾的均匀性。

喷嘴由轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴等三部分组成，其中三个部位的喷嘴与钢轨表面的距离均能够调整，采用压力式喷嘴依靠其喷嘴内部的结构和压差产生喷雾效果，喷嘴孔径为0.5mm-2.5mm，喷射锥角约为70-90度，喷嘴内部结构由可调节螺母、外螺纹嘴体、喷头、球接头以及喷头护圈五部分组成，喷嘴的喷射角度可以通过球接头调节，调节不同的喷射角度；喷射高度在100-300mm间可调，最终实现钢轨的气雾淬火冷却，可广泛用于钢轨热处理冷却工艺参数的实验优化。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明喷嘴位置分布图。

具体实施方式：

一种钢轨热处理用汽雾冷却装置结构示意图如图1所示，喷嘴位置分布如图2所示：该冷却装置由气路和水路管道、壳体和气雾喷嘴组成冷却集管，即由进水管4、进气管15、均水管腔5和均气管腔15、喷嘴10组成，采用不锈钢管、焊管、角钢、橡胶管连接加工制造而成，就进水管路而言，进水箱1中的水经过过滤器2，由打压水泵3打到实验所需的压强后，经均水管腔5，通过液体电磁阀6，进入电动流量调节球阀7，把流量调到试验所需流量，经过涡轮流量计8和水压表9，显示出水流和压强，进入喷嘴10，喷射到钢轨11上，从壳体底部流入集水箱19，最终再由潜水泵20抽到下水道中。在这个过程中，打压水泵3主要给水流打压，使压强达到实验所需值，液体电磁阀6控制开闭，电动流量调节球阀7控制流量大小，涡轮流量计8显示每时每刻的流量大小，水压表9显示水流压强，集水箱19储存废水，潜水泵20把废水抽入下水道。

就进气管路而言，空气经过空压机12和气压表13后达到实验所需压强，经均气管腔15，再由空气调压阀17调到所需压强，由压力变送器16显示，再经过气体电磁阀18进入喷嘴10，喷射10到钢轨11上。空压机12给空气打压，空气调压阀17调节气体压强，气体电磁阀18控制开闭。

所述壳体包括：挡板21、上盖板23、侧板24、底部辊道形成侧端开口的钢轨气雾冷却空间，底部辊道的开口端处安装有入口导板22。所述壳体长600mm--1200mm；宽400mm--350mm。

所述喷嘴10由轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴组，喷嘴内部结构由可调节螺母、外螺纹嘴体、喷头、球接头以及喷头护圈五部分组成，喷嘴的喷射角度可以通过球接头调节，调节不同的喷射角度；所述轨头喷嘴以钢轨对称轴线为中心形成互成40--70度角的对称布置三组，轨头喷嘴上方接有进水管和进气管，轨腰喷嘴以钢轨对称轴线为中心左右对称布置二组；轨底喷嘴在辊道下方布置一组；轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴分别沿钢轨长度方向每间隔800--1200mm设置，即钢轨对称轴线为中心的冷却平面上共布置6个喷嘴。

所述喷水嘴采用压力式喷嘴依靠其喷嘴内部的结构和压差产生喷雾效果。喷嘴孔径为0.5mm-2.5mm，压力式空心圆锥喷射锥角约为70-90度，接触面是面状的，且有空隙的；轨头喷嘴喷、轨腰喷嘴、轨底喷嘴射程在50-300mm间。所述轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴分别安装喷水管路上，喷水管路与升降杆一端固定连接，升降杆另一端穿过上盖通过丝杠与电机连接，升降杆在电机带动下上、下移动，置于壳体外的升降杆上设有行程尺，通过调整升降杆高度，达到调整喷嘴10的目的。

本发明实现对钢轨气雾冷却的过程：冷却时，冷却水通过进水管4流入均水管腔5，然后通过管路流入空气雾化空心喷嘴10，形成水柱；压缩空气通过进气管14流入均气管腔15，然后通过管路流入空气雾化空心喷嘴10，冷却水和压缩空气在喷嘴10相遇形成气雾对钢轨11进行气雾冷却。

本发明通过调整喷嘴头部空间大小，调整空气雾化空心喷嘴的喷射角度，形成接触面呈面状的，且有空隙的，从而保证气雾稳定、均匀。

本发明仪表与管道、管道与均水（气）空腔均采用相应的密封技术，进水管道和进气管道在各自的通道互不干扰，最终保证整个冷却装置在高温工作环境下的平直、不变形。

Claims (6)

1.一种钢轨热处理用汽雾冷却实验装置，包括，进水箱，其特性在于，进水箱通过水路管道与轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴，轨头喷嘴置于钢轨对称轴中心线的上方，轨腰喷嘴置于轨腰两侧，即钢轨对称轴中心线的两侧，轨底喷嘴置于钢轨对称轴中心线的下方。

2.根据权利要求1所述的一种钢轨热处理用汽雾冷却实验装置，其特性在于，所述轨头喷嘴以钢轨对称轴线为中心形成互成40--70度角的对称布置。

3.根据权利要求1或2所述的一种钢轨热处理用汽雾冷却实验装置，其特性在于，轨头喷嘴、轨腰喷嘴及轨底喷嘴上喷嘴孔径为0.5mm-2.5mm，压力式空心圆锥喷射锥角为70-90度，喷射距离在50-300mm。

4.根据权利要求3所述的一种钢轨热处理用汽雾冷却实验装置，其特性在于，所述轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴、钢轨置于壳体内，壳体上设有水路管道进口及排水口，壳体底部设有辊道。

5.根据权利要求4所述的一种钢轨热处理用汽雾冷却实验装置，其特性在于，壳体长600mm--1200mm；宽400mm--350mm。

6.根据权利要求1所述的钢轨用汽雾冷却装置，其特征在于，所述轨头喷嘴、轨腰喷嘴、轨底喷嘴分别安装喷水管上，喷水管与升降杆一端固定连接，升降杆另一端穿过壳体通过丝杠与电机连接，升降杆在电机带动下上、下移动，置于壳体处的升降杆上设有行程尺。