CN115679079A - 一种提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法及装置 - Google Patents
一种提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法及装置，方法包括：前端处理；将过共析钢轨接头进行闪光焊接处理，焊接包括预闪光、闪光、加速烧化、顶锻以及锻造阶段；对焊接后具有焊接余热的过共析钢轨接头进行周向淬火处理，周向淬火处理包括分别对轨头顶部、轨头侧部以及轨头下颚均匀喷吹压缩空气进行加速冷却；以及后端处理。采用该方法及装置焊接的重载铁路用高强过共析钢轨接头再奥氏体区硬度与钢轨母材硬度的比值为0.95～1.10，保障接头平顺性的同时，能够容易的满足标准规定的技术指标要求，焊接完成后充分利用焊接后钢轨接头余热，提升接头硬度的同时有效保障了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及钢轨焊接技术领域，尤其涉及一种提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法及装置。
背景技术
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，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，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，因此重载钢轨焊接接头性能的优化也是国内外学者研究的重点。
钢轨闪光焊再奥氏体化区是指钢轨接头中在焊接加热过程中发生奥氏体相变的区域。因加热和冷却过程中的相变规律与热处理正火过程相同，故该区域通常也被称为正火区。通常情况下，钢轨闪光焊接再奥氏体化区的显微组织、拉伸以及冲击性能会优于母材。但不同化学成分和供货状态的钢轨，其闪光焊接头再奥氏体化区域的硬度指标与母材相比会有不同的状态。一般而言，钢轨的硬度主要由冷却速率决定，同样起始温度的钢轨材质金属，冷却过程中的冷却速率越大，硬度越高。如果焊接后再奥氏体化区的冷却速率大于母材的冷却速率，则再奥氏体化区的硬度将高于母材；如果焊接后再奥氏体化区的冷却速率小于母材的冷却速率，则再奥氏体化区的硬度将低于母材，再奥氏体区化硬度与钢轨母材相比，过高或过低均对接头服役过程中的平顺性造成影响，且马氏体、贝氏体等异常有害组织也会对钢轨接头的性能造成影响。
因此，现有技术中存在对提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法改进的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法及装置，通过控制焊接参数和焊后冷却处理以提高重载铁路用高强过共析钢轨接头再奥氏体区硬度，有效保障钢轨接头的平顺性。
基于上述目的，本发明实施例一方面提供了一种提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法，所述方法包括：
(1)将过共析钢轨接头进行前端处理；
(2)将过共析钢轨接头进行闪光焊接处理，焊接包括预闪光、闪光、加速烧化、顶锻以及锻造阶段；
(3)对焊接后具有焊接余热的过共析钢轨接头进行周向淬火处理，周向淬火处理包括分别对轨头顶部、轨头侧部以及轨头下颚均匀喷吹压缩空气进行加速冷却；
(4)将过共析钢轨接头进行后端处理；
其中，每一个处理工序之间通过传送辊道连接以形成生产线，过共析钢轨接头通过传送辊道带动依次进入每一个处理工序中，周向淬火处理时的淬火长度为10～50m。
在一些实施方式中，步骤(2)的焊接处理包括：
预闪光阶段的高压时间为45s～65s，闪光速度为0.1mm/s～0.6mm/s；
闪光阶段的低压时间为80s～140s，闪光速度为0.1mm/s～0.6mm/s；
加速烧化阶段的闪光加速速度为0.5mm/s～2.0mm/s；
顶锻阶段的带电顶锻时间为0.1s～2.0s，顶锻计时为1.0s～3.0s；
锻造阶段钢轨消耗量为2.0mm～4.0mm，锻造时间为1.5s～3.0s，平均速度为0.60mm/s～2.60mm/s。
在一些实施方式中，对轨头顶部、轨头侧部以及轨头下颚均匀喷吹压力值为50kPa～300kPa的压缩空气。
在一些实施方式中，设置传送辊道的传送速度为0.2m/s～2.5m/s。
在一些实施方式中，过共析钢轨的主要化学成分包括：
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％。
在一些实施方式中，过共析钢轨的最小抗拉强度为1200MPa，过共析钢轨轨头的最小硬度为400HB。
本发明实施例另一方面还提供了一种提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的装置，装置用于周向淬火处理，该装置包括：
传送辊道；
沿传送辊道方向依次排列的多个淬火单元，每一个淬火单元包括轨头风盒、对称分布于轨头侧面的第一风管以及对称分布于轨头下颚的第二风管，风盒与风管的纵向长度一致，并且与其相邻钢轨表面的距离相同，风盒与风管上均匀分布多个出气孔以向钢轨接头喷吹压缩空气。
在一些实施方式中，每一个淬火单元包括一个轨头风盒、对称分布于轨头侧面的两个第一风管以及对称分布于轨头下颚的两个第二风管，每一个淬火单元独立调控压缩空气压力值。
在一些实施方式中，压缩空气进入淬火装置前的压力值为50kPa～300kPa。
在一些实施方式中，多个淬火单元组成的淬火装置的总长度为10m～50m，风盒宽度≥70mm，风盒和风管的长度≥150mm，风管的直径为Φ25mm～Φ30mm，风盒和风管与其相邻钢轨表面的距离为20mm～40mm，出气孔直径为Φ1mm～Φ3mm，出气孔之间的间距为5mm～15mm。
本发明至少具有以下有益技术效果：
本发明的方法采用钢轨移动式闪光焊机实现，焊接过程主要包括预闪光、闪光、加速烧化、顶锻及锻造等5个主要阶段，闪光焊接过程结束后，采用特殊的固定式在线淬火装置，对接头进行周向空气淬火处理。采用该方法及装置焊接的重载铁路用高强过共析钢轨接头再奥氏体区硬度与钢轨母材硬度的比值为0.95～1.10，保障接头平顺性的同时，能够容易的满足标准规定的技术指标要求，焊接完成后充分利用焊接后钢轨接头余热，提升接头硬度的同时有效保障了生产效率。
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实施例。
图1为本发明提供的提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法实施例的流程图；
图2为本发明提供的淬火单元的实施例的示意图；
图3为本发明提供的钢轨接头再奥氏体化区的示意图。
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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
如图1所示为本发明提供的提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法实施例的流程图，该方法包括：
(1)将过共析钢轨接头进行前端处理；
(2)将过共析钢轨接头进行闪光焊接处理，焊接包括预闪光、闪光、加速烧化、顶锻以及锻造阶段；
(3)对焊接后具有焊接余热的过共析钢轨接头进行周向淬火处理，周向淬火处理包括分别对轨头顶部、轨头侧部以及轨头下颚均匀喷吹压缩空气进行加速冷却；
(4)将过共析钢轨接头进行后端处理；
其中，每一个处理工序之间通过传送辊道连接以形成生产线，过共析钢轨接头通过传送辊道带动依次进入每一个处理工序中，周向淬火处理时的淬火长度为10～50m。
进一步地，上述的重载铁路用高强过共析钢轨，其特征在于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。
进一步地，本发明的方法中的前端工序和后端工序为钢轨接头焊接时的常规工序，因此，本发明不再作进一步解释。对于步骤(2)中的连续闪光焊接，闪光过程主要通过预闪光、闪光、加速烧化实现，闪光过程平稳连续无中断。为达到提高过共析钢轨接头再奥氏体区硬度的目的，需严格控制焊接过程的热量输入以及接头冷却过程的冷却速率。并且在焊接完成后对接头进行步骤(3)的周向淬火处理。
进一步地，上述的预闪光阶段的基础作用是通过闪光爆破使得钢轨待焊截面平整清洁，为后续的闪光提供相对均匀平整的有利条件和基础热量。为达到控制热量输入的目的，主要需要控制该阶段高压时间和闪光速度。预闪光阶段的高压时间为45s～65s，闪光速度为0.1mm/s～0.6mm/s。
进一步地，上述的闪光阶段主要作用是通过闪光爆破使得钢轨待焊截面平整清洁，为后续的闪光提供相对均匀平整的有利条件和基础热量。为达到控制热量输入的目的，主要需要控制该阶段低压时间和闪光速度。闪光阶段的低压时间为80s～140s，闪光速度为0.1mm/s～0.6mm/s。
进一步地，上述的加速烧化阶段主要作用是在整个焊接区域形成防止端面氧化的保护气氛，最终形成合适的温度场分布，为顶锻提供条件。为达到控制热量输入的目的，主要需要控制该阶段闪光加速速度。加速烧化阶段的闪光加速速度为0.5mm/s～2.0mm/s。
进一步地，上述的顶锻阶段主要作用是使得处于高温塑性状态的待焊钢轨产生原子间结合。为达到控制热量输入的目的，主要需要控制该阶段带电顶锻时间和顶锻计时。带电顶锻时间为0.1s～2.0s，顶锻计时为1.0s～3.0s。
进一步地，上述的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。锻造阶段钢轨消耗量为2.0mm～4.0mm，锻造时间为1.5s～3.0s，平均速度为0.60mm/s～2.60mm/s。
进一步地，上述的周向淬火处理是钢轨以某一特定的运行速度，沿钢轨纵向方向通过特殊淬火装置，在具有特定压力的压缩空气的作用下，具有焊接余热的钢轨焊接接头被加速冷却的过程。具体地，设置传送辊道的传送速度为0.2m/s～2.5m/s，通过该淬火装置对轨头顶部、轨头侧部以及轨头下颚均匀喷吹压力值为50kPa～300kPa的压缩空气。
本发明另一方面还提供了一种上述方法中使用的提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的装置，该装置为固定式在线淬火装置，用于周向淬火处理，与焊机出口端紧密连接，该装置包括：
传送辊道；
沿传送辊道方向依次排列的多个淬火单元，每一个淬火单元包括轨头风盒、对称分布于轨头侧面的第一风管以及对称分布于轨头下颚的第二风管，风盒与风管的纵向长度一致，并且与其相邻钢轨表面的距离相同，风盒与风管上均匀分布多个出气孔以向钢轨接头喷吹压缩空气。
在一些实施例中，每一个淬火单元包括一个轨头风盒、对称分布于轨头侧面的两个第一风管以及对称分布于轨头下颚的两个第二风管，每一个淬火单元独立调控压缩空气压力值。进一步地，压缩空气进入淬火装置前的压力值为50kPa～300kPa。
在一些实施例中，多个淬火单元组成的淬火装置的总长度为10m～50m，风盒宽度≥70mm，风盒和风管的长度≥150mm，风管的直径为Φ25mm～Φ30mm，风盒和风管与其相邻钢轨表面的距离为20mm～40mm，出气孔直径为Φ1mm～Φ3mm，出气孔之间的间距为5mm～15mm。
本发明的装置主要应用于上述方法中的淬火处理工序，焊接后的钢轨接头通过传送辊道传送至固定式淬火装置中，通过传送辊道带动依次通过多个淬火单元，连续进行淬火处理，一方面使得钢轨接头的冷却效果更好，另一方面使得整个焊接生产线的工作效率更高。
下面根据具体实施例进一步阐述本发明的具体实施方式。
实施例1
本实施例中试验用钢轨材料中碳的质量分数为0.91％、硅的质量分数为于0.46％、锰的质量分数为0.81％、钢轨的抗拉强度为1200MPa～1300MPa，轨头硬度为405HB～415HB。连续闪光焊接的预闪光阶段的高压时间为45s，闪光速度为0.1mm/s；闪光阶段的低压时间为80s，闪光速度为0.1mm/s；加速烧化阶段的闪光加速速度为0.5mm/s；顶锻阶段的带电顶锻时间为0.1s，顶锻计时为1.0s；锻造阶段钢轨消耗量为2.0mm，锻造时间为1.5s，平均速度为0.60mm/s。焊接结束后，钢轨以某一特定的运行速度，沿钢轨纵向方向通过特殊淬火装置，在具有特定压力的压缩空气的作用下，具有焊接余热的钢轨焊接接头被加速冷却的过程。其中钢轨运行速度为0.2m/s；焊接工序后端的余热淬火装置的有效淬火总长度为40m；独立淬火单元风盒及风管的长度为160mm、轨顶面风盒的宽度为72mm、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20mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ3mm，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，本实施例中钢轨接头再奥氏体化区硬度与钢轨母材硬度的比值为0.95，有效保障了接头平顺性，技术指标满足标准规定。同时接头中标准检验部位的显微组织为珠光体，无马氏体或贝氏体等异常组织。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1.18％、硅的质量分数为于0.56％、锰的质量分数为0.78％、钢轨的抗拉强度为1380MPa～1480MPa，轨头硬度为425HB～450HB。连续闪光焊接的预闪光阶段的高压时间为65s，闪光速度为0.6mm/s；闪光阶段的低压时间为140s，闪光速度为0.6mm/s；加速烧化阶段的闪光加速速度为2.0mm/s；顶锻阶段的带电顶锻时间为2.0s，顶锻计时为3.0s；锻造阶段钢轨消耗量为4.0mm，锻造时间为3.0s，平均速度为2.60mm/s。焊接结束后，钢轨以某一特定的运行速度，沿钢轨纵向方向通过特殊淬火装置，在具有特定压力的压缩空气的作用下，具有焊接余热的钢轨焊接接头被加速冷却的过程。其中钢轨运行速度为2.0m/s；焊接工序后端的余热淬火装置的有效淬火总长度为20m；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30mm，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再奥氏体化区硬度与钢轨母材硬度的比值为1.02，有效保障了接头平顺性，技术指标满足标准规定。同时接头中标准检验部位的显微组织为珠光体，无马氏体或贝氏体等异常组织。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1.10％、硅的质量分数为于0.73％、锰的质量分数为1.10％、钢轨的抗拉强度为1300MPa～1420MPa，轨头硬度为415HB～440HB。连续闪光焊接的预闪光阶段的高压时间为50s，闪光速度为0.4mm/s；闪光阶段的低压时间为100s，闪光速度为0.5mm/s；加速烧化阶段的闪光加速速度为1.7mm/s；顶锻阶段的带电顶锻时间为1.2s，顶锻计时为1.1s；锻造阶段钢轨消耗量为2.4mm，锻造时间为2.0s，平均速度为1.2mm/s。焊接结束后，钢轨以某一特定的运行速度，沿钢轨纵向方向通过特殊淬火装置，在具有特定压力的压缩空气的作用下，具有焊接余热的钢轨焊接接头被加速冷却的过程。其中钢轨运行速度为1.0m/s；焊接工序后端的余热淬火装置的有效淬火总长度为35m；独立淬火单元风盒及风管的长度为155mm、轨顶面风盒的宽度为72mm、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Φ2mm，出气孔间距为10mm；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再奥氏体化区硬度与钢轨母材硬度的比值为0.98，有效保障了接头平顺性，技术指标满足标准规定。同时接头中标准检验部位的显微组织为珠光体，无马氏体或贝氏体等异常组织。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1.10％、硅的质量分数为于0.73％、锰的质量分数为1.10％、钢轨的抗拉强度为1300MPa～1420MPa，轨头硬度为415HB～440HB。连续闪光焊接的预闪光阶段的高压时间为50s，闪光速度为0.4mm/s；闪光阶段的低压时间为100s，闪光速度为0.5mm/s；加速烧化阶段的闪光加速速度为1.7mm/s；顶锻阶段的带电顶锻时间为1.2s，顶锻计时为1.1s；锻造阶段钢轨消耗量为2.4mm，锻造时间为2.0s，平均速度为1.2mm/s。焊接结束后，钢轨以某一特定的运行速度，沿钢轨纵向方向通过特殊淬火装置，在具有特定压力的压缩空气的作用下，具有焊接余热的钢轨焊接接头被加速冷却的过程。其中钢轨运行速度为3.0m/s；焊接工序后端的余热淬火装置的有效淬火总长度为8m；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30mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ2mm，出气孔间距为20mm；压缩空气进入淬火装置前的压力值为40kPa。经检验，本对比例中钢轨接头再奥氏体化区硬度与钢轨母材硬度的比值为0.75，无法满足标准要求。本对比例中与实施例3的主要区别在于焊后淬火装置和淬火方法上。焊接完成后，钢轨以超过本专利权利要求的运行速度通过淬火装置，且淬火装置长度短、压缩空气压力小，导致钢轨接头冷却速度过慢，无法使得接头再奥氏体化区硬度提升。即，在钢轨材质和焊接方法相同的情况下，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1.10％、硅的质量分数为于0.73％、锰的质量分数为1.10％、钢轨的抗拉强度为1300MPa～1420MPa，轨头硬度为415HB～440HB。连续闪光焊接的预闪光阶段的高压时间为50s，闪光速度为0.4mm/s；闪光阶段的低压时间为100s，闪光速度为0.5mm/s；加速烧化阶段的闪光加速速度为1.7mm/s；顶锻阶段的带电顶锻时间为1.2s，顶锻计时为1.1s；锻造阶段钢轨消耗量为2.4mm，锻造时间为2.0s，平均速度为1.2mm/s。焊接结束后，钢轨以某一特定的运行速度，沿钢轨纵向方向通过特殊淬火装置，在具有特定压力的压缩空气的作用下，具有焊接余热的钢轨焊接接头被加速冷却的过程。其中钢轨运行速度为1.0m/s；焊接工序后端的余热淬火装置的有效淬火总长度为60m；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30mm，且均匀分布若干出气孔，出气孔直径为Φ2mm，出气孔间距为15mm；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再奥氏体化区硬度与钢轨母材硬度的比值为1.3，接头局部硬度过高，无法保障接头平顺性，技术指标不满足标准规定。同时接头中标准检验部位检验到马氏体异常组织。本对比例中与实施例3的主要区别在于焊后淬火装置和淬火方法上。焊接完成后，钢轨以一定速度通过淬火装置，且淬火装置长、压缩空气压力大，导致钢轨接头冷却速度过快，使得接头再奥氏体化区硬度提升超过标准要求范围，同时显微组织也出现异常。即，在钢轨材质和焊接方法相同的情况下，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1.10％、硅的质量分数为于0.73％、锰的质量分数为1.10％、钢轨的抗拉强度为1300MPa～1420MPa，轨头硬度为415HB～440HB。连续闪光焊接的预闪光阶段的高压时间为70s，闪光速度为0.1mm/s；闪光阶段的低压时间为160s，闪光速度为0.1mm/s；加速烧化阶段的闪光加速速度为0.5mm/s；顶锻阶段的带电顶锻时间为0.1s，顶锻计时为1.0s；锻造阶段钢轨消耗量为1.0mm，锻造时间为1.2s，平均速度为0.40mm/s。焊接结束后，钢轨以某一特定的运行速度，沿钢轨纵向方向通过特殊淬火装置，在具有特定压力的压缩空气的作用下，具有焊接余热的钢轨焊接接头被加速冷却的过程。其中钢轨运行速度为1.0m/s；焊接工序后端的余热淬火装置的有效淬火总长度为35m；独立淬火单元风盒及风管的长度为155mm、轨顶面风盒的宽度为72mm、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Φ2mm，出气孔间距为10mm；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再奥氏体化区硬度与钢轨母材硬度的比值为1.25，接头局部硬度过高，无法保障接头平顺性，技术指标不满足标准规定。同时接头中标准检验部位检验到马氏体异常组织。本对比例中与实施例3的主要区别在于焊接方法上。对比例采用的高于本专利权利要求的高压时间、低压时间，焊接热输入量大；采用低于本专利权利要求的各阶段闪光速度，钢轨消耗量减小，热量损失少；采用低于本专利权利要求的顶锻和锻造钢轨消耗量，钢轨消耗量减小，热量损失少，在后续的空气淬火过程中，冷却速率过快，接头再奥氏体化区硬度与钢轨母材硬度的比值不满足标准技术要求。在钢轨材质相同的情况下，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1.10％、硅的质量分数为于0.73％、锰的质量分数为1.10％、钢轨的抗拉强度为1300MPa～1420MPa，轨头硬度为415HB～440HB。连续闪光焊接的预闪光阶段的高压时间为40s，闪光速度为0.8mm/s；闪光阶段的低压时间为50s，闪光速度为1.0mm/s；加速烧化阶段的闪光加速速度为2.1mm/s；顶锻阶段的带电顶锻时间为0.1s，顶锻计时为1.0s；锻造阶段钢轨消耗量为5.0mm，锻造时间为1.0s，平均速度为0.60mm/s。焊接结束后，钢轨以某一特定的运行速度，沿钢轨纵向方向通过特殊淬火装置，在具有特定压力的压缩空气的作用下，具有焊接余热的钢轨焊接接头被加速冷却的过程。其中钢轨运行速度为1.0m/s；焊接工序后端的余热淬火装置的有效淬火总长度为35m；独立淬火单元风盒及风管的长度为155mm、轨顶面风盒的宽度为72mm、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Φ2mm，出气孔间距为10mm；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再奥氏体化区硬度与钢轨母材硬度的比值为0.78，有效保障了接头平顺性，技术指标满足标准规定。同时接头中标准检验部位的显微组织为珠光体，无马氏体或贝氏体等异常组织。对比例采用的低于本专利权利要求的高压时间、低压时间，焊接热输入量小；采用高于本专利权利要求的各阶段闪光速度，钢轨消耗量增加，热量损失多；采用高于本专利权利要求的顶锻和锻造钢轨消耗量，钢轨消耗量增加，热量损失多，在后续的空气淬火过程中，冷却速率过慢，接头再奥氏体化区硬度与钢轨母材硬度的比值不满足标准技术要求。在钢轨材质相同的情况下，采用本对比例方法无法达到预期效果。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
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，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法，其特征在于，包括：
(1)将过共析钢轨接头进行前端处理；
(2)将过共析钢轨接头进行闪光焊接处理，焊接包括预闪光、闪光、加速烧化、顶锻以及锻造阶段；
(3)对焊接后具有焊接余热的所述过共析钢轨接头进行周向淬火处理，所述周向淬火处理包括分别对轨头顶部、轨头侧部以及轨头下颚均匀喷吹压缩空气进行加速冷却；
(4)将过共析钢轨接头进行后端处理；
其中，每一个处理工序之间通过传送辊道连接以形成生产线，所述过共析钢轨接头通过所述传送辊道带动依次进入每一个所述处理工序中，所述周向淬火处理时的淬火长度为10～50m。
2.根据权利要求1所述的提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法，其特征在于，步骤(2)的焊接处理包括：
所述预闪光阶段的高压时间为45s～65s，闪光速度为0.1mm/s～0.6mm/s；
所述闪光阶段的低压时间为80s～140s，闪光速度为0.1mm/s～0.6mm/s；
所述加速烧化阶段的闪光加速速度为0.5mm/s～2.0mm/s；
所述顶锻阶段的带电顶锻时间为0.1s～2.0s，顶锻计时为1.0s～3.0s；
所述锻造阶段钢轨消耗量为2.0mm～4.0mm，锻造时间为1.5s～3.0s，平均速度为0.60mm/s～2.60mm/s。
3.根据权利要求1所述的提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法，其特征在于，对所述轨头顶部、所述轨头侧部以及所述轨头下颚均匀喷吹压力值为50kPa～300kPa的所述压缩空气。
4.根据权利要求1所述的提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法，其特征在于，设置所述传送辊道的传送速度为0.2m/s～2.5m/s。
5.根据权利要求1所述的提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法，其特征在于，过共析钢轨的主要化学成分包括：
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％。
6.根据权利要求1所述的提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的方法，其特征在于，所述过共析钢轨的最小抗拉强度为1200MPa，所述过共析钢轨轨头的最小硬度为400HB。
7.一种如上述权利要求任一项所述的方法中使用的提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的装置，所述装置用于周向淬火处理，其特征在于，包括：
传送辊道；
沿所述传送辊道方向依次排列的多个淬火单元，每一个所述淬火单元包括轨头风盒、对称分布于轨头侧面的第一风管以及对称分布于轨头下颚的第二风管，所述风盒与所述风管的纵向长度一致，并且与其相邻钢轨表面的距离相同，所述风盒与所述风管上均匀分布多个出气孔以向所述钢轨接头喷吹压缩空气。
8.根据权利要求7所述的提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的装置，其特征在于，每一个所述淬火单元包括一个轨头风盒、对称分布于轨头侧面的两个所述第一风管以及对称分布于轨头下颚的两个所述第二风管，每一个所述淬火单元独立调控压缩空气压力值。
9.根据权利要求8所述的提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的装置，其特征在于，所述压缩空气进入淬火装置前的压力值为50kPa～300kPa。
10.根据权利要求7所述的提高过共析钢轨接头再奥氏体化区硬度的装置，其特征在于，所述多个淬火单元组成的所述淬火装置的总长度为10m～50m，所述风盒宽度≥70mm，所述风盒和所述风管的长度≥150mm，所述风管的直径为Φ25mm～Φ30mm，所述风盒和所述风管与其相邻所述钢轨表面的距离为20mm～40mm，所述出气孔直径为Φ1mm～Φ3mm，所述出气孔之间的间距为5mm～15mm。
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