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(shí)行新鐵標(biāo)交貨后，現(xiàn)有的淬火工藝不能滿足生產(chǎn)需求而進(jìn)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(yùn)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(guò)程中不可避免的會(huì)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(guò)早地致廢。為了提高鐵路接頭的質(zhì)量，延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命，采用了對(duì)鋼軌軌端進(jìn)行熱處理的生產(chǎn)工藝。它可使整個(gè)淬火層將軌頭圍上，加強(qiáng)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(yú)尾板對(duì)軌頭下顎造成的磨損。為此，根據(jù)新鐵標(biāo)技術(shù)條件的要求進(jìn)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(jìn)行淬火→淬火完畢后退出噴風(fēng)器

3、GB2585—81標(biāo)準(zhǔn)與新鐵標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)TB/T2344—2024的對(duì)比

3.1硬化層形狀、深度和長(zhǎng)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(jiàn)圖1和圖2）

3.1.2硬化層深度及長(zhǎng)度的技術(shù)要求

不同點(diǎn)：縱斷面硬化層長(zhǎng)度

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

3.2硬化層的硬度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

硬化層橫斷面的硬度標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)圖3）

從上面的圖可以看出：

不同點(diǎn)：（1）踏面硬度：國(guó)標(biāo)為4點(diǎn)，硬度標(biāo)準(zhǔn)（A1~A4各點(diǎn)均為HB301~370）；新鐵標(biāo)為5點(diǎn)，硬度標(biāo)準(zhǔn)）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(guó)標(biāo)無(wú)上圓角硬度的要求；新鐵標(biāo)的上圓角D要求打5點(diǎn)硬度值，且還要求了軌頂面的E、F處各打2點(diǎn)的硬度要求。

（3）表面硬度：國(guó)標(biāo)表面硬度的要求；新鐵標(biāo)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(guó)標(biāo)和新鐵標(biāo)均為3點(diǎn)，但國(guó)標(biāo)要求下圓角B、C各點(diǎn)的硬度為HB301~370；新鐵標(biāo)無(wú)硬度值大小的限制。

4、設(shè)備改進(jìn)

針對(duì)新鐵標(biāo)與國(guó)標(biāo)存在的5點(diǎn)差異，為了確保生產(chǎn)與試驗(yàn)的正常進(jìn)行，結(jié)合現(xiàn)有的生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)一些輔助設(shè)備（導(dǎo)向裝置、壓緊裝置）、噴風(fēng)器進(jìn)行了改進(jìn)，以達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

4.1改進(jìn)前后的踏面噴風(fēng)器對(duì)比

（1）加大風(fēng)嘴直徑（2）減少風(fēng)嘴個(gè)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(jìn)前后的側(cè)噴風(fēng)器的對(duì)比

（1）增大風(fēng)嘴直徑（2）風(fēng)嘴個(gè)數(shù)的改變

（3）風(fēng)嘴布置的改變（4）側(cè)噴風(fēng)器長(zhǎng)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(jìn)

4.3.1導(dǎo)向裝置

改進(jìn)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(dòng)，以保證鋼軌兩側(cè)加熱溫度的均勻性，同時(shí)也起到了保護(hù)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(jìn)主要是為了防止頭部上彎鋼軌對(duì)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(shí)，也起到了對(duì)軌頭踏面加熱溫度的微調(diào)作用。

5、工藝試驗(yàn)

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

5.1第一輪工藝試驗(yàn)結(jié)果分析

從上面的檢驗(yàn)結(jié)果可以看出：4個(gè)檢驗(yàn)樣中只有2#樣合格，其它3個(gè)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(shí)間過(guò)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(gè)硬化層的長(zhǎng)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(duì)稱、加熱時(shí)間過(guò)短和冷卻器兩側(cè)不對(duì)稱，造成下圓角的C線硬化層深度過(guò)短以及整個(gè)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(shí)間過(guò)短，造成整個(gè)下圓角的硬化層深度不夠、硬化層穩(wěn)定硬化區(qū)的長(zhǎng)度不夠和軟化區(qū)過(guò)長(zhǎng)。

5.2第二輪工藝試驗(yàn)結(jié)果分析

從4個(gè)樣的檢驗(yàn)結(jié)果可以看出：本次試驗(yàn)的4個(gè)檢驗(yàn)結(jié)果只有2#不符合鐵標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其余3個(gè)樣均符合鐵標(biāo)的要求。2#樣存在的主要問(wèn)題是加熱時(shí)間過(guò)短，造成加熱深度不夠，即使冷卻時(shí)間夠長(zhǎng)也不能保證踏面的淬火層深度及硬度的要求；同時(shí)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(gè)樣的硬度的富余量較大。為此，根據(jù)第二輪的試驗(yàn)結(jié)果，我們?yōu)榱舜_保生產(chǎn)的正常進(jìn)行，又對(duì)第二輪的試驗(yàn)工藝參數(shù)進(jìn)行了再次的試驗(yàn)論證，第三次試驗(yàn)不再考慮加熱時(shí)間為35秒的情況，只針對(duì)加熱功率在65KW～70KW；加熱時(shí)間在40秒～45秒，冷卻的時(shí)間及壓力不再進(jìn)行調(diào)整。

5.3第三輪工藝試驗(yàn)結(jié)果分析

本次試驗(yàn)的3個(gè)工藝參數(shù)方案均符合鐵標(biāo)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(zhǎng)度過(guò)短的問(wèn)題，保證了鋼軌整個(gè)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(duì)位置；

（2）調(diào)整噴風(fēng)器與鋼軌的相對(duì)位置；

（3）調(diào)整導(dǎo)向裝置與鋼軌之間的相對(duì)位置。

7、結(jié)語(yǔ)

生產(chǎn)實(shí)踐證明：該生產(chǎn)工藝操作制度完全能滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要，改進(jìn)后