减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法技术

本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
减小过共析钢轨接头球化退火区宽度的方法


[0001]本专利技术涉及焊接
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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
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OF
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WAY ASSOCIATION(AREMA)、欧标BS EN14587
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3:2012,Rail way applications
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Track
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Flash butt welding of rails.Part 3:Welding in association with crossing construction以及澳标AS1085.20
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2012,Railway track material Part20：Welding of steel 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。
[0004]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。
[0005]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。

技术实现思路

[0006]本专利技术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。
[0007]根据本专利技术的一个方面，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
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～295
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，预设快速顶锻控制阀值为2.1mm/s～2.8mm/s。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，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。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，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
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。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，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。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，在所述后热保压阶段，压力设置值为420kN～520kN。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，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。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
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
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～810
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，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
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～295
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，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
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～990
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。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...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆鑫，李大东，王若愚，董雪娇，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：