CN115488481A - 减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法。所述方法包括：对钢轨进行闪光焊接；利用淬火装置对焊接后钢轨的接头处进行淬火；其中，闪光焊接过程包括以下阶段：闪平阶段、预热阶段、加速烧化阶段、顶锻阶段、锻造阶段以及后热保压阶段；在所述闪平阶段，位移极限为4.0mm～6.0mm，相位控制参数为700‰～810‰，闪光电流设定为8.0kA～11.0kA；在所述顶锻阶段，快速顶锻时间极限为0.2s～0.5s，快速顶锻位移极限为18.0mm～22.0mm，快速顶锻相位控制参数为270‰～295‰，预设快速顶锻控制阀值为2.1mm/s～2.8mm/s。本发明能够减小过共析钢轨接头球化退火区宽度，提高钢轨接头质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法。
背景技术
现有研究表明，钢轨焊接接头伤损在国内外重载线路伤损总数中占有很大的比重，是铁路线路关注的焦点。为满足重载钢轨耐磨损、耐剥离及耐疲劳性能的提升，目前广泛使用的珠光体型钢轨的性能主要是通过添加合金元素以及利用在线热处理工艺两种手段，来优化其显微组织，如控制珠光体团大小、降低珠光体片层间距等，可使共析珠光体型钢轨获得硬度为370HB、抗拉强度为1280MPa的极限力学性能，这一力学性能虽然满足大部分重载线路需求，但并不能满足目前超大载重量、行车密度高且小半径线路的需求。要使得钢轨力学性能进一步提高，需降低等温温度火提升冷却速度，这容易使马氏体和贝氏体等一场组织出现，钢轨硬度虽然得以提高，但脆性大幅增加，极易发生断裂，严重危害行车安全。经过多年研究，技术人员采用通过增加基体中渗碳体片厚度和渗碳体密度来提升钢轨的硬度与耐磨性，即提高碳含量以获得更高的硬度。一般而言，钢中碳含量超过0.77％且基体组织中渗碳体的比例超过12％时的钢统称为过共析钢。但在钢轨生产领域，通常将碳含量超过0.90％的钢轨称之为过共析钢轨。
在钢轨焊接接头的上道服役过程中，钢轨接头的结合强度决定了钢轨接头是否容易发生疲劳或脆性断裂；钢轨接头的纵断面硬度决定了接头不同微区的平顺性。在钢轨焊接领域，不同国家及地区对钢轨接头的性能评估方法均有详细规定。国际上主流的钢轨闪光焊接标准主要有中国铁道行业标准系列标准TB/T 1632.2《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》、美国铁路工程协会手册AMERICAN RARILWAY ENGINEERING AND MAINTENANCE-OF-WAYASSOCIATION(AREMA)、欧标BS EN14587-3:2012,Rail way applications-Track-Flashbutt welding of rails.Part 3:Welding in association with crossingconstruction以及澳标AS1085.20-2012,Railway track material Part20：Welding ofsteel rail。所有现行适用于珠光体和过共析钢轨闪光焊接标准和企业技术条件中，对钢轨闪光焊接头质量评估的项目、方法及要求均做出详细规定。中国铁标TB/T 1632中规定的检验项目包括探伤、落锤、静弯、疲劳、硬度、宏观低倍、显微组织、冲击和拉伸性能等。国外标准和企业技术条件对接头的检验项目类别相差不大，仅在检验方法和技术要求上有差别。但与国内相比无落锤、冲击和拉伸性能。
目前，钢轨主流的焊接方法是闪光焊接。钢轨闪光焊接是利用电流通过钢轨端部接触面上细小接触点的电阻及电弧产生的热量，将钢轨待焊端部加热，在适当的时间后对接头施加压力，使钢轨对接表面整个区域同时牢固结合起来的电阻焊方法。其自动化程度高、焊接质量稳定，是国内外无缝线路现场施工焊接的主要方法。按其生产方式主要分为固定式闪光焊和移动式闪光焊两种。固定式闪光焊通常将焊接设备固定与厂房内，故通常也被称为厂焊或基地焊接。固定式闪光焊通常是通过直接将钢轨进行短路，利用电阻热的方式将钢轨进行加热，加热过程并不(或少量)伴随闪光。
钢轨闪光焊接头球化退火区是指接头中，在经过焊接热循环后，显微组织由片状珠光体转变为粒状珠光体的热影响区域。与接头再奥氏体化区域硬度低于母材不同，加热过程中软化区的金属未发生奥氏体转变，其温度区间通常处于金属热处理学上的退火区间，故软化区有时被称为退火区。因其硬度通常较周围及母材的硬度低，因此球化退火区又被称为软化区。一般情况下，接头球化退火区的拉伸、冲击性能较差，是钢轨接头的薄弱环节。因钢轨焊接主要是对钢轨端部进行局部加热，加热部位与未加热的母材间总会存在过渡区，该过渡区中硬度较低的区域就是软化区。软化区是钢轨焊接接头中一直存在的区域，无法彻底消除。相同焊接及焊后处理方法的条件下，不同化学成分及供货状态的钢轨接头的软化区不相同，澳标AS标准中规定了不同材质钢轨的球化退火区宽度从20mm到40mm不等。通常情况下，球化退火区越窄约有利于接头的服役性能。因此，减小钢轨接头的球化退火区宽度是提高接头质量的有利途径。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法，以保证钢轨接头球化退火区宽度满足标准要求。
根据本发明的一个方面，提出一种减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法，包括：对钢轨进行闪光焊接；利用淬火装置对焊接后钢轨的接头处进行淬火；其中，闪光焊接过程包括以下阶段：闪平阶段、预热阶段、加速烧化阶段、顶锻阶段、锻造阶段以及后热保压阶段；在所述闪平阶段，位移极限为4.0mm～6.0mm，相位控制参数为700‰～810‰，闪光电流设定为8.0kA～11.0kA；在所述顶锻阶段，快速顶锻时间极限为0.2s～0.5s，快速顶锻位移极限为18.0mm～22.0mm，快速顶锻相位控制参数为270‰～295‰，预设快速顶锻控制阀值为2.1mm/s～2.8mm/s。
根据本发明的一个实施例，在所述预热阶段，初始分开时间为1.0s～1.5s，加热时间为4.0s～5.0s，预热压力设定值为100.0kN～120.0kN，热传导时间为1.0s～1.5s，分开距离为2.0mm～3.2mm。
根据本发明的一个实施例，在所述加速烧化阶段，位移极限为7.0mm～15.0mm，相位控制参数为680‰～990‰。
根据本发明的一个实施例，在所述锻造阶段，位移极限为5.0mm～10.0mm，锻造压力设置值为450kN～660kN。
根据本发明的一个实施例，在所述后热保压阶段，压力设置值为420kN～520kN。
根据本发明的一个实施例，焊接后钢轨在生产线上沿钢轨纵向方向移动，所述淬火装置包括导轨以及能够沿所述导轨移动的主体单元，所述导轨的延伸方向与钢轨的移动方向相同，所述利用淬火装置所述对焊接后钢轨的接头处进行淬火，包括：使得所述主体单元跟随钢轨移动，并在钢轨移动过程中对钢轨接头处的轨头顶面、轨头侧面以及轨头下颚部吹送气体使其冷却；或者焊接后钢轨在生产线上沿钢轨纵向方向移动，所述淬火装置包括沿钢轨移动方向排列的多个淬火单元，所述利用淬火装置所述对焊接后钢轨的接头处进行淬火，包括：在钢轨移动过程中，使得钢轨接头依次通过多个所述淬火单元，并使得多个所述淬火单元对钢轨接头处的轨头顶面、轨头侧面以及轨头下颚部吹送气体使其冷却。
根据本发明的一个实施例，当所述淬火装置包括所述导轨和所述主体单元时，钢轨的移动速度为0.08m/s～1.0m/s，所述淬火装置的有效喷风总长度为10m～50m；当所述淬火装置包括多个所述淬火单元时，钢轨的移动速度为0.2m/s～2.5m/s，有效淬火总长度为30m～60m。
根据本发明的一个实施例，使得所述主体单元或所述淬火单元的出气孔与相应的所述轨头顶面、轨头侧面或轨头下颚部表面之间的距离为20mm～40mm；和/或所述气体为压缩空气，所述压缩空气进入所述淬火装置前的压力值为100kPa～250kPa。
根据本发明的一个实施例，所述主体单元和所述淬火单元均包括：第一送风部、第二送风部和第三送风部，所述第一送风部、所述第二送风部和所述第三送风部的长度方向与钢轨的移动方向相同，所述第一送风部、所述第二送风部和所述第三送风部设置有沿各自的长度方向排列的多个出气孔；所述第一送风部、所述第二送风部和所述第三送风部分别设于钢轨的轨头顶面外侧、轨头侧面外侧和轨头下颚部外侧。
根据本发明的一个实施例，所述第一送风部、所述第二送风部和所述第三送风部的长度均大于等于150mm；和/或所述第一送风部为盒状，所述第一送风部的宽度大于等于70mm；和/或所述第二送风部和所述第三送风部为管状，所述第二送风部和所述第三送风部的内直径为25mm～30mm；和/或所述出气孔的直径为2mm～4mm，相邻出气孔之间的距离为10mm～20mm。
在根据本发明实施例的减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法中，通过改进闪光焊接过程的参数，特别是闪平阶段和顶锻阶段的参数，能够合理控制焊接过程的热传导时间以及高温钢轨消耗量，同时结合焊接完成后对接头的淬火处理，总体上有利于减小接头球化退火区宽度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本发明一个实施例的减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法的流程图；
图2示出根据本发明另一实施例的减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法的流程图；
图3示出在根据本发明实施例的减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法中使用的淬火装置的示意图；
图4示出图3的淬火装置的另一示意图；
图5示出利用本发明实施例的减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法获得的钢轨闪光焊接头球化退火区宽度测量示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本发明提出一种减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法，包括：
对钢轨进行闪光焊接；
利用淬火装置对焊接后钢轨的接头处进行淬火；
其中，闪光焊接过程包括以下阶段：闪平阶段、预热阶段、加速烧化阶段、顶锻阶段、锻造阶段以及后热保压阶段；
在所述闪平阶段，位移极限为4.0mm～6.0mm，相位控制参数为700‰～810‰，闪光电流设定为8.0kA～11.0kA；
在所述顶锻阶段，快速顶锻时间极限为0.2s～0.5s，快速顶锻位移极限为18.0mm～22.0mm，快速顶锻相位控制参数为270‰～295‰，预设快速顶锻控制阀值为2.1mm/s～2.8mm/s。
在闪光焊接过程中，利用待焊钢轨短路产生的电阻热对钢轨进行加热，并且在顶锻完成后进行锻造处理。为达到减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的目的，需严格控制焊接过程各阶段的热传导时间以及高温钢轨消耗量。并且在焊接完成后对接头进行空气淬火处理。
本发明通过设计如上所述的闪平阶段和顶锻阶段的参数以及如下将要描述的焊接过程其他阶段的参数还有淬火过程的相关技术手段和参数来控制焊接过程的热传导时间和高温钢轨消耗量以及淬火过程的冷却速率，进而实现减小过共析钢轨接头球化退火区宽度。
闪平阶段主要通过在钢轨上加载一定的电流，利用过梁爆破将固态金属转变成熔融态金属从而使得待焊端面无限趋于平整，为后续钢轨全断面的均匀短路加热提供条件。该阶段中位移极限、相位控制和闪光电流设定等参数是影响热传导时间以及高温钢轨消耗量的主要因素。如上所述，本发明设置了闪平阶段的位移极限、相位控制参数和闪光电流设定的合理数值范围。
顶锻阶段主要是通过待焊钢轨两端同时施加向内的载荷，大部分熔融金属和具有较低塑性的高温固态金属挤出接头并使钢轨焊合。该阶段中快速顶锻时间极限、快速顶锻位移极限、快速顶锻相位控制和预设快速顶锻控制阀值等参数是影响高温钢轨消耗量的主要因素。如上所述，本发明设置了顶锻阶段的顶锻时间极限、快速顶锻位移极限、快速顶锻相位控制参数和预设快速顶锻控制阀值的合理数值范围。
除此之外，预热阶段主要是通过在钢轨两端连续多次的短路产生的电阻热将钢轨加热并在钢轨纵向形成需要的温度梯度。该阶段中初始分开时间、加热时间、预热压力设定值、热传导时间和分开距离等参数是影响热传导时间以及高温钢轨消耗量的主要因素。在本发明的实施例中，在所述预热阶段，初始分开时间为1.0s～1.5s，加热时间为4.0s～5.0s，预热压力设定值为100.0kN～120.0kN，热传导时间为1.0s～1.5s，分开距离为2.0mm～3.2mm。
加速烧化阶段主要是通过连续快速的闪光爆破，在整个焊接区域形成防止端面氧化的保护气氛，为焊接顶锻提供端面保障。该阶段中位移极限和相位控制等参数是影响热传导时间以及高温钢轨消耗量的主要因素。在本发明的实施例中，在所述加速烧化阶段，位移极限为7.0mm～15.0mm，相位控制参数为680‰～990‰。
锻造阶段主要作用是在钢轨顶锻后的接头金属结晶过程中对钢轨接头持续施加载荷并使得接头中温度相对较低区域的塑性金属进一步挤出接头。该阶段中位移极限和锻造压力设置值是影响高温钢轨消耗量的主要因素。在本发明的实施例中，在所述锻造阶段，位移极限为5.0mm～10.0mm，锻造压力设置值为450kN～660kN。
后热保压阶段主要是通过在钢轨锻造后继续施加载荷，进一步提升接头性能。在本发明的实施例中，在所述后热保压阶段，压力设置值为420kN～520kN。
在本发明的实施例中，所述过共析钢轨的主要化学成分中碳的质量分数处于0.90％～1.20％、硅的质量分数处于0.10％～1.00％、锰的质量分数处于0.60％～1.50％、磷和硫的质量分数均不超过0.020％，铬的质量分数不超过0.3％以及钒的质量分数不超过0.01％。钢轨的最小抗拉强度为1200MPa，轨头最小硬度为400HB。
图1示出根据本发明一个实施例的减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法的流程图。如图1所示，焊接后钢轨在生产线上沿钢轨纵向方向移动，所述淬火装置包括导轨以及能够沿所述导轨移动的主体单元10，所述导轨的延伸方向与钢轨的移动方向相同，所述利用淬火装置所述对焊接后钢轨的接头处进行淬火，包括：
使得主体单元10跟随钢轨移动，并在钢轨移动过程中对钢轨接头处的轨头顶面、轨头侧面以及轨头下颚部吹送气体使其冷却。
钢轨可以沿生产线辊道移动，在移动过程中依次经过前端工序、焊接工序、淬火工序和后端工序。通过在钢轨移动过程中利用主体单元10跟随接头移动对其进行冷却，可以保证钢轨的整个焊接及后续处理过程持续进行，避免影响生产效率。通过对钢轨进行淬火处理，有利于调节过共析钢轨接头球化退火区宽度。轨头顶面、轨头侧面以及轨头下颚部是开展钢轨性能检测的主要部位，本发明着重对这些部位进行冷却，可以在保证钢轨性能合格的基础上节约能源和成本。
所述导轨的第一端靠近焊机设置，第二端远离焊机。主体单元10从所述导轨的第一端向第二端移动，移动至第二端后再回到第一端。移动过程中，主体单元10运行方向和速度与钢轨保持一致，其中心位置与钢轨闪光焊接头中心重合。
图2示出根据本发明另一实施例的减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法的流程图。如图2所示，焊接后钢轨在生产线上沿钢轨纵向方向移动，所述淬火装置包括沿钢轨移动方向排列的多个淬火单元20，所述利用淬火装置所述对焊接后钢轨的接头处进行淬火，包括：
在钢轨移动过程中，使得钢轨接头依次通过多个淬火单元20，并使得多个淬火单元20对钢轨接头处的轨头顶面、轨头侧面以及轨头下颚部吹送气体使其冷却。
在一些实施例中，相邻淬火单元20之间可以留有一定间隙，多个淬火单元20等间距均匀排列。在更优选的实施例中，相邻淬火单元20紧密连接，保证持续的、良好的冷却效果。通过设置依次排列的多个淬火单元20，相较于设置整个一体的淬火单元20，可以保证多个淬火单元20的独立性，可以对各个淬火单元20的气体压力进行单独调控，便于单独检修、替换，同时还能保证良好的技术可行性，可以减小生产制造难度。
当所述淬火装置包括所述导轨和主体单元10时，钢轨的移动速度为0.08m/s～1.0m/s，所述淬火装置的有效喷风总长度为10m～50m。当所述淬火装置包括多个淬火单元20时，钢轨的移动速度为0.2m/s～2.5m/s，有效淬火总长度为30m～60m。
有效喷风总长度或有效淬火总长度可以由主体单元10自身的喷风长度及其移动距离确定，或者由多个淬火单元20的喷风长度的综合确定。结合以上限定的速度值以及有效喷风总长度值，可以限定合理的冷却时间。当淬火装置为移动式装置(即包括导轨和主体单元10)时，相较于淬火装置为静止式装置(即包括多个淬火单元20)，淬火装置的操作实施难度更大，相应地在采用移动式淬火装置的实施例中，钢轨的移动速度更小一些。
在一些实施例中，使得主体单元10或淬火单元20的出气孔与相应的所述轨头顶面、轨头侧面或轨头下颚部表面之间的距离为20mm～40mm(例如，图中a1可以为20mm～40mm，a2可以为30mm)；和/或所述气体为压缩空气，所述压缩空气进入所述淬火装置前的压力值为100kPa～150kPa。从而保证合适的气体吹送强度，进而保证合适的冷却速率。
图3示出在根据本发明实施例的减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法中使用的淬火装置的示意图，图4示出图3的淬火装置的另一示意图，图3可以为截面图，图4可以为第一送风部30和第二送风部40的俯视图。图3中示出钢轨1和轨头2，除轨头2之外，钢轨1还包括轨腰和轨底。
结合图3和图4，主体单元10和淬火单元20均包括：第一送风部30、第二送风部40和第三送风部50，第一送风部30、第二送风部40和第三送风部50的长度方向与钢轨的移动方向相同，第一送风部30、第二送风部40和第三送风部50设置有沿各自的长度方向排列的多个出气孔60；第一送风部30、第二送风部40和第三送风部50分别设于钢轨的轨头顶面外侧、轨头侧面外侧和轨头下颚部外侧。
在一些实施例中，第一送风部30、第二送风部40和第三送风部50的长度a3均大于等于150mm；和/或第一送风部30为盒状，第一送风部30的宽度a4大于等于70mm；和/或第二送风部40和第三送风部50为管状，第二送风部40和第三送风部50的内直径为25mm～30mm；和/或出气孔60的直径为2mm～4mm，相邻出气孔60之间的距离a5为10mm～20mm。通过对主体单元10和淬火单元20的这些结构参数进行设计，可以保证合适的冷却效果。
图5示出利用本发明上述方法获得的钢轨闪光焊接头球化退火区宽度测量示意图，如图5所示，采用本发明的上述方法，能够实现重载铁路用高强过共析钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度为4mm～8mm，且左右两侧的差值小于2mm，大大满足标准规定的技术指标要求。
本发明实施例中的钢轨可以为重载钢轨。与普通线路或高速铁路线路相比，重载铁路线路的主要特点为轴重大。目前研究表明，轴重是对钢轨上道服役表现影响最大的因素，钢轨母材及接头的磨耗、滚动接触疲劳伤损、冲击动载以及脆性断裂等伤损均随着轴重的的增大而严重。为提升重载线路钢轨最需要的磨耗性能，重载钢轨的强度和硬度均较高。钢轨的强度和硬度越高，钢轨的焊接性能越差，而焊接接头是铁路线路上的薄弱环节，采用本发明的方法，有利于优化重载钢轨焊接接头性能。
下面根据具体的实施例和对比例进行说明。
实施例1
本实施例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.93％、硅的质量分数为0.67％、锰的质量分数为1.23％、钢轨的抗拉强度为1280MPa～1400MPa，轨头硬度为405HB～415HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为4.0mm，相位控制参数为700‰，闪光电流设定为8.0kA；预热阶段的初始分开时间为1.0s，加热时间为4.0s，预热压力设定值为100.0kN，热传导时间为1.0s，分开距离为2.0mm；加速烧化阶段的位移极限为7.0mm，相位控制参数为680‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.2s，快速顶锻位移极限为18.0mm，快速顶锻相位控制参数为270‰，预设快速顶锻控制阀值为2.1mm/s；锻造阶段的位移极限为5.0mm，锻造压力设置值为450kN；后热保压阶段压力设置值为420kN。焊接完成后，钢轨以0.08m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置；余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效喷风总长度为10m，并由淬火装置主体单元和导轨构成；淬火装置主体单元从余热淬火装置靠焊机一侧往远端运行，运行至整个装置的端部后，回到余热淬火装置起始端；运行过程中，淬火装置主体单元运行方向和速度与钢轨保持一致，其中心位置与钢轨闪光焊接头中心重合；独立淬火单元的风盒及风管长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ25mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为20mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ2mm，出气孔间距为10mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为100kPakPa。经检验，本实施例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为6mm和8mm，左右两侧的差值仅为2mm，远超标准规定的技术指标要求。接头其与性能均满足标准技术要求。
实施例2
本实施例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为1.17％、硅的质量分数为0.31％、锰的质量分数为0.62％、钢轨的抗拉强度为1420MPa～1480MPa，轨头硬度为420HB～435HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为6.0mm，相位控制参数为810‰，闪光电流设定为11.0kA；预热阶段的初始分开时间为1.5s，加热时间为5.0s，预热压力设定值为120.0kN，热传导时间为1.5s，分开距离为3.2mm；加速烧化阶段的位移极限为15.0mm，相位控制参数为990‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.5s，快速顶锻位移极限为22.0mm，快速顶锻相位控制参数为295‰，预设快速顶锻控制阀值为2.8mm/s；锻造阶段的位移极限为10.0mm，锻造压力设置值为660kN；后热保压阶段压力设置值为520kN。焊接完成后，钢轨以1.0m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置；余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效喷风总长度为50m，并由淬火装置主体单元和导轨构成；淬火装置主体单元从余热淬火装置靠焊机一侧往远端运行，运行至整个装置的端部后，回到余热淬火装置起始端；运行过程中，淬火装置主体单元运行方向和速度与钢轨保持一致，其中心位置与钢轨闪光焊接头中心重合；独立淬火单元的风盒及风管长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ30mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为40mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ4mm，出气孔间距为20mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为250kPa。经检验，本实施例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为7mm和8mm，左右两侧的差值仅为1mm，远超标准规定的技术指标要求。接头其与性能均满足标准技术要求。
实施例3
本实施例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.93％、硅的质量分数为0.51％、锰的质量分数为0.96％、钢轨的抗拉强度为1380MPa～1420MPa，轨头硬度为410HB～425HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为5.0mm，相位控制参数为750‰，闪光电流设定为9.0kA；预热阶段的初始分开时间为1.3s，加热时间为4.6s，预热压力设定值为110.0kN，热传导时间为1.4s，分开距离为3.0mm；加速烧化阶段的位移极限为12.0mm，相位控制参数为790‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.4s，快速顶锻位移极限为21.0mm，快速顶锻相位控制参数为285‰，预设快速顶锻控制阀值为2.4mm/s；锻造阶段的位移极限为9.0mm，锻造压力设置值600kN；后热保压阶段压力设置值为500kN。焊接完成后，钢轨以0.5m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置；余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效喷风总长度为45m，并由淬火装置主体单元和导轨构成；淬火装置主体单元从余热淬火装置靠焊机一侧往远端运行，运行至整个装置的端部后，回到余热淬火装置起始端；运行过程中，淬火装置主体单元运行方向和速度与钢轨保持一致，其中心位置与钢轨闪光焊接头中心重合；独立淬火单元的风盒及风管长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ25mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为30mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ3mm，出气孔间距为15mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为200kPa。经检验，本实施例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为6mm和7mm，左右两侧相差1mm，远超标准规定的技术指标要求。接头其与性能均满足标准技术要求。
实施例4
本实施例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.93％、硅的质量分数为0.67％、锰的质量分数为1.23％、钢轨的抗拉强度为1280MPa～1400MPa，轨头硬度为405HB～415HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为4.0mm，相位控制参数为700‰，闪光电流设定为8.0kA；预热阶段的初始分开时间为1.0s，加热时间为4.0s，预热压力设定值为100.0kN，热传导时间为1.0s，分开距离为2.0mm；加速烧化阶段的位移极限为7.0mm，相位控制参数为680‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.2s，快速顶锻位移极限为18.0mm，快速顶锻相位控制参数为270‰，预设快速顶锻控制阀值为2.1mm/s；锻造阶段的位移极限为5.0mm，锻造压力设置值为450kN；后热保压阶段压力设置值为420kN。焊接完成后，钢轨以0.2m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置。余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效淬火总长度为30m，并由沿钢轨纵向等间距均匀排列的若干段可独立调控压缩空气压力值的独立淬火单元组成，每段独立淬火单元间紧密排列；独立淬火单元风盒及风管的长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ25mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为20mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ2mm，出气孔间距为10mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为100kPa。经检验，本实施例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为6mm和7mm，左右两侧的差值仅为1mm，远超标准规定的技术指标要求。接头其与性能均满足标准技术要求。
实施例5
本实施例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为1.17％、硅的质量分数为0.31％、锰的质量分数为0.62％、钢轨的抗拉强度为1420MPa～1480MPa，轨头硬度为420HB～435HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为6.0mm，相位控制参数为810‰，闪光电流设定为11.0kA；预热阶段的初始分开时间为1.5s，加热时间为5.0s，预热压力设定值为120.0kN，热传导时间为1.5s，分开距离为3.2mm；加速烧化阶段的位移极限为15.0mm，相位控制参数为990‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.5s，快速顶锻位移极限为22.0mm，快速顶锻相位控制参数为295‰，预设快速顶锻控制阀值为2.8mm/s；锻造阶段的位移极限为10.0mm，锻造压力设置值为660kN；后热保压阶段压力设置值为520kN。焊接完成后，钢轨以2.5m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置。余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效淬火总长度为60m，并由沿钢轨纵向等间距均匀排列的若干段可独立调控压缩空气压力值的独立淬火单元组成，每段独立淬火单元间紧密排列；独立淬火单元风盒及风管的长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ30mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为40mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ4mm，出气孔间距为20mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为250kPa。经检验，本实施例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为6mm和8mm，左右两侧的差值仅为2mm，远超标准规定的技术指标要求。接头其与性能均满足标准技术要求。
实施例6
本实施例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.93％、硅的质量分数为0.51％、锰的质量分数为0.96％、钢轨的抗拉强度为1380MPa～1420MPa，轨头硬度为410HB～425HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为5.0mm，相位控制参数为750‰，闪光电流设定为9.0kA；预热阶段的初始分开时间为1.3s，加热时间为4.6s，预热压力设定值为110.0kN，热传导时间为1.4s，分开距离为3.0mm；加速烧化阶段的位移极限为12.0mm，相位控制参数为790‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.4s，快速顶锻位移极限为21.0mm，快速顶锻相位控制参数为285‰，预设快速顶锻控制阀值为2.4mm/s；锻造阶段的位移极限为9.0mm，锻造压力设置值600kN；后热保压阶段压力设置值为500kN。焊接完成后，钢轨以1.2m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置。余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效淬火总长度为50m，并由沿钢轨纵向等间距均匀排列的若干段可独立调控压缩空气压力值的独立淬火单元组成，每段独立淬火单元间紧密排列；独立淬火单元风盒及风管的长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ30mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为38mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ3mm，出气孔间距为18mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为200kPa。经检验，本实施例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为7mm和7mm，左右两侧无差异，远超标准规定的技术指标要求。接头其与性能均满足标准技术要求。
对比例1
本对比例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.93％、硅的质量分数为0.51％、锰的质量分数为0.96％、钢轨的抗拉强度为1380MPa～1420MPa，轨头硬度为410HB～425HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为5.0mm，相位控制参数为750‰，闪光电流设定为9.0kA；预热阶段的初始分开时间为1.3s，加热时间为4.6s，预热压力设定值为110.0kN，热传导时间为1.4s，分开距离为3.0mm；加速烧化阶段的位移极限为12.0mm，相位控制参数为790‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.4s，快速顶锻位移极限为21.0mm，快速顶锻相位控制参数为285‰，预设快速顶锻控制阀值为2.4mm/s；锻造阶段的位移极限为9.0mm，锻造压力设置值600kN；后热保压阶段压力设置值为500kN。焊接完成后，钢轨以0.05m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置；余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效喷风总长度为60m，并由淬火装置主体单元和导轨构成；淬火装置主体单元从余热淬火装置靠焊机一侧往远端运行，运行至整个装置的端部后，回到余热淬火装置起始端；运行过程中，淬火装置主体单元运行方向和速度与钢轨保持一致，其中心位置与钢轨闪光焊接头中心重合；独立淬火单元的风盒及风管长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ35mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为15mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ6mm，出气孔间距为8mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为350kPa。经检验，本对比例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为3mm和4mm，左右两侧的差值为1mm。检验接头标准取样位置显微组织发现有马氏体异常组织，不满足标准要求。本对比例与实施例3的主要区别在于焊后淬火装置和淬火方法上。在钢轨材料、焊接方法相同的情况下，主要通过提高接头热影响区的硬度来降低球化退火范围。本对比例采用了超出专利权利要求的大风压、长时间，接头淬火过程冷速过快，接头硬度得到提升后，球化退火区宽度虽然很窄，但导致接头显微组织出现异常，接头性能不满足标准技术要求。即，采用本对比例方法无法达到预期效果。
对比例2
本对比例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.93％、硅的质量分数为0.51％、锰的质量分数为0.96％、钢轨的抗拉强度为1380MPa～1420MPa，轨头硬度为410HB～425HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为5.0mm，相位控制参数为750‰，闪光电流设定为9.0kA；预热阶段的初始分开时间为1.3s，加热时间为4.6s，预热压力设定值为110.0kN，热传导时间为1.4s，分开距离为3.0mm；加速烧化阶段的位移极限为12.0mm，相位控制参数为790‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.4s，快速顶锻位移极限为21.0mm，快速顶锻相位控制参数为285‰，预设快速顶锻控制阀值为2.4mm/s；锻造阶段的位移极限为9.0mm，锻造压力设置值600kN；后热保压阶段压力设置值为500kN。焊接完成后，钢轨2.0m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置；余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效喷风总长度为8m，并由淬火装置主体单元和导轨构成；淬火装置主体单元从余热淬火装置靠焊机一侧往远端运行，运行至整个装置的端部后，回到余热淬火装置起始端；运行过程中，淬火装置主体单元运行方向和速度与钢轨保持一致，其中心位置与钢轨闪光焊接头中心重合；独立淬火单元的风盒及风管长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ20mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为45mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ1mm，出气孔间距30mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为90kPa。经检验，本对比例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为22mm和20mm，左右两侧的差值为2mm。本对比例与实施例3的主要区别在于焊后淬火装置和淬火方法上。在钢轨材料、焊接方法相同的情况下，主要通过提高接头热影响区的硬度来降低球化退火范围。本对比例采用了低于专利权利要求的小风压、短时间，接头淬火过程冷速过慢，接头硬度无法提升，球化退火区宽度过宽，不满足标准技术要求。即，采用本对比例方法无法达到预期效果。
对比例3
本对比例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.93％、硅的质量分数为0.51％、锰的质量分数为0.96％、钢轨的抗拉强度为1380MPa～1420MPa，轨头硬度为410HB～425HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为4.0mm，相位控制参数为900‰，闪光电流设定为15.0kA；预热阶段的初始分开时间为0.5s，加热时间为6.0s，预热压力设定值为150.0kN，热传导时间为2.0s，分开距离为1.8mm；加速烧化阶段的位移极限为5.0mm，相位控制参数为990‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.2s，快速顶锻位移极限为15.0mm，快速顶锻相位控制参数为395‰，预设快速顶锻控制阀值为3.0mm/s；锻造阶段的位移极限为4.0mm，锻造压力设置值为400kN；后热保压阶段压力设置值为380kN。焊接完成后，钢轨以0.5m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置；余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效喷风总长度为45m，并由淬火装置主体单元和导轨构成；淬火装置主体单元从余热淬火装置靠焊机一侧往远端运行，运行至整个装置的端部后，回到余热淬火装置起始端；运行过程中，淬火装置主体单元运行方向和速度与钢轨保持一致，其中心位置与钢轨闪光焊接头中心重合；独立淬火单元的风盒及风管长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ25mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为30mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ3mm，出气孔间距为15mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为200kPa。经检验，本对比例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为21mm和20mm，左右两侧的差值为1mm。本对比例与实施例3的主要区别在于焊接方法上。在钢轨材料、淬火方法和设备相同的情况下，主要通过控制焊接过程的热量输入来减小球化退火范围。本对比例采用了高于专利权利要求的相位控制参数、热传导时间等，获得了较多的热量；采用低于专利权利要求的各阶段位移极限值、顶锻和锻造力值，钢轨消耗少，热量更容易留存和扩散，接头硬度无法提升，球化退火区宽度过宽，不满足标准技术要求。即，采用本对比例方法无法达到预期效果。
对比例4
本对比例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.93％、硅的质量分数为0.51％、锰的质量分数为0.96％、钢轨的抗拉强度为1380MPa～1420MPa，轨头硬度为410HB～425HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为7.0mm，相位控制参数为600‰，闪光电流设定为5.0kA；预热阶段的初始分开时间为2.0s，加热时间为3.0s，预热压力设定值为90.0kN，热传导时间为0.8s，分开距离为3.5mm；加速烧化阶段的位移极限为18.0mm，相位控制参数为600‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.2s，快速顶锻位移极限为24.0mm，快速顶锻相位控制参数为200‰，预设快速顶锻控制阀值为3.0mm/s；锻造阶段的位移极限为12.0mm，锻造压力设置值为700kN；后热保压阶段压力设置值为750kN。焊接完成后，钢轨以0.5m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置；余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效喷风总长度为45m，并由淬火装置主体单元和导轨构成；淬火装置主体单元从余热淬火装置靠焊机一侧往远端运行，运行至整个装置的端部后，回到余热淬火装置起始端；运行过程中，淬火装置主体单元运行方向和速度与钢轨保持一致，其中心位置与钢轨闪光焊接头中心重合；独立淬火单元的风盒及风管长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ25mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为30mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ3mm，出气孔间距为15mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为200kPa。经检验，本对比例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为3mm和5mm，左右两侧的差值为2mm。检验接头标准取样位置显微组织发现有马氏体异常组织，不满足标准要求。本对比例与实施例3的主要区别在于焊接方法上。在钢轨材料、淬火方法和设备相同的情况下，主要通过控制焊接过程的热量输入来减小球化退火范围。本对比例采用了低于专利权利要求的相位控制参数、热传导时间等，获得的热量少。同时采用高于专利权利要求的各阶段位移极限值、顶锻和锻造力值，钢轨消耗多，热量随着金属的消耗遗失，接头硬度高，球化退火区宽度过窄，不满足标准技术要求。采用本对比例焊接和淬火的接头，在静弯试验过程中，当静弯载荷达到1600kN时，接头发生断裂，无法满足标准要求。即，采用本对比例方法无法达到预期效果。
对比例5
本对比例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.93％、硅的质量分数为0.51％、锰的质量分数为0.96％、钢轨的抗拉强度为1380MPa～1420MPa，轨头硬度为410HB～425HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为5.0mm，相位控制参数为750‰，闪光电流设定为9.0kA；预热阶段的初始分开时间为1.3s，加热时间为4.6s，预热压力设定值为110.0kN，热传导时间为1.4s，分开距离为3.0mm；加速烧化阶段的位移极限为12.0mm，相位控制参数为790‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.4s，快速顶锻位移极限为21.0mm，快速顶锻相位控制参数为285‰，预设快速顶锻控制阀值为2.4mm/s；锻造阶段的位移极限为9.0mm，锻造压力设置值600kN；后热保压阶段压力设置值为500kN。焊接完成后，钢轨以0.2m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置。余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效淬火总长度为80m，并由沿钢轨纵向等间距均匀排列的若干段可独立调控压缩空气压力值的独立淬火单元组成，每段独立淬火单元间紧密排列；独立淬火单元风盒及风管的长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ40mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为12mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ6mm，出气孔间距为8mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为300kPa。经检验，本对比例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为3mm和4mm，左右两侧的差值仅为1mm。检验接头标准取样位置显微组织发现有马氏体异常组织，不满足标准要求。本对比例与实施例6的主要区别在于焊后淬火装置和淬火方法上。在钢轨材料、焊接方法相同的情况下，主要通过提高接头热影响区的硬度来减小球化退火区宽度。本对比例采用了超出专利权利要求的大风压、长时间，接头淬火过程冷速过快，接头硬度得到提升后，球化退火区宽度虽然很窄，但导致接头显微组织出现异常，接头性能不满足标准技术要求。即，采用本对比例方法无法达到预期效果。
对比例6
本对比例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.93％、硅的质量分数为0.51％、锰的质量分数为0.96％、钢轨的抗拉强度为1380MPa～1420MPa，轨头硬度为410HB～425HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为5.0mm，相位控制参数为750‰，闪光电流设定为9.0kA；预热阶段的初始分开时间为1.3s，加热时间为4.6s，预热压力设定值为110.0kN，热传导时间为1.4s，分开距离为3.0mm；加速烧化阶段的位移极限为12.0mm，相位控制参数为790‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.4s，快速顶锻位移极限为21.0mm，快速顶锻相位控制参数为285‰，预设快速顶锻控制阀值为2.4mm/s；锻造阶段的位移极限为9.0mm，锻造压力设置值600kN；后热保压阶段压力设置值为500kN。焊接完成后，钢轨以2.5m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置。余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效淬火总长度为20m，并由沿钢轨纵向等间距均匀排列的若干段可独立调控压缩空气压力值的独立淬火单元组成，每段独立淬火单元间紧密排列；独立淬火单元风盒及风管的长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ20mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为50mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ1mm，出气孔间距为22mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为80kPa。经检验，本对比例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为22mm和20mm，左右两侧的差值为2mm。本对比例与实施例6的主要区别在于焊后淬火装置和淬火方法上。在钢轨材料、焊接方法相同的情况下，主要通过提高接头热影响区的硬度来减小球化退火区宽度。本对比例采用了低于专利权利要求的小风压、短时间，接头淬火过程冷速过慢，接头硬度无法提升，软化区宽度过宽，不满足标准技术要求。即，采用本对比例方法无法达到预期效果。
对比例7
本对比例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.93％、硅的质量分数为0.51％、锰的质量分数为0.96％、钢轨的抗拉强度为1380MPa～1420MPa，轨头硬度为410HB～425HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为4.0mm，相位控制参数为900‰，闪光电流设定为15.0kA；预热阶段的初始分开时间为0.5s，加热时间为6.0s，预热压力设定值为150.0kN，热传导时间为2.0s，分开距离为1.8mm；加速烧化阶段的位移极限为5.0mm，相位控制参数为990‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.2s，快速顶锻位移极限为15.0mm，快速顶锻相位控制参数为395‰，预设快速顶锻控制阀值为3.0mm/s；锻造阶段的位移极限为4.0mm，锻造压力设置值为400kN；后热保压阶段压力设置值为380kN。焊接完成后，钢轨以1.2m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置。余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效淬火总长度为50m，并由沿钢轨纵向等间距均匀排列的若干段可独立调控压缩空气压力值的独立淬火单元组成，每段独立淬火单元间紧密排列；独立淬火单元风盒及风管的长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ30mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为38mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ3mm，出气孔间距为18mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为200kPa。经检验，本对比例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为21mm和20mm，左右两侧的差值为1mm。本对比例与实施例6的主要区别在于焊接方法上。在钢轨材料、淬火方法和设备相同的情况下，主要通过控制焊接过程的热量输入来减小球化退火区宽度。本对比例采用了高于专利权利要求的相位控制参数、热传导时间等，获得了较多的热量；采用低于专利权利要求的各阶段位移极限值、顶锻和锻造力值，钢轨消耗少，热量更容易留存和扩散，接头硬度无法提升，球化退火区宽度过宽，不满足标准技术要求。即，采用本对比例方法无法达到预期效果。
对比例8
本对比例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.93％、硅的质量分数为0.51％、锰的质量分数为0.96％、钢轨的抗拉强度为1380MPa～1420MPa，轨头硬度为410HB～425HB。固定闪光焊接闪平阶段的位移极限为7.0mm，相位控制参数为600‰，闪光电流设定为5.0kA；预热阶段的初始分开时间为2.0s，加热时间为3.0s，预热压力设定值为90.0kN，热传导时间为0.8s，分开距离为3.5mm；加速烧化阶段的位移极限为18.0mm，相位控制参数为600‰；顶锻阶段的快速顶锻时间极限为0.2s，快速顶锻位移极限为24.0mm，快速顶锻相位控制参数为200‰，预设快速顶锻控制阀值为3.0mm/s；锻造阶段的位移极限为12.0mm，锻造压力设置值为700kN；后热保压阶段压力设置值为750kN。焊接完成后，钢轨以1.2m/s的运行速度，沿钢轨纵向方向通过淬火装置。余热淬火装置与焊机出口端紧密连接，其有效淬火总长度为50m，并由沿钢轨纵向等间距均匀排列的若干段可独立调控压缩空气压力值的独立淬火单元组成，每段独立淬火单元间紧密排列；独立淬火单元风盒及风管的长度为150mm，轨顶面风盒的宽度为70mm、风管内部直径为Φ25mm30mm，风盒和风管与钢轨表面相邻的一侧的距离为38mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ3mm，出气孔间距为18mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为200kPa。经检验，本对比例中钢轨接头熔合线两侧球化退火区宽度分别为3mm和5mm，左右两侧的差值为2mm。检验接头标准取样位置显微组织发现有马氏体异常组织，不满足标准要求。本对比例与实施例6的主要区别在于焊接方法上。在钢轨材料、淬火方法和设备相同的情况下，主要通过控制焊接过程的热量输入来减小球化退火区宽度。本对比例采用了低于专利权利要求的相位控制参数、热传导时间等，获得的热量少。同时采用高于专利权利要求的各阶段位移极限值、顶锻和锻造力值，钢轨消耗多，热量随着金属的消耗遗失，接头硬度高，球化退火区宽度过窄，不满足标准技术要求。采用本对比例焊接和淬火的接头，在静弯试验过程中，当静弯载荷达到1600kN时，接头发生断裂，无法满足标准要求。即，采用本对比例方法无法达到预期效果。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法，其特征在于，包括：
对钢轨进行闪光焊接；
利用淬火装置对焊接后钢轨的接头处进行淬火；
其中，闪光焊接过程包括以下阶段：闪平阶段、预热阶段、加速烧化阶段、顶锻阶段、锻造阶段以及后热保压阶段；
在所述闪平阶段，位移极限为4.0mm～6.0mm，相位控制参数为700‰～810‰，闪光电流设定为8.0kA～11.0kA；
在所述顶锻阶段，快速顶锻时间极限为0.2s～0.5s，快速顶锻位移极限为18.0mm～22.0mm，快速顶锻相位控制参数为270‰～295‰，预设快速顶锻控制阀值为2.1mm/s～2.8mm/s。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述预热阶段，初始分开时间为1.0s～1.5s，加热时间为4.0s～5.0s，预热压力设定值为100.0kN～120.0kN，热传导时间为1.0s～1.5s，分开距离为2.0mm～3.2mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述加速烧化阶段，位移极限为7.0mm～15.0mm，相位控制参数为680‰～990‰。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述锻造阶段，位移极限为5.0mm～10.0mm，锻造压力设置值为450kN～660kN。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述后热保压阶段，压力设置值为420kN～520kN。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，焊接后钢轨在生产线上沿钢轨纵向方向移动，所述淬火装置包括导轨以及能够沿所述导轨移动的主体单元，所述导轨的延伸方向与钢轨的移动方向相同，所述利用淬火装置所述对焊接后钢轨的接头处进行淬火，包括：
使得所述主体单元跟随钢轨移动，并在钢轨移动过程中对钢轨接头处的轨头顶面、轨头侧面以及轨头下颚部吹送气体使其冷却；或者
焊接后钢轨在生产线上沿钢轨纵向方向移动，所述淬火装置包括沿钢轨移动方向排列的多个淬火单元，所述利用淬火装置所述对焊接后钢轨的接头处进行淬火，包括：
在钢轨移动过程中，使得钢轨接头依次通过多个所述淬火单元，并使得多个所述淬火单元对钢轨接头处的轨头顶面、轨头侧面以及轨头下颚部吹送气体使其冷却。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述淬火装置包括所述导轨和所述主体单元时，钢轨的移动速度为0.08m/s～1.0m/s，所述淬火装置的有效喷风总长度为10m～50m；
当所述淬火装置包括多个所述淬火单元时，钢轨的移动速度为0.2m/s～2.5m/s，有效淬火总长度为30m～60m。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使得所述主体单元或所述淬火单元的出气孔与相应的所述轨头顶面、轨头侧面或轨头下颚部表面之间的距离为20mm～40mm；和/或
所述气体为压缩空气，所述压缩空气进入所述淬火装置前的压力值为100kPa～250kPa。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述主体单元和所述淬火单元均包括：第一送风部、第二送风部和第三送风部，所述第一送风部、所述第二送风部和所述第三送风部的长度方向与钢轨的移动方向相同，所述第一送风部、所述第二送风部和所述第三送风部设置有沿各自的长度方向排列的多个出气孔；所述第一送风部、所述第二送风部和所述第三送风部分别设于钢轨的轨头顶面外侧、轨头侧面外侧和轨头下颚部外侧。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一送风部、所述第二送风部和所述第三送风部的长度均大于等于150mm；和/或
所述第一送风部为盒状，所述第一送风部的宽度大于等于70mm；和/或
所述第二送风部和所述第三送风部为管状，所述第二送风部和所述第三送风部的内直径为25mm～30mm；和/或
所述出气孔的直径为2mm～4mm，相邻出气孔之间的距离为10mm～20mm。
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