CN112191794A - 一种钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，是将钢轨在电感应加热炉内进行两次加热，将第一次加热后的钢轨在模锻压力机上的四工位模具内依次进行一、二、三、四工位四工步连续锻压，将第二次加热后的钢轨在四工位模具内进行三、四工位两工步连续锻压，最终实现压型段全长整体模锻成型。本发明在消除压型段分段锻压缺陷的同时，实现压型段全长整体模锻成型，能够提高跟端锻造生产效率和质量，缩短生产周期，降低制造成本和用户使用成本。

Description

一种钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法

技术领域

本发明涉及一种成型方法，具体涉及一种钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法。

背景技术

国内常规铁路道岔尖轨采用60AT2、60AT1或50AT1钢轨制造。其跟端（压型段长度450mm）经热模锻成型为60kg/m、75kg/m或50kg/m标准钢轨后与导轨对焊以实现线路无缝化，但现场更换尖轨时存在热影响区消除不够彻底，存在焊缝位置不居中，焊接接头受力状况差的问题。

高速铁路道岔尖轨采用60AT2钢轨制造，其跟端经热模锻成型为60kg/m标准钢轨后与导轨对焊以实现线路无缝化（如图1）。

由于尖轨在使用中转换频率高，磨耗快，属于道岔易损部件；在更换时，须采用火焰切割的方法将原尖轨与后段导轨分离，并切除导轨上的焊缝热影响区后方能重新焊接（如图2）。

目前更换尖轨时主要有：（1）切除原尖轨50mm热影响区，采用与尖轨相同长度的配件，通过宽焊缝与后段导轨焊连（如图3）；此方案宽焊缝施焊难度大，焊缝位置不居中，焊接接头受力状况差，且成本较高，约为普通铝热焊的2倍。（2）切除50mm热影响区，采用加长50mm的尖轨配件（压型成型段长度500mm），焊缝位置较原设计偏移50mm后普通铝热焊连接（如图4），是目前普遍采用的方案，此方案也存在焊缝位置不居中，焊接接头受力状况差的问题。另外，前述方案（1）和（2）均存在热影响区消除不够彻底，且只能满足一次更换的施焊要求（第二次更换时需将压型成型段长度增加至大于900mm）。

原AT钢轨跟端加长型尖轨采用分段锻压方法（如图6），该方法加热火次多（4火次）、工步多（共需十一工步）、生产效率低、且段与段之间易出现错台或不平顺缺陷，质量不稳定。

鉴于此，在中国专利201010239382.5中公开了一种AT钢轨跟端的锻压方法，其采用将AT钢轨在电感应加热炉内加热至1160～1250℃后在AT钢轨用压力机上一火锻压成型。该方法虽然可以提高AT钢轨跟端生产效率，但钢轨一般始锻温度不超过1160℃，否则易出现过热或过烧缺陷。

在另一中国专利201020274371.6中提到一种AT钢轨跟端锻压成型模具，其采用三工位成型模具和一工位切边模具。该方法虽然能够提高AT钢轨跟端成型质量，但上下模板为分设结构，或在两台压力机上分别实现，模具的整体性和工步的连续性不强。

综合上述，在消除压型段分段锻压缺陷的同时，实现压型段全长整体模锻成型以及一、二、三、四工步连续生产，提高跟端锻造生产效率，缩短生产周期，降低制造成本和用户使用成本是本发明要解决的问题。

发明内容

针对上述背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种构思合理，在消除压型段分段锻压缺陷的同时，实现压型段全长整体模锻成型以及四工步连续生产，能够提高跟端锻造生产效率，缩短生产周期，降低制造成本和用户使用成本的钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法。

本发明的技术方案如下：

上述的钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，是将钢轨在电感应加热炉内进行两次加热，将第一次加热后的钢轨在模锻压力机上的四工位模具内依次进行一、二、三、四工位四工步连续锻压，将第二次加热后的钢轨在四工位模具内进行三、四工位两工步连续锻压，最终实现压型段全长整体模锻成型。

所述钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其中，所述热锻成型方法，具体包括如下步骤：（1）将钢轨尖轨跟端在加热炉中进行一火次加热；（2）将上述步骤（1）加热后的钢轨在模锻压力机上的四工位模具内，依次进行四工步连续锻压；（3）将上述步骤（2）中去除飞边后的钢轨再在加热炉中进行二火次加热；（4）再将步骤（3）加热后的钢轨在四工位模具内进行三、四工位两工步连续锻压。

所述钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其中：所述步骤（1）将钢轨尖轨跟端根据压型需要的加热长度，在中频感应加热炉中进行一火次加热并加热至1100℃～1160℃，加热速度100℃/min～200℃/min。

所述钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其中：所述步骤（2）是将上述步骤（1）加热后的钢轨依次放在5000t～10000t模锻压力机上的四工位模具内依次进行四工步连续锻压，从一工位进去的始锻温度为1100℃～1160℃，从四工位出来的终锻温度为850℃～900℃。

所述钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其中：所述步骤（2）钢轨依次进行四工步连续锻压过程中，在一工位向二工位变工位时，钢轨是从一工位向上升起，纵向退出，顺时针旋转90°或逆时针旋转270°，水平位移至二工位外侧，纵向穿入二工位展宽轨底；在二工位向三工位变工位时，钢轨从二工位纵向退出，同时四工位模具水平位移至压力机中心，钢轨在逆时针旋转90°或顺时针旋转270°后，水平位移至三工位外侧，纵向移至三工位终锻成型；在三工位向四工位变工位时，钢轨向上升起，水平位移至四工位模具正上方，去除飞边。

所述钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其中：所述步骤（3）是将所述步骤（2）中去除飞边后的钢轨在中频感应加热炉中进行二火次加热，二火次加热至1100℃～1160℃，加热速度100℃/min～200℃/min。

所述钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其中：所述步骤（4）钢轨在四工位模具内进行三、四工位两工步连续锻压时，从三工位进去的始锻温度为1100℃～1160℃，从四工位出来的终锻温度900℃～1000℃。

所述钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其中：所述四工位模具由四个工位组成且每个工位采用上、下分模结构构成，四个工位的上模共用一个上模板，四个工位的下模共用一个下模板；一工位侧的下模板的垫板外侧设置有一个液压装置，能使整套四工位模具相对压力机上下工作台进行左右移动，以便让三工位处于压力机压力正中心，三工位为压力需求最大的工位；一工位为压薄轨腰、增高轨高，二工位为展宽轨底，三工位终锻成型，四工位为去除飞边；四个工位连续布置，且一火次加热使用一、二、三、四工位，二火次重复加热使用三、四工位；三工位的分模面处设有飞边槽。

有益效果：

本发明针对现有AT钢轨跟端加长型尖轨锻造方法的弊端，采用一种60AT2、60AT1或50AT1钢轨，在电感应加热炉内加热至1100℃～1160℃，并在四工位成型模具中经两火次尖轨压型段全长整体模锻成型，采用整体通长模锻，能够提高产品外观质量，四工位模具采用上下分模结构，四个工位的上模共用一个上模板，四个工位的下模共用一个下模板，四个工位连续布置，在消除压型段分段锻压缺陷的同时，能实现压型段全长整体模锻成型以及四工步连续生产，提高跟端锻造生产效率，缩短生产周期，降低制造成本和用户使用成本。

本发明AT钢轨跟端加长型（压型段长度大于900mm）尖轨热锻成型方法生产的尖轨能够完全消除背景技术中所述缺陷，采用本发明钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法生产的AT钢轨跟端加长型尖轨已上道使用。

附图说明

图1为钢轨跟端加长型尖轨示意图。

图2为现场更换钢轨跟端加长型尖轨的第一方案示意图。

图3为现场更换钢轨跟端加长型尖轨的第二方案示意图。

图4为60AT2-60kg/m钢轨跟端加长型尖轨示意图。

图5为四工位热锻成型工步主示意图。

图6为四工位热锻成型工步俯视图。

具体实施方式

本发明钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，是将钢轨在电感应加热炉内进行两次加热，将第一次加热后的钢轨在模锻压力机上的四工位模具内依次进行一、二、三、四工位四工步连续锻压，将第二次加热后的钢轨在四工位模具内进行三、四工位两工步连续锻压，最终实现压型段全长整体模锻成型。

本发明钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其具体包括如下步骤：

（1）将钢轨尖轨跟端根据压型需要的加热长度（本实施例中是选择钢轨尖轨跟端1300mm～1500mm长作为加热长度），在中频感应加热炉中进行一火次加热并加热至1100℃～1160℃，加热速度100℃/min～200℃/min；

（2）将上述步骤（1）加热后的钢轨依次放在5000t～10000t模锻压力机上的四工位模具内进行四工步连续锻压，从一工位进去的始锻温度为1100℃～1160℃，从四工位出来的终锻温度为850℃～900℃；其中，在一工位向二工位变工位时，钢轨是从一工位向上升起，纵向退出，顺时针旋转90°或逆时针旋转270°，水平位移至二工位外侧，纵向穿入二工位展宽轨底；在二工位向三工位变工位时，钢轨从二工位纵向退出，同时四工位模具水平位移至压力机中心，钢轨在逆时针旋转90°或顺时针旋转270°后，水平位移至三工位外侧，纵向移至三工位终锻成型；在三工位向四工位变工位时，钢轨向上升起，水平位移至四工位模具正上方，去除飞边；

（3）将上述步骤（2）中去除飞边后的钢轨再在中频感应加热炉中进行二火次加热，二火次加热至1100℃～1160℃，加热速度100℃/min～200℃/min；

（4）再将步骤（3）将加热后的钢轨依次置于三、四工位模具内进行两工步连续锻压，从三工位进去的始锻温度为1100℃～1160℃，从四工位出来的终锻温度900℃～1000℃。

四工位模具由四个工位组成且每个工位采用上、下分模结构构成，四个工位的上模共用一个上模板，四个工位的下模共用一个下模板；其中，一工位侧的下模板的垫板外侧设置有一个液压装置，能使整套四工位模具相对压力机上下工作台进行左右移动，以便让三工位处于压力机压力正中心，三工位是压力需求最大的工位。如图5和图6所示，一工位为压薄轨腰和增高轨高，二工位为展宽轨底，三工位终锻成型，四工位为去除飞边；四个工位连续布置，且一火次加热使用一、二、三、四工位，二火次重复加热使用三、四工位；三工位的分模面处设有飞边槽。

利用本发明四工位模锻成型方法获得的加长型尖轨，适用于各种轨型，如50AT1-50kg/m、60AT1-60 kg/m、60AT2-60kg/m、60AT1-75kg/m、60TY-60E1、60E1A1-60E1、54E1A1-54E1、49E1A1-BS90A、54E1A1-BS100A、54E1A1-115RE、60E1A4-60E1、54AT1-54E1、54AT1-BS10A等尖轨跟端压型。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

本发明实施例1的钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其具体包括如下步骤：

（1.1）将60AT2钢轨尖轨跟端1450mm长在中频感应加热炉中进行一火次加热并加热至1140℃，加热速度200℃/min；（仿形加热炉可以达到200℃/min；通用加热炉加热速度一般为120℃/min，本实施例采用的是仿形加热炉）；

（1.2）将上述步骤（1.1）加热后的钢轨依次放在5000t模锻压力机上的四工位模具内进行四工步连续锻压，从一工位进去的始锻温度为1140℃，从四工位出来的终锻温度为880℃；其中，在一工位向二工位变工位时，钢轨是从一工位向上升起，纵向退出，逆时针旋转270°，水平位移至二工位外侧，纵向穿入二工位展宽轨底；在二工位向三工位变工位时，钢轨从二工位纵向退出，同时整套四工位模具在其液压装置的自动控制下水平位移至压力机中心，钢轨在顺时针旋转270°后，水平位移至三工位外侧，纵向移至三工位终锻成型；在三工位向四工位变工位时，钢轨向上升起，水平位移至四工位模具正上方，去除飞边；

（1.3）将上述步骤（1.2）中去除飞边后的钢轨再在中频感应加热炉中进行二火次加热至1140℃，加热速度200℃/min；

（1.4）再将上述步骤（1.3）加热后的钢轨依次置于三、四工位模具内进行两工步连续锻压，从三工位进去的始锻温度为1140℃，从四工位出来的终锻温度960℃；

本发明实施例1的产品表面脱碳层厚度较小，外观质量好，但因仿形加热炉炉腔相对通用加热炉炉腔较小，锻造长度越长，经锻造变形后的钢轨二次加热时进入仿形加热炉就越困难。

实施例2

本发明实施例2的钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其具体包括如下步骤：

（2.1）将60AT1钢轨尖轨跟端1450mm长在中频感应加热炉中进行一火次加热并加热至1150℃，加热速度120℃/min；（本实施例采用的是通用加热炉）；

（2.2）将上述步骤（2.1）加热后的钢轨依次放在5000t模锻压力机上的四工位模具内进行四工步连续锻压，从一工位进去的始锻温度为1150℃，从四工位出来的终锻温度为900℃；其他同实施例1；

（2.3）将上述步骤（2.2）中去除飞边后的钢轨再在中频感应加热炉中进行二火次加热至1150℃，加热速度120℃/min；

（2.4）再将上述步骤（2.3）加热后的钢轨依次置于三、四工位模具内进行两工步连续锻压，从三工位进去的始锻温度为1150℃，从四工位出来的终锻温度1000℃；

本发明实施例2的产品表面脱碳层厚度相对实施例1较大，始锻温度越高，加热速度越慢，氧化皮层和表面脱碳层就越厚，由于通用加热炉对锻造长度限制较小，二次加热时进入加热炉却相对容易。

实施例3

本发明实施例3的钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其具体包括如下步骤：

（3.1）将50AT1钢轨尖轨跟端1450mm长在中频感应加热炉中进行一火次加热并加热至1130℃，加热速度200℃/min；（本实施例采用的是仿形加热炉）；

（3.2）将上述步骤（3.1）加热后的钢轨依次放在5000t模锻压力机上的四工位模具内进行四工步连续锻压，从一工位进去的始锻温度为1130℃，从四工位出来的终锻温度为860℃；其他同实施例1；

（3.3）将上述步骤（3.2）中去除飞边后的钢轨再在中频感应加热炉中进行二火次加热至1130℃，加热速度200℃/min；

（3.4）再将步骤（3.3）加热后的钢轨依次置于三、四工位模具内进行两工步连续锻压，从三工位进去的始锻温度为1130℃，从四工位出来的终锻温度920℃。

本发明实施例3的产品表面脱碳层厚度相对实施例2较小，始锻温度越底，加热速度越快，氧化皮层和表面脱碳层越小，外观质量就越好。

本发明构思合理，在消除压型段分段锻压缺陷的同时，实现压型段全长整体模锻成型以及四工步连续生产，能够提高跟端锻造生产效率，缩短生产周期，降低制造成本和用户使用成本。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实现。所述技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何修改或改进，均在本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其特征在于，是将钢轨在电感应加热炉内进行两次加热，将第一次加热后的钢轨在模锻压力机上的四工位模具内依次进行一、二、三、四工位四工步连续锻压，将第二次加热后的钢轨在四工位模具内进行三、四工位两工步连续锻压，最终实现压型段全长整体模锻成型。

2.如权利要求1所述的钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其特征在于，所述热锻成型方法，具体包括如下步骤：

（1）将钢轨尖轨跟端在加热炉中进行一火次加热；

（2）将上述步骤（1）加热后的钢轨在模锻压力机上的四工位模具内，依次进行四工步连续锻压；

（3）将上述步骤（2）中去除飞边后的钢轨再在加热炉中进行二火次加热；

（4）再将步骤（3）加热后的钢轨在四工位模具内进行三、四工位两工步连续锻压。

3.如权利要求2所述的钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其特征在于：所述步骤（1）将钢轨尖轨跟端根据压型需要的加热长度，在中频感应加热炉中进行一火次加热并加热至1100℃～1160℃，加热速度100℃/min～200℃/min。

4.如权利要求2所述的钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其特征在于：所述步骤（2）是将上述步骤（1）加热后的钢轨依次放在5000t～10000t模锻压力机上的四工位模具内依次进行四工步连续锻压，从一工位进去的始锻温度为1100℃～1160℃，从四工位出来的终锻温度为850℃～900℃。

5.如权利要求4所述的钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其特征在于：所述步骤（2）钢轨依次进行四工步连续锻压过程中，在一工位向二工位变工位时，钢轨是从一工位向上升起，纵向退出，顺时针旋转90°或逆时针旋转270°，水平位移至二工位外侧，纵向穿入二工位展宽轨底；在二工位向三工位变工位时，钢轨从二工位纵向退出，同时四工位模具水平位移至压力机中心，钢轨在逆时针旋转90°或顺时针旋转270°后，水平位移至三工位外侧，纵向移至三工位终锻成型；在三工位向四工位变工位时，钢轨向上升起，水平位移至四工位模具正上方，去除飞边。

6.如权利要求2所述的钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其特征在于：所述步骤（3）是将所述步骤（2）中去除飞边后的钢轨在中频感应加热炉中进行二火次加热，二火次加热至1100℃～1160℃，加热速度100℃/min～200℃/min。

7.如权利要求2所述的钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其特征在于：所述步骤（4）钢轨在四工位模具内进行三、四工位两工步连续锻压时，从三工位进去的始锻温度为1100℃～1160℃，从四工位出来的终锻温度900℃～1000℃。

8.如权利要求1或2所述的钢轨跟端加长型尖轨热锻成型方法，其特征在于：所述四工位模具由四个工位组成且每个工位采用上、下分模结构构成，四个工位的上模共用一个上模板，四个工位的下模共用一个下模板；

一工位侧的下模板的垫板外侧设置有一个液压装置，能使整套四工位模具相对压力机上下工作台进行左右移动，以便让三工位处于压力机压力正中心，三工位为压力需求最大的工位；

一工位为压薄轨腰、增高轨高，二工位为展宽轨底，三工位终锻成型，四工位为去除飞边；四个工位连续布置，且一火次加热使用一、二、三、四工位，二火次重复加热使用三、四工位；三工位的分模面处设有飞边槽。

Images