CN109517957B - 珠光体钢轨生产处理方法及其升降抬钢移钢机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开涉及金属热处理技术领域，尤其涉及一种珠光体钢轨生产处理方法及其升降抬钢移钢机，包括如下步骤：a、将轧制后的珠光体钢轨放置在升降抬钢移钢机上；b、在珠光体钢轨输送过程中，升降抬钢移钢机对珠光体钢轨施加作用力，使珠光体钢轨在水平面上实现S型弯曲变形或者圆弧弯曲变形；c、珠光体钢轨输送至热处理机组入口处；d、将珠光体钢轨送入热处理机组中，热处理机组中设置有冷却装置，冷却装置对珠光体钢轨加速冷却。弯曲变形能够提高钢轨强度和韧性，并通过冷却装置对珠光体钢轨施加加速冷却介质，提高钢轨的综合性能，降低珠光体钢轨接触疲劳伤损的出现几率，提高钢轨的整体服役寿命。

Description

珠光体钢轨生产处理方法及其升降抬钢移钢机
技术领域
本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及一种珠光体钢轨生产处理方法及其升降抬钢移钢机。
背景技术
目前我国铁路正处于高速发展阶段，高速客运专用铁路、客货混运铁路、重载货运专用铁路均在进行快速、大规模的建设，对钢轨的需求量越来越大。
珠光体钢轨具有较好的力学性能和接触疲劳耐性，具有较高的服役寿命，越来越多地被使用。珠光体钢轨的生产工艺为：首先通过转炉冶炼、LF精炼，再通过RH真空处理，经连铸获得钢坯，最后对钢坯进行轧制和热处理。目前，对轧制后的珠光体钢轨采用空冷方式进行冷却，冷却速率不均匀，钢轨性能较差，且容易产生较大的残余应力，同时影响钢轨平直度，提高了接触疲劳伤损的出现几率，影响钢轨的整体性能，降低钢轨的整体服役寿命。
发明内容
为克服现有钢轨热处理过程中所存在的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能提高珠光体钢轨综合性能的生产处理方法及其升降抬钢移钢机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：珠光体钢轨生产处理方法，包括如下步骤：
a、将轧制后的珠光体钢轨放置在升降抬钢移钢机上，通过升降抬钢移钢机对珠光体钢轨进行输送；
b、在珠光体钢轨输送过程中，升降抬钢移钢机对珠光体钢轨施加作用力，使珠光体钢轨在输送至热处理机组入口处时，珠光体钢轨在水平面上实现S型弯曲变形或者圆弧弯曲变形；
c、珠光体钢轨输送至热处理机组入口处；
d、将珠光体钢轨送入热处理机组中，热处理机组中设置有冷却装置，冷却装置对珠光体钢轨施加加速冷却介质，使珠光体钢轨温度降至400-500℃，珠光体钢轨温度降至400-500℃后停止施加加速冷却介质，珠光体钢轨通过空气冷却至室温。
进一步的是，在步骤b中，珠光体钢轨弯曲变形前的温度在840-1000℃之间，珠光体钢轨弯曲变形后的温度在700-900℃之间。
进一步的是，在步骤d中，采用冷却装置对珠光体钢轨的轨头踏面、轨头两侧、轨头轨腰连接处和轨底中心的一处或者多处施加加速冷却介质。
进一步的是，在步骤d中，冷却装置对珠光体钢轨施加加速冷却介质时，珠光体钢轨的冷却速度在1-5℃/s之间。
进一步的是，冷却介质为压缩空气、水雾或者压缩空气与水雾的混合物。
对珠光体钢轨生产处理的升降抬钢移钢机，包括至少三组抬移装置，所有抬移装置间隔设置在珠光体钢轨的输送线路上，抬移装置包括顶升机构、移送机构；
顶升机构包括导轨梁、第一升降摇臂、第二升降摇臂、液压油缸、第一固定底座、第二固定底座、第一转轴、第二转轴、摇臂，第一升降摇臂的上端与导轨梁的一侧铰接连接，第一升降摇臂的下端与第一转轴相连接，第二升降摇臂的上端与导轨梁的另一侧铰接连接，第二升降摇臂的下端与第二转轴相连接，导轨梁、第一升降摇臂、第二升降摇臂构成的平行四边形机构，第一转轴转动设置在第一固定底座上，第二转轴转动设置在第二固定底座上，摇臂的一端与第一转轴相连接，摇臂的另一端与液压油缸的活塞杆端部铰接连接，液压油缸的底部与第一固定底座铰接连接；
移送机构包括导轨、行走小车、电机、传动链、钢轨固定件，导轨设置在导轨梁上，行走小车匹配设置在导轨上，电机设置在导轨梁的一侧，传动链在电机作用下，能够使行走小车沿导轨往复运动，钢轨固定件铰接设置在行走小车上。
进一步的是，还包括连接杆，所有抬移装置的第一固定底座连接在一起。
进一步的是，还包括可编程控制器，所有抬移装置的电机、液压油缸通过信号数据线与可编程控制器相连接。
进一步的是，每个抬移装置的行走小车的行程起点、行程终点出设置有接近开关，行走小车上设置有接近开关感应板，接近开关感应板通过信号数据线与可编程控制器相连接。
进一步的是，导轨梁始终保持水平。
本发明的有益效果是：在通过升降抬钢移钢机输送珠光体钢轨过程中，升降抬钢移钢机对珠光体钢轨施加作用力，使珠光体钢轨在输送至热处理机组入口处时，珠光体钢轨在水平面上实现S型弯曲变形或者圆弧弯曲变形，保证珠光体钢轨力学性能不降低的基础上降低钢轨的内部残余应力，提高钢轨的综合性能和服役寿命；在进行热处理时，通过冷却装置对珠光体钢轨施加加速冷却介质，使珠光体钢轨快速将温度降至400-500℃，能够细化钢轨珠光体片层间距，进一步提高钢轨的强度和韧性。可见，本发明能够提高珠光体钢轨的综合性能，降低珠光体钢轨接触疲劳伤损的出现几率，提高钢轨的整体服役寿命，同时，升降抬钢移钢机结构简单，动作可靠，方便使用，利于推广。
附图说明
图1是升降抬钢移钢机俯视结构示意图；
图2是抬移装置的结构示意图；
图中标记为，抬移装置1、连接杆10、导轨梁11、第一升降摇臂12、第二升降摇臂13、液压油缸14、第一固定底座15、第二固定底座16、第一转轴17、第二转轴18、摇臂19、导轨21、行走小车22、电机23、传动链24、钢轨固定件25、接近开关26、接近开关感应板27。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明所提供的珠光体钢轨生产处理方法，包括如下步骤：
a、将轧制后的珠光体钢轨放置在升降抬钢移钢机上，通过升降抬钢移钢机对珠光体钢轨进行输送；
b、在珠光体钢轨输送过程中，升降抬钢移钢机对珠光体钢轨施加作用力，使珠光体钢轨在输送至热处理机组入口处时，珠光体钢轨在水平面上实现S型弯曲变形或者圆弧弯曲变形；
c、珠光体钢轨输送至热处理机组入口处；
d、将珠光体钢轨送入热处理机组中，热处理机组中设置有冷却装置，冷却装置对珠光体钢轨施加加速冷却介质，使珠光体钢轨温度降至400-500℃，珠光体钢轨温度降至400-500℃后停止施加加速冷却介质，珠光体钢轨通过空气冷却至室温。
按重量百分比计，珠光体钢轨的成分为：C：0.70-0.86％，Si：0.10-1.00％，Mn：0.10-1.20％，P≤0.030％，S≤0.030％，V：0.01-0.15％，Cr：0.01-1.00％，余量为Fe和杂质。珠光体钢轨全断面由片状珠光体组织和铁素体组织构成，以重量百分比计，片状珠光体组织的含量为99.0-99.5％，铁素体组织的含量为0.5-1.0％。
在步骤a中，珠光体钢轨是通过转炉冶炼、LF精炼，再通过RH真空处理，经连铸获得钢坯，最后对钢坯进行轧制而获得的。升降抬钢移钢机包括至少三个抬移装置1，珠光体钢轨放置在抬移装置1上，通过抬移装置1的钢轨固定件25紧固。
在步骤b中，升降抬钢移钢机至少三组抬移装置1，所有抬移装置1间隔设置在珠光体钢轨的输送线路上，每个抬移装置1上均设置有一个行走小车22，轧制后的珠光体钢轨放置在行走小车22上，再通过钢轨固定件25紧固，控制行走小车22水平位移的运行速度，使行走小车22不再同一直线上运行，从而使珠光体钢轨在水平面上实现S型弯曲变形或者圆弧弯曲变形，实现珠光体钢轨的弯曲变形。为了进一步提高珠光体钢轨的综合性能，在珠光体钢轨输送过程中，通过控制行走小车22水平位移的运行速度，对输送至热处理机组入口处的珠光体钢轨温度进行控制，通过大量实践和试验得出，刚放置在升降抬钢移钢机上珠光体钢轨的温度在840-1000℃之间，各个小车的水平位移的运行速度在0.01-3m/min之间，珠光体钢轨的冷却速度在0.05-1.5℃/s之间。为了再进一步提高珠光体钢轨的综合性能，珠光体钢轨弯曲变形前的温度在840-1000℃之间，珠光体钢轨弯曲变形后的温度在700-900℃之间，也即是珠光体钢轨送入热处理机组中的温度在700-900℃之间，珠光体钢轨在进行热处理开始时，温度控制在700-900℃之间，使珠光体钢轨的开冷温度基本相同，降低珠光体钢轨之间的力学性能波动，提高珠光体钢轨的性能一致性。
在步骤d中，采用冷却装置对珠光体钢轨的轨头踏面、轨头两侧、轨头轨腰连接处和轨底中心的一处或者多处施加加速冷却介质，冷却介质为压缩空气、水雾或者压缩空气与水雾的混合物，珠光体钢轨的冷却速度在1-5℃/s之间。
对上述的珠光体钢轨生产处理方法的升降抬钢移钢机，如图1、图2所示，包括至少三组抬移装置1，所有抬移装置1间隔设置在珠光体钢轨的输送线路上，抬移装置1包括顶升机构、移送机构；
顶升机构包括导轨梁11、第一升降摇臂12、第二升降摇臂13、液压油缸14、第一固定底座15、第二固定底座16、第一转轴17、第二转轴18、摇臂19，第一升降摇臂12的上端与导轨梁11的一侧铰接连接，第一升降摇臂12的下端与第一转轴17相连接，第二升降摇臂13的上端与导轨梁11的另一侧铰接连接，第二升降摇臂13的下端与第二转轴18相连接，导轨梁11、第一升降摇臂12、第二升降摇臂13构成的平行四边形机构，第一转轴17转动设置在第一固定底座15上，第二转轴18转动设置在第二固定底座16上，摇臂19的一端与第一转轴17相连接，摇臂19的另一端与液压油缸14的活塞杆端部铰接连接，液压油缸14的底部与第一固定底座15铰接连接；
移送机构包括导轨21、行走小车22、电机23、传动链24、钢轨固定件25，导轨21设置在导轨梁11上，导轨21的起点就是轧制后的珠光体钢轨放置在升降抬钢移钢机位置，导轨21的终点就是热处理机组入口处，行走小车22匹配设置在导轨21上，电机23设置在导轨梁11的一侧，传动链24在电机23作用下，能够使行走小车22沿导轨21往复运动，钢轨固定件25铰接设置在行走小车22上。
行走小车22的运行是相对独立的，使用时，将轧制后的珠光体钢轨放置在行走小车22上，再通过钢轨固定件25紧固，通过液压油缸14的活塞杆的推出和收缩，带动第一升降摇臂12、摇臂19绕第一转轴17旋转，第二升降摇臂13绕第二转轴18旋转，从而使导轨梁11、行走小车22上下运动，带动珠光体钢轨上下运动，行走小车22在电机23的正反转实现沿导轨21往复运动，带动珠光体钢轨输送至热处理机组入口处。同时，通过控制行走小车22的运行速度，使行走小车22不在同一直线上运行，使珠光体钢轨在水平面上实现S型弯曲变形或者圆弧弯曲变形，实现珠光体钢轨的弯曲变形。可见，该升降抬钢移钢机结构简单，动作可靠，方便使用。
具体的，为了提高整个升降抬钢移钢机的整体性，提高其强度，还设置连接杆10，所有抬移装置1的第一固定底座15连接在一起。
为了便于使用，提高自动化水平，还设置有可编程控制器，所有抬移装置1的电机23、液压油缸14通过信号数据线与可编程控制器相连接。电机23、液压油缸14通过可编程控制器自动控制。同时每个抬移装置1的行走小车22的行程起点、行程终点出设置有接近开关26，行走小车22上设置有接近开关感应板27，接近开关感应板27通过信号数据线与可编程控制器相连接。
为了防止放置在行走小车22上的珠光体钢轨在输送中出现偏移，导轨梁11始终保持水平。
通过大量实践和试验中得出，采用本发明生产处理方法生产出的珠光体钢轨，珠光体钢轨的力学性能为：抗拉强度大于1000MPa，延伸率大于10.5％，平均踏面硬度大于351HB。
综上所述，在通过升降抬钢移钢机输送珠光体钢轨过程中，升降抬钢移钢机对珠光体钢轨施加作用力，使珠光体钢轨在输送至热处理机组入口处时，珠光体钢轨在水平面上实现S型弯曲变形或者圆弧弯曲变形，保证珠光体钢轨在力学性能不降低的基础上降低钢轨的内部残余应力，提高钢轨的综合性能和服役寿命；在进行热处理时，并通过冷却装置对珠光体钢轨施加踏面中心、轨头两侧和轨底中心加速冷却介质，轨头和轨底温度迅速降低，导致轨腰部位的热量迅速向两端传导，使珠光体钢轨快速将温度降至400-500℃，能够细化钢轨的珠光体片层间距，进一步提高钢轨的强度和韧性。可见，本发明能够提高珠光体钢轨的综合性能，降低珠光体钢轨接触疲劳伤损的出现几率，提高钢轨的整体服役寿命，同时，升降抬钢移钢机结构简单，动作可靠，方便使用，利于推广。

Claims (5)

1.珠光体钢轨生产处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将轧制后的珠光体钢轨放置在升降抬钢移钢机上，通过升降抬钢移钢机对珠光体钢轨进行输送；
b、在珠光体钢轨输送过程中，升降抬钢移钢机对珠光体钢轨施加作用力，使珠光体钢轨在输送至热处理机组入口处时，珠光体钢轨在水平面上实现S型弯曲变形或者圆弧弯曲变形；
c、珠光体钢轨输送至热处理机组入口处；
d、将珠光体钢轨送入热处理机组中，热处理机组中设置有冷却装置，冷却装置对珠光体钢轨施加加速冷却介质，使珠光体钢轨温度降至400-500℃，珠光体钢轨温度降至400-500℃后停止施加加速冷却介质，珠光体钢轨通过空气冷却至室温。
2.如权利要求1所述的珠光体钢轨在线处理方法，其特征在于：在步骤b中，珠光体钢轨弯曲变形前的温度在840-1000℃之间，珠光体钢轨弯曲变形后的温度在700-900℃之间。
3.如权利要求1所述的珠光体钢轨生产处理方法，其特征在于：在步骤d中，采用冷却装置对珠光体钢轨的轨头踏面、轨头两侧、轨头轨腰连接处和轨底中心的一处或者多处施加加速冷却介质。
4.如权利要求1所述的珠光体钢轨生产处理方法，其特征在于：在步骤d中，冷却装置对珠光体钢轨施加加速冷却介质时，珠光体钢轨的冷却速度在1-5℃/s之间。
5.如权利要求4所述的珠光体钢轨生产处理方法，其特征在于：冷却介质为压缩空气、水雾或者压缩空气与水雾的混合物。
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