专利名称：对于轨道进行热处理的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对于轨道、尤其是对于带有不同质量的轮廓部分的热辊轧的行驶轨道或者铁路轨道进行热处理的方法和设备，其中该脱离辊轧热的轨道通过在轮廓部位中的轮廓部分内、尤其是在轨道头部中的一种合适的热处理和冷却得到具有较高强度的所希望的组织。
已知使脱离辊轧热的轨道在冷床上冷却到80度以下的温度。由于因轨道的不同轮廓部分而不对称的质量布置，在轨道的头部和脚部之间出现了不同的冷却特性。脚部比头部冷却得快，结果是，轨道在冷却时弯曲。通过对于还热着的轨道进行预弯曲、或者通过对头部和脚部有区别的冷却过程可以预防所述的弯曲。然而通过预弯曲或者有区别的冷却过程却在轨道中产生内应力，所述的内应力不利地影响其机械特性并且从而影响其寿命。
为了保证均匀地冷却轨道的脚部和头部，在DE 42 37 991 A1中建议把轨道头朝下地挂在冷床上传送，并且更进一步地在US-PS 468788中建议，把倒挂的轨道头部整个或者部分地浸入到充水的池中，其中把该轨道同时借助于压紧螺栓压在一个固定的支座上。
在EP 0 693 562B1中说明了冷却时进行的组织转变，其中建议把辊轧物品用最高为1100℃、然而至少为750℃的平均温度直线地对齐，然后沿横向装入并且在第一冷却阶段用相同的局部冷却强度冷却到850℃至Ar温度以上5℃至120℃，然后在第二冷却步骤中用相同的、在截面上看有很大区别的冷却强度，根据与表面积有关的体积部分，沿纵向从辊轧物品抽走热量，并且由此产生变为无马氏体的细珠光体组织的组织变换，然后在下一个步骤中再用相同的局部冷却强度继续冷却到室温。
由DE-C-30 06 695公知一种方法，其中通过一个中间步骤利用再次加热来中断冷却，并且其中首先通过对于脱离辊轧热的轨道进行冷却，致使在整个截面中发生变换，此后，把轨道头部尤其是通过感应加热进行重新奥氏体化并且接着进一步冷却。结果得到精细分层的珠光体组织，然而却存在在该组织中形成所不希望的贝氏体和马氏体的风险。
为了避免这种现象，在EP0 187 904 B1中除了添加各种合金材料，在方法上建议，首先在运行传送中将轨道头部在达50mm的足够的深度中借助于燃烧器或者感应加热到950至1050℃的奥氏化温度。接着用压缩空气将轨道头部在一个第一冷却阶段中、在10至20秒之内冷却到650至600℃的珠光体转化范围之前，并且在一个第二冷却阶段中利用与第一阶段相比节流了的空气量在2至4分钟之内冷却到约400℃，直到在构成精细分层的珠光体组织的条件下结束珠光体转化。接着把轨道头体在4至6分钟的时间空间中重新加热到600至650℃并且在此后快速地浸冷到100℃以下。
从现有技术出发，本发明的任务是提出一种方法和设备，通过所述的方法和设备使得能够特别在冷却轨道头部的过程中达到适当的热处理，并且用简单的方法产生具有精细分层的珠光体的组织，所述的有精细分层的珠光体以一定的硬化程度为特征并且因此以高的耐磨强度为特征，并且其中在冷却过程中尤其是在轨道头部的边缘区域不出现贝氏体。
所提出的任务在方法上在上述类型的轨道中通过权利要求1的方案来解决，其特征是先后安排的方法步骤a)有目的地使脱离辊轧热的轨道预冷却到为750至850℃的轨道头部的芯部温度，b)把轨道头部的边缘区域加热到至少芯部温度，c)用较高的热流密度对轨道进行成品冷却，以致对于轨道头部的芯部区域实现尽可能短的t8/5时间(在ZTU图表中从800到500℃的冷却时间)。
通过这种根据本发明实施的、首先进行合适的冷却然后接着再加热的方法步骤，通过这种方法将冷却了的边缘区域至少再加热到芯部温度，可以在紧接着的冷却阶段为轨道调节出高的热流密度，而不必把边缘区域冷却到贝氏体的起始温度。由此可以同时确保对于芯部区域实现尽可能短的t8/5时间。这特别意味着把全部轨道头部刚好这样快速地冷却到产生所希望的精细分层的珠光体组织的转化区域中。
因此防止了在过渡时间中对于边缘区域的过度冷却和在边缘区域中的提前转化，并且避免出现贝氏体。同时在进入最后的冷却阶段之前使轨道头部的温度分布均匀化，从而使轨道头部的芯部区域也转化成与边缘区域类似的精细分层的珠光体组织。
如果没有根据本发明的方法，冷却阶段就必须以明显较低的热流密度进行工作，或者说将待调节的传热系数降低30至40％，以避免在轨道头部的边缘区域构成贝氏体。由此对于芯部区域会出现明显较长的t8/5时间、较大的分层间距和因此引起的珠光体组织中较低的硬度值。
通过在自然对流的空气处或者借助于风机强制地进行冷却而实现到达为700至850℃的轨道头部芯部温度的预冷却。然而还可以借助于喷嘴使用一种水气混合物(浮质冷却(Aerosol-Kuehlung))进行冷却，其中这种冷却最好用相应数量的锚台(Liegeplatz)在一个横向移送机上进行。
在冷却过程中用一个高温计无接触地例如在轨道头部中间测量表面温度。在此测量出的边缘温度根据冷却方式和强度约处于仍然存在的芯部温度以下30至60℃。
根据本发明的一个有利的方案，在整个热处理过程中从进入到预冷却装置中开始至离开成品冷却装置为止来测量轨道头部的温度。把测量出的值馈入到一个测量和控制装置中，并且用于控制各个待实施的方法步骤，包括布置在成品冷却之前的加热。
一个用于实施根据本发明的方法的设备以下面的设备部分为特征a)一个预冷却装置，该预冷却装置使得能够使脱离辊轧热的轨道合适地预冷却到为750至850℃的轨道头部的芯部温度上，b)一个直接前置于成品冷却装置的加热装置，例如一个或多个感应线圈，轨道穿过该感应线圈，c)一个成品冷却装置、例如一个水冷却段(Wasserkuehlstrecke)，其中用较高的热流密度对轨道进行冷却，以致对于轨道头部的芯部区域实现尽可能短的t8/5时间(在ZTU图表中从800到500℃的冷却时间)。
相应于本发明的一个有利的方案，用于预冷却和成品冷却的装置以及用于中间加热的加温装置或加热装置与一个测量和控制装置连接，在所述的测量和控制装置中输入温度值，尤其是轨道头部的温度并且相应地控制整个热处理，以调节和保持所希望的测试或冷却条件和加热条件。
一个用于在对于一个示例性的轨道所进行的辊轧工序之后进行热处理的示意性设备在以下的示意图中示出。
附图示出
图1一根轨道的横剖面，图2一个热处理设备的流程图。
图1中示出一根轨道1的横剖面。所述的轨道1含有不同质量的轮廓部分，即带有边缘区域5和芯部区域6的轨道头部2、中间部分3和轨道脚部4。轨道头部2的边缘区域5在图1中用虚线示出；这是应当主要通过适当的热处理转化成精细分层的珠光体组织的区域，而没有热处理时在此边缘区域或者说在此区域5中存在贝氏体。
图2是用于实施根据本发明的热处理的示意性设备10。设备10包括在最后的辊轧机架11后面沿着辊轧线x-x布置的一个预冷却装置12、一个优选地感应加热装置13和一个成品冷却装置14，所述装置由轨道1向其出口离开辊轧机架11依次延伸。依据分别由测量和控制装置15所测量的温度来进行对于热处理的控制-包括冷却或加热强度以及穿过各个设备12、13、14的贯穿速度，该测量和控制装置15经过用于温度测量值和控制信号的相应线路16、17、18分别与各个设备部分12、13、14连接。
所示出的热处理设备的实施例当然可以根据轨道的种类和大小以及所选择的预冷却和成品冷却的种类以及测量和控制装置的范围在很大程度上进行变型，只要保证就内容而言完全遵守根据本发明的先后安排的方法步骤。
附图标记列表1、轨道2、轨道头部3、中间部分4、轨道脚部5、边缘区域6、芯部区域10、热处理装置11、轧机机座12、预冷却装置13、加热装置14、成品冷却装置15、控制装置16、线路17、线路18、线路
权利要求
1.用于对于轨道(1)进行热处理的方法、尤其是对于带有不同质量的轮廓部分的热辊轧的行驶轨道或者铁路轨道进行热处理的方法，其中脱离辊轧热的轨道(1)通过对于在轮廓部位中的、尤其是在轨道头部(2)中的轮廓部分进行一种合适的热处理和冷却，得到具有较高强度的所希望的组织，其特征在于依次安排的方法步骤a)有目的地使脱离辊轧热的轨道(1)预冷却到为750至850℃的轨道头部(2)的芯部温度，b)把轨道头部(2)的边缘区域(5)加热到至少芯部温度，c)用较高的热流密度对轨道进行成品冷却，以致对于轨道头部(2)的芯部区域(6)实现尽可能短的t8/5时间(在ZTU图表中从800到500℃的冷却时间)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在成品冷却时，把整个轨道头部(2)通过转化区域刚好这样快速地冷却使得产生一种所希望的精细分层的珠光体组织，而在这种情况下没有将边缘区域(5)冷却到贝氏体起始温度之下。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，轨道(1)的预冷却根据轨道截面的大小利用空气通过自然对流冷却来完成，或者借助于风机强制地进行，然而还可以通过喷嘴用一种水气混合物(浮质冷却)进行。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在预冷却的冷却过程中例如用一个高温计无接触地测量表面温度，最好在轨道头部中间处进行测量。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，附加于在预冷却时的温度测量，还在加热和成品冷却时测量表面温度，最好在轨道头部中间处进行测量。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，把测量出的温度值借助于一个测量和控制装置(15)用于为每个方法步骤控制轨道(1)的整个热处理的时间过程和强度。
7. 用于实施根据以上权利要求中一项或者多项的方法的热处理轨道(1)的设备、尤其是对于带有不同质量的轮廓部分的热辊轧的干线轨道或者铁路轨道进行热处理的设备(10)，其中脱离辊轧热的轨道(1)通过对于在轮廓部位中的、尤其是在轨道头部(2)中的轮廓部分进行一种合适的热处理和冷却，得到具有较高强度的所希望的组织，其特征在于a)一个预冷却装置(12)，该预冷却装置使得能够使脱离辊轧热的轨道合适地预冷却到为750至850℃的轨道头部(2)的芯部温度上，b)一个直接前置于成品冷却装置的加热装置(14)，例如一个或多个感应线圈，轨道(1)穿过该感应线圈，c)一个成品冷却装置(14)、例如一个水冷却段，其中用较高的热流密度对轨道进行冷却，使得对于轨道头部的芯部区域实现尽可能短的t8/5时间(在ZTU图表中从800到500℃的冷却时间)。
8.如权利要求7所述的设备(10)，其特征在于，用于预冷却和成品冷却的装置(12、14)和加热装置(13)分别与一个测量和控制装置(15)连接，在整个热处理的不同方法步骤中将温度值输入到该测量和控制装置中，并且由该测量和控制装置(15)进行控制和调节。
全文摘要
为了在轨道(1)的、尤其是热辊轧的行使轨道或者铁路轨道的头部的边缘区域内，在冷却辊轧热的过程中通过一种合适的热处理得到一种精细分层的珠光体组织而不形成贝氏体，根据本发明建议，在由一个预冷却装置(12)预冷却到750至850℃以后通过一个中间加热装置(13)把剧烈冷却的边缘区域加热到至少芯部温度，然后由成品冷却装置(14)进行冷却。
文档编号C21D9/04GK1561399SQ02819218
公开日2005年1月5日 申请日期2002年9月19日 优先权日2001年9月29日
发明者K·屈珀斯, M·迈尔, T·内尔扎克 申请人:Sms米尔股份有限公司