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道岔 钢轨轨腰在线 热处理方法及其约束装置

阅读：349发布：2020-05-12

专利汇可以提供道岔钢轨轨腰在线热处理方法及其约束装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开的是金属热处理技术领域的一种道岔钢轨轨腰在线热处理方法及其约束装置，首先，将钢轨温度控制在700-800℃，碳质量百分比含量介于0.7-0.90％之间；随后，将钢轨送入约束装置，利用约束装置对钢轨轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心施加加速冷却介质，冷却速度介于1-5℃/s；最后，当钢轨温度降低到450-500℃时，将钢轨送出约束装置。本发明的有益效果是：利用约束装置来稳定钢轨，然后对钢轨的轨头和轨底施加加速冷却介质，使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，从而降低钢轨轨腰残余应力，提高道岔钢轨轨腰综合性能。，下面是道岔钢轨轨腰在线热处理方法及其约束装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.道岔钢轨轨腰在线热处理方法，其特征是：
首先，将钢轨温度控制在700-800℃，碳质量百分比含量介于0.7-0.90％之间；
随后，将钢轨送入约束装置，利用约束装置对钢轨轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心施加加速冷却介质，冷却速度介于1-5℃/s；
最后，当钢轨温度降低到450-500℃时，将钢轨送出约束装置。
2.如权利要求1所述的道岔钢轨轨腰在线热处理方法，其特征是：所述冷却介质为喷风或喷雾。
3.如权利要求2所述的道岔钢轨轨腰在线热处理方法，其特征是：所述冷却介质喷出的压力为：V＝(T1-700)/60+G/20-1.5，其中，T1为钢轨入机组轨腰温度，单位为℃，G为轨腰厚度，单位为mm。
4.对如权利要求1所述的道岔钢轨轨腰进行在线热处理的约束装置，其特征是：包括固定架(1)和冷却装置(2)；所述固定架(1)顶部设有底部约束轮(3)，固定架(1)的两侧设有摇臂(4)，摇臂(4)的上端设有导板(5)，导板(5)的内侧设有上约束轮(6)，所述钢轨(7)的轨底放置在底部约束轮(3)上，所述上约束轮(6)分别抵在钢轨(7)轨腰两侧；所述冷却装置(2)上设有多个喷嘴(8)，喷嘴(8)分别对着钢轨(7)的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心。
5.如权利要求4所述的约束装置，其特征是：所述摇臂(4)的中部与固定架(1)铰接，摇臂(4)的下端通过调节螺栓(9)与固定架(1)相连。
6.如权利要求4或5所述的约束装置，其特征是：所述导板(5)的长度为1～2m，在导板(5)的长度方向上间隔设置有两组摇臂(4)。

说明书全文

道岔 钢轨轨腰在线 热处理方法及其约束装置

技术领域

[0001] 本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及一种道岔钢轨轨腰在线热处理方法及其约束装置。

背景技术

[0002] 道岔是铁道线路引导列车转向的重要部件，道岔钢轨轨腰厚度最大达到44mm，是普通钢轨的2-3倍。在道岔钢轨在线热处理过程中，存在轨腰热量难以散去，轨头热处理强度又受轨腰热量的影响，造成同样成分下轨头性能比普通钢轨性能偏低。同时，由于道岔轨轨头和轨腰受力复杂，使用条件苛刻，多年来始终是铁道线路最薄弱的环节之一，严重制约铁路的快速发展。目前在对道岔钢轨的热处理过程中，一般采用全方位的冷却，冷却速度和冷却效果较差，因此有必要研究一种可提高道岔钢轨综合性能的热处理方法。

发明内容

[0003] 为克服现有道岔钢轨冷却效果差等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能提高道岔钢轨轨腰综合性能的在线热处理方法及其约束装置。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0005] 一种道岔钢轨轨腰在线热处理方法，包括以下步骤：

[0006] 首先，将钢轨温度控制在700-800℃，碳质量百分比含量介于0.7-0.90％之间；

[0007] 随后，将钢轨送入约束装置，利用约束装置对钢轨轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心施加加速冷却介质，冷却速度介于1-5℃/s；

[0008] 最后，当钢轨温度降低到450-500℃时，将钢轨送出约束装置。

[0009] 进一步的是，所述冷却介质为喷风或喷雾。

[0010] 进一步的是，所述冷却介质喷出的压力为：V＝(T1-700)/60+G/20-1.5，其中，T1为钢轨入机组轨腰温度，单位为℃，G为轨腰厚度，单位为mm。

[0011] 对道岔钢轨轨腰进行在线热处理的约束装置，包括固定架和冷却装置；所述固定架顶部设有底部约束轮，固定架的两侧设有摇臂，摇臂的上端设有导板，导板的内侧设有上约束轮，所述钢轨的轨底放置在底部约束轮上，所述上约束轮分别抵在钢轨轨腰两侧；所述冷却装置上设有多个喷嘴，喷嘴分别对着钢轨轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心。

[0012] 进一步的是，所述摇臂的中部与固定架铰接，摇臂的下端通过调节螺栓与固定架相连。

[0013] 进一步的是，所述导板的长度为1～2m，在导板的长度方向上间隔设置有两组摇臂。

[0014] 本发明的有益效果是：利用约束装置来稳定钢轨，然后对钢轨的轨头和轨底施加加速冷却介质，使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，从而降低钢轨轨腰残余应力，提高道岔钢轨轨腰综合性能。附图说明

[0015] 图1是本发明主视图。

[0016] 图2是本发明侧视图。

[0017] 图中标记为，1-固定架，2-冷却装置，3-底部约束轮，4-摇臂，5-导板，6-上约束轮，7-钢轨，8-喷嘴，9-调节螺栓。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0019] 本发明所提供的道岔钢轨轨腰在线热处理方法，包括以下步骤：

[0020] 首先，将钢轨温度控制在700-800℃，碳质量百分比含量介于0.7-0.90％之间；随后，将钢轨送入约束装置，利用约束装置对钢轨轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心施加加速冷却介质，冷却速度介于1-5℃/s；最后，当钢轨温度降低到450-500℃时，将钢轨送出约束装置。

[0021] 热处理过程中钢轨的温度和碳含量决定了钢轨的强度，传统的冷却方式较为缓慢，易出现碳析出，钢轨残余应力不易释放等问题，也就导致了钢轨轨腰性能不足。本发明通过对钢轨轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心施加加速冷却介质，可使钢轨轨头和轨底的温度迅速降低，轨腰部位的热量迅速向两端传导，从而降低钢轨轨腰残余应力，提高道岔钢轨轨腰综合性能。

[0022] 为了使冷却介质能均匀快速地喷出，以达到迅速冷却的目的，所述冷却介质最好为喷风或喷雾。由于不同厚度的轨腰需要传导的热量不同，本发明通过调整冷却介质喷出的压力来控制冷却速率，以适应不同的钢轨，具体压力为：V＝(T1-700)/60+G/20-1.5，其中，T1为钢轨入机组轨腰温度，G为轨腰厚度。

[0023] 对道岔钢轨轨腰进行在线热处理的约束装置，如图1、图2所示，包括固定架1和冷却装置2；所述固定架1顶部设有底部约束轮3，固定架1的两侧设有摇臂4，摇臂4的上端设有导板5，导板5的内侧设有上约束轮6，所述钢轨7的轨底放置在底部约束轮3上，所述上约束轮6分别抵在钢轨7的轨腰两侧；所述冷却装置2上设有多个喷嘴8，喷嘴8分别对着钢轨7的轨头踏面中心、轨头两侧和轨底中心。

[0024] 底部约束轮3主要用于承载和输送钢轨7，为了避免底部约束轮3遮挡轨底中部，影响冷却效果，可将底部约束轮3设置在轨底两侧，留出中间部供喷嘴8向轨底喷射冷却介质。两侧的上约束轮6用于对轨腰进行夹紧，从而限制钢轨7左右晃动。所述冷却装置2包括降温和加压的部件，并配有控制系统来控制冷却介质喷出的压力，包括对不同的部位施加不同的压力。针对同一部位进行冷却的喷嘴8，可间隔均匀设置多个，以便提高冷却效果。

[0025] 由于不同型号的道岔钢轨中部轨腰的厚度不同，因此为了使本装置能够适应不同厚度的轨腰，将所述摇臂4的中部与固定架1铰接，摇臂4的下端通过调节螺栓9与固定架1相连。通过转动调节螺栓9，可使摇臂4绕着中部的铰接点转动，从而控制两个摇臂4上端实现开合，以达到对不同厚度的轨腰都能夹紧的目的。

[0026] 进一步的，所述导板5的长度为1～2m，在导板5的长度方向上间隔设置有两组摇臂4。根据实际应用情况，设置1～2m的导板5，也就是经过1～2m的冷却路径，可在保证冷却效果的同时，使资源利用更为经济合理，以达到节能环保的目的。设置两组摇臂4，可提升支撑力，保证钢轨7的稳定运行。

[0027] 下面通过对比试验对本申请进一步说明。

[0028] 实施例：

[0029] 本发明实施例以及相应的对比例均选用以下钢轨化学成分。

[0030] 表1实施例钢轨化学成分/％

[0031]

[0032] 本发明中的对比例采用与实施例相同的化学成分、加热、轧制工艺。轧制道岔钢轨轨型为60AT1，轨腰厚度为44mm，钢轨入机组温度为760℃。

[0033] 采用本申请中的方法对钢轨进行不同热处理工艺和不同轨腰热处理工艺(施加的冷却介质的冷却速度)。其中1#至3#为采用不同工艺的约束装置并辅以不同热处理工艺，4#为对比例未进行热处理工艺。随后，4支试样采用相同的加热、轧制工艺生产，[0034] 表2实施例及对比例钢轨热处理工艺及采用的热处理约束装置

[0035]

[0036] 按照TB/T 2344-2012要求，分别对4支钢轨试样进行拉伸性能、组织和轨底残余应力检测，检验结果如表3所示。

[0037] 表3实施例及对比例钢轨拉伸性能检验、氧化层厚度和残余应力检验[0038]

[0039] 本发明同时选取了相同化学成分的钢轨进行对比，在实施例中，所采用的3种处理方式均为本发明中的方法。表1至表3的对比结果表明，通过对道岔钢轨轨腰采用热处理工艺，其强度和韧性均提高。同时加热轨腰热处理冷却强度，组织极易出现马氏体组织，同时对轨腰施加加速冷却和约束装置，钢轨残余应力明显降低。

[0040] 综上所述，本发明中钢轨的热处理生产方法及其热处理约束装置能够明显降低钢轨轨腰残余应力，提高钢轨组织与性能的匹配性，从而提高道岔钢轨轨腰综合性能，具有很好的实用性和应用前景。

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