一种减少钢轨局部热处理热影响区的淬火方法

技术领域

本申请涉及钢轨热处理的领域，尤其是涉及一种减少钢轨局部热处理热影响区的淬火方法。

背景技术

道岔尖心轨跟端锻压后强韧度下降，需要对锻压跟端(锻压跟端即尖心轨锻压端部至靠近尖心轨端部1.5米范围内)重新热处理以使钢轨锻压跟端性能提高到原材的强韧度水平。

目前通常采用中频感应淬火的方法，对钢轨锻压跟端淬火时，淬火区域与未受淬火影响的原材之间存在一个过渡区域，该过渡区域由于温度梯度原因必然会存在一个硬度低于原材硬度的热影响区。当热影响区范围较宽时，长期铁路行车过程中容易产生马鞍形磨耗，即硬度相对较高区域为鞍峰，硬度相对较低区域为鞍谷，从而导致钢轨轨面短急不平顺，引起车辆线路强烈振动，影响行车安全性。

发明内容

为了提高淬火钢轨跟端产品质量，本申请提供的一种减少钢轨局部热处理热影响区的淬火方法。

本申请提供的一种减少钢轨局部热处理热影响区的淬火方法采用如下的技术方案：

一种减少钢轨局部热处理热影响区的淬火方法，包括依次进行的如下步骤：

淬火准备，将淬火机床的前后导向轮落在钢轨上，淬火机床的感应器位于钢轨锻压跟端靠近原材的位置，控制淬火机床的感应器和喷风器与钢轨轨顶面保持间隙；

初期淬火，控制淬火机床以低于目标钢轨材料要求的淬火车速在钢轨轨顶面从里向外移动，控制淬火功率低于目标钢轨材料要求的淬火工艺参数值进行淬火，保证淬火时长在10-90s；

中期淬火，将淬火机床车速和淬火功率均调节至目标钢轨材料要求的淬火工艺参数值进行淬火。

通过采用上述技术方案，先对钢轨锻压跟端靠近原材的位置进行低频淬火，可以减小热影响区域，避免出现马鞍形磨耗，延长钢轨使用寿命，同时保持低车速使得钢轨靠近原材部分能够充分淬透。当逐渐远离原材部分时，调整淬火功率及车速至目标钢材的淬火工艺参数值，保证钢轨跟端淬火深度，使钢轨充分淬透。

优选的，步骤淬火准备具体为：将淬火机床的前后导向轮落在钢轨上，淬火机床的感应器位于钢轨锻压跟端靠近原材的位置，并调整淬火机床的感应器与钢轨圆角两侧间隙相同，并使得前后导向轮、感应器以及喷风器的中心位于同一条直线上，控制淬火机床的感应器与钢轨轨顶面保持5-15mm的间隙，喷风器与钢轨轨顶面保持10-40mm的间隙。

通过采用上述技术方案，通过控制间隙大小，提高钢轨的加热和冷却效果，进而提高钢轨淬火质量。

优选的，还包括在中期淬火之后进行的钢轨端头淬火，钢轨端头淬火，当淬火机床的感应器对钢轨跟端端头加热时，将车速降低五分之一至二分之一，淬火功率降低五分之一至三分之二。

通过采用上述技术方案，淬火机床逐渐靠近钢轨跟端端头，由于钢轨跟端端头受到尖角效应影响，出现明显高于其他位置温度的“月牙形”高温区，该高温区容易出现过热过烧风险，进而导致整根钢轨报废。保证钢轨跟端端头充分淬透的前提下，降低淬火功率以及车速，尽可能避免该高温区出现过热过烧，保证整根钢轨质量。

优选的，步骤钢轨端头淬火还包括：观察钢轨端头轨顶圆角的加热颜色，控制加热颜色保持为橘黄色、淡橘黄色或黄色。

通过采用上述技术方案，通过人为观察加热颜色监控淬火程度，根据加热颜色异常情况及时调整淬火工艺参数。

优选的，当加热颜色偏黄色时降低淬火功率，当加热颜色偏橘黄色时增加淬火功率，同时避免端头出现淡黄色、白微黄色、亮白色、橘黄微红色、樱红色等现象。

通过采用上述技术方案，具体对淬火功率调整使得钢轨跟端端头呈现出需要的加热颜色，避免端头出现淡黄色、白微黄色、亮白色、橘黄微红色、樱红色等现象。

附图说明

图1是本申请实施例淬火机床对钢轨锻压跟端淬火的示意图。

附图标记说明：1、钢轨；2、前导向轮；3、感应器；4、后导向轮；5、喷风器。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请实施例公开一种减少钢轨局部热处理热影响区的淬火方法，包括依次进行的如下步骤：

(在本实施例中，主要针对U71MnH和U75VH等材质常用钢材进行淬火，并设置相应具体的淬火工艺参数值。)

淬火准备：将淬火机床的前后导向轮落在钢轨上，淬火机床的感应器位于钢轨锻压跟端1.5米位置，并调整淬火机床的感应器与钢轨圆角两侧间隙相同，并使得前后导向轮、感应器以及喷风器的中心位于同一条直线上，控制淬火机床的感应器与钢轨轨顶面保持10mm的间隙，喷风器与钢轨轨顶面保持25mm的间隙。在本实施例中,采用锻压钢轨长度，其中常用锻压钢轨的成型段与过渡段长度之和为600mm。在其他实施例中，加长钢轨跟端淬火起始位置根据钢轨锻压跟端长度进行相应调整，具体为：感应器起始位置位于锻压跟端过渡段后800-1000mm位置，即淬火起始位置与锻压跟端端头的距离为成型段长度+过渡段长度+(800-1000mm范围内任取一个数值)。

初期淬火：控制淬火机床以5-15cm/min的淬火车速在钢轨轨顶面从里向外移动(图1中箭头A指示方向)，控制淬火功率以50-150kw进行淬火，保证淬火时长在10-90s。在本实施例中，具体采用10cm/min的淬火车速，以及100kw的淬火功率。

中期淬火：将淬火机床车速和淬火功率均调节至目标钢轨材料要求的淬火工艺参数值进行淬火。在本实施例中，具体对于U71MnH材质钢轨采用45cm/min的淬火车速，以及160kw的淬火功率；对于U75VH材质钢轨采用45cm/min的淬火车速，以及180kw的淬火功率。

钢轨端头淬火：当淬火机床的感应器移动至对钢轨跟端端头加热时，将车速降低三分之一，淬火功率降低四分之一，在本实施例中，具体对于U71MnH材质钢轨将车速降低至30cm/min，将淬火功率降低至120kw；对于U75VH材质钢轨将车速降低至30cm/min，将淬火功率降低至135kw；同时观察钢轨端头轨顶圆角的加热颜色，当加热颜色偏黄色时降低淬火功率，当加热颜色偏橘黄色时增加淬火功率，同时避免端头出现淡黄色、白微黄色、亮白色、橘黄微红色、樱红色等现象。

对比例:整个淬火过程始终以目标钢轨材料要求的淬火工艺参数值进行淬火(如U71MnH材质钢轨：淬火车速45cm/min，淬火功率160kw；U75VH材质钢轨：淬火车速45cm/min，淬火功率180kw)。

性能检测实验：对钢轨淬火跟端进行取样加工，轨头顶面磨去0.5mm，检测布氏硬度，检测方式按HBW10/3000,在成型段和过渡段，测点间距为100mm，在母材段，测点间距为10mm(热影响区在母材段区域)，检测结果如下表1所示。

表1淬火钢轨跟端布氏硬度检测结果

由上述表1可得知，采用本发明所述的淬火方法能显著减少热影响区宽度(热影响区宽度＝软点个数×母材段测点间距，软点为在热影响区内硬度值低于硬度标准的检测点)，提高热影响区硬度，改善钢轨局部淬火质量，进而避免出现马鞍形磨耗，延长钢轨使用寿命，提高线路行车平顺性和安全性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。