一种增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置及方法制造方法及图纸

技术编号：41208795 阅读：8 留言：0更新日期：2024-05-09 23:30

本发明专利技术涉及一种增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置及方法，该装置包括钢轨送料系统、预热感应加热系统、第一红外线测温仪、中期感应加热系统、第二红外线测温仪、喷风冷却系统、第三红外线测温仪和设备支撑座。该方法主要包括：1)淬火准备；2)初期预热；3)中期加热；4)喷风冷却。本发明专利技术构思合理，可以有效的减小残余铁素体含量，可有效的增加轨头硬化层深度，适用于各型号轨头离线热处理。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铁路轨道领域，具体涉及一种增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置及方法。

技术介绍

1、现阶段感应加热普遍应用于工业化生产，其工作原理是将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在其内部产生交变磁场，由交变磁场激发的感应电势将在工件的表面产生涡流，因为工件材料的电阻很小，所以不大的感应电势便会造成强度很大的涡流，从而释放出大量的焦耳热，使工件表面层温度迅速升高。

2、目前国内道岔生产厂家对于热轧钢轨离线热处理仍然采用一段式中频感应加热工艺，此种工艺的优点为不必整体加热，局部加热即可满足产品要求，工件变形小，电源消耗少，并且加热速度快，工件表面氧化脱碳较轻。但是感应加热存在频率与透热的对应关系，受感应加热特性的影响，工件加热后温度主要集中在钢轨表面，心部无法完全加热透，经过欠速冷却后无法得到较深的硬化层深度；若增加硬化层深度就需要通过热传递的过程，一段式加热表面温度来不及向心部传递就进入喷风冷却阶段，若采用低功率长时间加热又无法保证生产效率。

3、在设备频率固定的条件下，若增加轨头加热层深度可通过调节设备功率，延长加热时间的方法来实现，但是此种方式势必会影响产品的生产节拍，降低生产效率增加能源的浪费。而受感应加热特性的影响，透热深度约为500/√f(f为频率)，因此如果增加感应加热深度只能通过热传递，但是钢轨通过一段式感应加热时间很短，热量来不及向心部传递就进入喷风冷却阶段，所以单纯的通过降低功率延长加热时间来增加硬化层的效果并不明显。

技术实现思路

<p>1、针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种增加钢轨轨头硬化层深度的热处理装置及方法，其构思合理，可以有效的减小残余铁素体含量，可有效的增加轨头硬化层深度，适用于各型号轨头离线热处理。

2、本专利技术的技术方案如下：

3、上述的增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其包括钢轨送料系统、预热感应加热系统、第一红外线测温仪、中期感应加热系统、第二红外线测温仪、喷风冷却系统、第三红外线测温仪和设备支撑座；

4、所述钢轨送料系统用于承载钢轨前行，其包括钢轨送料平台、轨件位置升降机构、送料平台前进电机和升降高度调节电机；所述轨件位置升降机构匹配设置在所述钢轨送料平台的上部；所述送料平台前进电机匹配设置于所述钢轨送料平台的下部，其动力输出端与所述钢轨送料平台匹配连接；所述钢轨送料平台由所述送料平台前进电机驱动位移；所述升降高度调节电机匹配设置于所述钢轨送料平台上，其动力输出端与所述轨件位置升降机构匹配连接；钢轨放置于所述轨件位置升降机构上且高度可通过所述升降高度调节电机驱动所述轨件位置升降机构的高度实现；

5、所述设备支撑座匹配设置在钢轨前进方向的所述钢轨送料平台前方；所述设备支撑座上匹配设置有高度调节电机且面向所述预热感应加热系统的一侧匹配竖直安装有感应线圈高度调节滑道；

6、所述预热感应加热系统匹配设置于所述钢轨送料平台上方，其包括初期预热感应加热线圈和初期中频感应加热控制表柜；所述初期预热感应加热线圈匹配滑动安装在所述感应线圈高度调节滑道上并与所述高度调节电机的动力输出端匹配连接，所述初期预热感应加热线圈通过所述高度调节电机驱动其沿着所述感应线圈高度调节滑道在竖直方向上位移；所述初期预热感应加热线圈与所述初期中频感应加热控制表柜电连接；所述初期中频感应加热控制表柜安装在装置参数控制区域内，其通过控制其加热输出功率来调整钢轨经过所述初期预热感应加热线圈后的温度；

7、所述中期感应加热系统匹配设置在钢轨前进方向的所述初期预热感应加热线圈的前方，其包括中期感应加热线圈和中期中频感应加热控制表柜；所述中期感应加热线圈匹配滑动安装在所述感应线圈高度调节滑道上并与所述高度调节电机的动力输出端匹配连接；所述中期感应加热线圈通过所述高度调节电机驱动其沿着所述感应线圈高度调节滑道在竖直方向上位移；所述中期感应加热线圈与所述中期中频感应加热控制表柜电连接；所述中期中频感应加热控制表柜安装在装置参数控制区域内，其通过控制其加热输出功率来调整钢轨经过所述中期感应加热线圈后的温度；

8、所述喷风冷却系统由安装在装置参数控制区域内的空气压缩压力容器、喷风风压调控设备和固定安装在所述设备支撑座上的喷风冷却风箱组成；所述空气压缩压力容器与所述喷风风压调控设备匹配连接；所述喷风冷却风箱距离钢轨踏面高度可通过所述高度调节电机来驱动调节，所述喷风冷却风箱的风压由所述喷风风压调控设备进行调节；

9、所述第一红外线测温仪匹配安装在钢轨前进方向的所述初期预热感应加热线圈与所述中期感应加热线圈之间；所述第一红外线测温仪的测量位置为钢轨踏面；

10、所述第二红外线测温仪匹配安装在钢轨行进方向的所述中期感应加热线圈与所述喷风冷却风箱之间；所述第二红外线测温仪的测量位置为钢轨轨头踏面处；

11、所述第三红外测温仪匹配安装在钢轨前进方向的所述喷风冷却风箱前方；所述第三红外测温仪的测量位置为钢轨轨顶踏面处。

12、所述增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其中：所述钢轨送料平台的下部匹配设置有平台移动轮。

13、所述增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其中：所述初期预热感应加热线圈的两端设置有滚轮式钢轨位置定位工装，以保证钢轨在热处理的过程中所述初期预热感应加热线圈与轨头踏面间距保持不变；所述初期中频感应加热控制表柜通过其输出功率的调节，可将钢轨表面温度从室温提升至奥氏体转变温度以上，通过所述第一红外线测温仪检测预热温度，要求此时表面温度低于最终热处理温度。

14、所述增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其中：所述钢轨经过中期感应加热线圈时需采用低功率，使钢轨温度继续缓慢增加至工艺要求温度，此过程同时可以使热量不断的向心部传递，有效的减小心表温度差，通过所述第二红外线测温仪检测钢轨轨头喷风冷却前踏面温度，此时温度应控制在工艺要求范围以内。

15、所述增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其中：所述喷风冷却风箱的喷风风嘴与轨顶面间隙为45mm～55mm，钢轨通过所述喷风冷却系统后，由所述第三红外测温仪检测冷却后钢轨轨头温度，要求此时温度在300℃～600℃，如喷风后温度超出工艺要求应及时调整风压。

16、一种增加钢轨轨头淬火硬化层深度的方法，基于所述的增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其主要包括以下步骤：

17、1)淬火准备

18、通过人工将需热处理的钢轨件吊装至钢轨送料系统上，在钢轨送料系统上进行高度调节，使钢轨置于指定位置；调节初期预热感应加热线圈、中期感应加热线圈和喷风冷却系统位置，使钢轨轨件在加热和冷却的过程满足工艺要求；

19、2)初期预热

20、调节钢轨送料系统1车速至工艺要求，通过调节初期中频感应加热控制表柜的输出功率来控制与其连接的初期预热感应加热线圈的加热速度，通过第一红外线测温检测预热后轨件加热温度，此时要求加热温度略高于奥氏体转化温度；

21、3)中期本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其特征在于：所述装置包括钢轨送料系统(1)、预热感应加热系统(2)、第一红外线测温仪(3)、中期感应加热系统(4)、第二红外线测温仪(5)、喷风冷却系统(6)、第三红外线测温仪(7)和设备支撑座(8)；

2.如权利要求1所述的增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其特征在于：所述钢轨送料平台(11)的下部匹配设置有平台移动轮(111)。

3.如权利要求1所述的增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其特征在于：所述初期预热感应加热线圈(21)的两端设置有滚轮式钢轨位置定位工装，以保证钢轨在热处理的过程中所述初期预热感应加热线圈(21)与轨头踏面间距保持不变；所述初期中频感应加热控制表柜通过其输出功率的调节，可将钢轨表面温度从室温提升至奥氏体转变温度以上，通过所述第一红外线测温仪(3)检测预热温度，要求此时表面温度低于最终热处理温度。

4.如权利要求1所述的增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其特征在于：所述钢轨经过中期感应加热线圈(41)时需采用低功率，使钢轨温度继续缓慢增加至工艺要求温度，此过程同时可以使热量不断

5.如权利要求1所述的增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其特征在于：所述喷风冷却风箱的喷风风嘴与轨顶面间隙为45mm～55mm，钢轨通过所述喷风冷却系统(6)后，由所述第三红外测温仪(7)检测冷却后钢轨轨头温度，要求此时温度在300℃～600℃，如喷风后温度超出工艺要求应及时调整风压。

6.一种增加钢轨轨头淬火硬化层深度的方法，基于上述权利要求1所述的增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其特征在于，主要包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的增加钢轨轨头淬火硬化层深度的方法，其特征在于：所述步骤2)初期预热阶段采用中频高功率进行加热，使钢轨表面温度快速提升至奥氏体转变温度以上，要求将温度控制在820℃～880℃；通过第一红外感应温度测量仪(3)实时监控钢轨轨头预热后温度；温度符合要求后通过中期感应加热线圈(41)，此时通过调节中期感应加热控制表柜的输出功率，使钢轨表面温度继续缓慢升高至工艺要求范围，此过程热量不断向心部传递，同时使金相组织转变更均匀。

8.如权利要求6所述的增加钢轨轨头淬火硬化层深度的方法，其特征在于：所述步骤3)中期加热后经过第二红外测温仪(5)检测喷风前温度，温度符合要求后钢轨进入喷风冷却系统(6)，此时通过风压的调节控制冷却后轨头温度，此处要求要有足够的欠速冷却速度，将钢轨轨头喷风冷却后温度控制在300℃～600℃，使钢轨轨头金相组织转变为细小的片状珠光体，以达到加深硬化层深度的目的。

...

【技术特征摘要】

2.如权利要求1所述的增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其特征在于：所述钢轨送料平台(11)的下部匹配设置有平台移动轮(111)。

4.如权利要求1所述的增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其特征在于：所述钢轨经过中期感应加热线圈(41)时需采用低功率，使钢轨温度继续缓慢增加至工艺要求温度，此过程同时可以使热量不断的向心部传递，有效的减小心表温度差，通过所述第二红外线测温仪(5)检测钢轨轨头喷风冷却前踏面温度，此时温度应控制在工艺要求范围以内。

5.如权利要求1所述的增加钢轨轨头淬火硬化层深度的装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朝富，吴钟敏，闫宇青，宫政，薛喜丽，
申请(专利权)人：中铁宝桥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人