鋼軌軌端帽形淬火的工藝優(yōu)化

鋼軌軌端帽形淬火的工藝優(yōu)化摘要：本文討論鋼軌實行新鐵標交貨后，現(xiàn)有的淬火工藝不能滿足生產(chǎn)需求而進行的軌端淬火軌生產(chǎn)工藝的研究。

關(guān)鍵詞 ：鋼軌淬火帽形

1、引言

隨著鐵路運輸?shù)陌l(fā)展，鋼軌軌端受到以磨擦和沖擊為主的各種方向和各種狀態(tài)的復(fù)雜應(yīng)力的影響，在使用的過程中不可避免的會在軌端出現(xiàn)壓潰、掉塊、馬鞍形等缺陷，使軌端部分的使用壽命大大降低，從而迫使鋼軌過早地致廢。為了提高鐵路接頭的質(zhì)量，延長鋼軌的使用壽命，采用了對鋼軌軌端進行熱處理的生產(chǎn)工藝。它可使整個淬火層將軌頭圍上，加強該部位的耐磨性，提高軌端踏面和側(cè)面抗車輪磨損的能力，減小魚尾板對軌頭下顎造成的磨損。為此，根據(jù)新鐵標技術(shù)條件的要求進行了淬火生產(chǎn)工藝的優(yōu)化。

2、生產(chǎn)工藝介紹

淬火前輥道→導(dǎo)向輥→中頻感應(yīng)圈→加熱→后退至噴風(fēng)器下面進行淬火→淬火完畢后退出噴風(fēng)器

3、GB2585—81標準與新鐵標標準TB/T2344—2024的對比

3.1硬化層形狀、深度和長度的技術(shù)要求

3.1.1鋼軌橫斷面硬化層和縱斷面硬化層形狀如下（見圖1和圖2）

3.1.2硬化層深度及長度的技術(shù)要求

不同點：縱斷面硬化層長度

新鐵標：硬化區(qū)≥60mm；過渡區(qū)≤50mm；軟化區(qū)≤30mm。

3.2硬化層的硬度技術(shù)標準

硬化層橫斷面的硬度標準（見圖3）

從上面的圖可以看出：

不同點：（1）踏面硬度：國標為4點，硬度標準（A1~A4各點均為HB301~370）；新鐵標為5點，硬度標準）在穩(wěn)定硬化區(qū)內(nèi)距踏面A中心深7mm處的硬度值，即A3≥280HV。

（2）上圓角硬度：國標無上圓角硬度的要求；新鐵標的上圓角D要求打5點硬度值，且還要求了軌頂面的E、F處各打2點的硬度要求。

（3）表面硬度：國標表面硬度的要求；新鐵標增加了距軌端約50mm處的布氏硬度，切要求硬度在302HB~388HB。

（4）下圓角硬度：國標和新鐵標均為3點，但國標要求下圓角B、C各點的硬度為HB301~370；新鐵標無硬度值大小的限制。

4、設(shè)備改進

針對新鐵標與國標存在的5點差異，為了確保生產(chǎn)與試驗的正常進行，結(jié)合現(xiàn)有的生產(chǎn)實際，對一些輔助設(shè)備（導(dǎo)向裝置、壓緊裝置）、噴風(fēng)器進行了改進，以達到優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

4.1改進前后的踏面噴風(fēng)器對比

（1）加大風(fēng)嘴直徑（2）減少風(fēng)嘴個數(shù)

（3）風(fēng)嘴布置的改變（4）增加踏面噴風(fēng)器寬度

4.2改進前后的側(cè)噴風(fēng)器的對比

（1）增大風(fēng)嘴直徑（2）風(fēng)嘴個數(shù)的改變

（3）風(fēng)嘴布置的改變（4）側(cè)噴風(fēng)器長度的改變

（5）側(cè)噴風(fēng)器寬度的改變

4.3輔助設(shè)備的改進

4.3.1導(dǎo)向裝置

改進后的導(dǎo)向裝置以控制鋼軌軌頭為目的，防止鋼軌的左右滑動，以保證鋼軌兩側(cè)加熱溫度的均勻性，同時也起到了保護中頻感應(yīng)圈不被撞壞，將較好的節(jié)約中頻感應(yīng)圈的消耗。

4.3.2頭部壓緊裝置

頭部壓緊裝置的改進主要是為了防止頭部上彎鋼軌對中頻感應(yīng)圈造成的沖擊，避免了中頻感應(yīng)圈的損壞，同時，也起到了對軌頭踏面加熱溫度的微調(diào)作用。

5、工藝試驗

試驗方案主要從優(yōu)化加熱時間、冷卻時間、中頻功率和中頻頻率入手，制定了不同工藝試驗方案。

5.1第一輪工藝試驗結(jié)果分析

從上面的檢驗結(jié)果可以看出：4個檢驗樣中只有2#樣合格，其它3個樣均不合格，具體分析如下：

（1）1#樣不合的主要原因是由于加熱的功率偏低和時間過短致使鋼軌的加熱溫度偏低，造成下圓角的硬化層深度不夠以及整個硬化層的長度偏短。

（2）3#樣不合的主要原因是由于中頻感應(yīng)圈調(diào)整的間隙左右不對稱、加熱時間過短和冷卻器兩側(cè)不對稱，造成下圓角的C線硬化層深度過短以及整個下圓角的硬度偏軟。

（3）4#樣不合的主要原因是由于加熱的功率偏低和冷卻時間過短，造成整個下圓角的硬化層深度不夠、硬化層穩(wěn)定硬化區(qū)的長度不夠和軟化區(qū)過長。

5.2第二輪工藝試驗結(jié)果分析

從4個樣的檢驗結(jié)果可以看出：本次試驗的4個檢驗結(jié)果只有2#不符合鐵標標準的要求，其余3個樣均符合鐵標的要求。2#樣存在的主要問題是加熱時間過短，造成加熱深度不夠，即使冷卻時間夠長也不能保證踏面的淬火層深度及硬度的要求；同時還存在感應(yīng)圈出現(xiàn)偏斜，致使下圓角兩邊加熱不均勻；合格的3個樣的硬度的富余量較大。為此，根據(jù)第二輪的試驗結(jié)果，我們?yōu)榱舜_保生產(chǎn)的正常進行，又對第二輪的試驗工藝參數(shù)進行了再次的試驗論證，第三次試驗不再考慮加熱時間為35秒的情況，只針對加熱功率在65KW～70KW；加熱時間在40秒～45秒，冷卻的時間及壓力不再進行調(diào)整。

5.3第三輪工藝試驗結(jié)果分析

本次試驗的3個工藝參數(shù)方案均符合鐵標的要求，基本上能滿足生產(chǎn)的需要，解決了鋼軌下圓角的加熱不夠理想和冷卻效果差以及鋼軌硬化層深度和長度過短的問題，保證了鋼軌整個端部淬火軌性能的穩(wěn)定性和均勻性。

6、生產(chǎn)工藝制度的確定

（1）調(diào)整中頻感應(yīng)圈與鋼軌的相對位置；

（2）調(diào)整噴風(fēng)器與鋼軌的相對位置；

（3）調(diào)整導(dǎo)向裝置與鋼軌之間的相對位置。

7、結(jié)語

生產(chǎn)實踐證明：該生產(chǎn)工藝操作制度完全能滿足生產(chǎn)的實際需要，改進后