一种在线热处理AT钢轨的跟端锻压段热处理机构的制作方法

本发明涉及铁路道岔企业at钢轨的加工领域，尤其是一种在线热处理at钢轨的跟端锻压段热处理机构。

背景技术：

道岔是铁路的重要部件，at尖轨是铁路道岔的重要组成部件之一。at尖轨是利用钢厂提供的at钢轨加工而成的。at钢轨是矮型特种断面钢轨，断面不对称，而且断面高度要矮于普通的钢轨。非对称断面的at钢轨一端通过机加工形成at尖轨的尖端，另一端通过热锻压的方法转变成对称断面的普通钢轨从而和普通钢轨连接，通过热锻压使at轨断面过渡成普通钢轨的端部区域称为at轨跟端锻压段。

at轨跟端锻压段的实现过程是在铁道道岔企业对at轨的跟端进行跟端电阻加热炉加热或中频感应加热，长度约0.85m，然后利用大型锻压机热锻压，利用模具成型成钢轨的断面。由于断面的复杂性，经常需要多模压制，有时需要多次加热。为了实现热锻压，at轨跟端加热的温度高达1100℃以上，导致at轨跟端锻压段的晶粒粗大从而使韧性大幅度下降。需要进行热处理恢复其韧性。

热轧at钢轨是钢厂热轧后空冷得到的，而在线热处理at钢轨是钢厂利用轧制余热及加速冷却的方法得到的，在线热处理at钢轨的强度比普通热轧空冷的at轨强度得到提高。在线热处理at钢轨跟端锻压段除了晶粒粗大使韧性下降外，另一个问题是跟端锻压段的强度大幅度降低，远低于在线热处理at轨母材。因而对在线热处理at轨进行热处理要实现韧性的提高和强度的提高2个目的。

现有的at钢轨跟端锻压热处理方式：

热轧at钢轨是钢厂热轧后空冷得到的，轨头的强度较低，不能达到at轨实际使用的要求。热轧at轨跟端锻压段的热处理方法是：箱式炉或中频感应炉加热，然后空冷，进行正火处理，使at跟端锻压段全断面的韧性得到提高，然后通过机加工把at钢轨未锻压的另一端加工成at尖轨，最后利用尖轨全长轨头热处理设备对尖轨的轨头进行全长热处理，使at尖轨全长的轨头硬度和强度得到提高，从而起到延长尖轨使用寿命的目的。

在线热处理at钢轨由于全长已经在钢厂利用轧制余热和加速冷却进行了热处理，轨头的强度已经达到at轨的实际使用要求，只需要对跟端锻压段进行局部热处理而不需要像热轧at钢轨一样进行全长热处理。因而目前对在线热处理at钢轨轨端锻压段的热处理的方法是：箱式炉或中频感应炉加热，然后空冷，进行正火处理，提高锻压段的韧性；然后通过机加工把at钢轨未锻压的另一端加工成at尖轨；最后利用尖轨全长轨头热处理设备对at轨跟端锻压段进行轨头局部连续热处理，当轨头热处理区域覆盖了跟端锻压段后即停止。

在线热处理at钢轨目前的工艺试验方案主要存在2个问题，1)利用尖轨全长轨头热处理设备对at轨进行局部连续热处理时，连续热处理停止的部位，热处理区域与未热处理区域存在多个软化区，软化区宽度很大，这么宽的软化区使at轨使用中在车轮的碾压下导致at轨该部位低塌，影响列车运行的平顺性和安全性。2)连续热处理区域与未热处理区域交界的部位，由于冷钢轨的吸热作用，导致交界区域出现马氏体组织，导致该部位过早出现剥离掉块甚至导致at轨的断裂从而影响列车的运行安全。

技术实现要素：

为克服现有的缺陷，本发明提出一种在线热处理at钢轨的跟端锻压段热处理机构。

一种在线热处理at钢轨的跟端锻压段热处理机构，包括送轨机构、第一定位导向机构、喷风冷却机构、第二定位导向机构和感应加热机构，其特征在于，送轨机构连接第一定位导向机构，第一定位导向机构连接喷风冷却机构，喷风冷却机构通过第二定位导向机构和感应加热机构相连。

其中，所述送轨机构包括第一轨底下压装置和第二轨底下压装置，其中，所述第一轨底下压装置和第二轨底下压装置通过送轨机构气缸带动。

其中，所述第一定位导向机构和第二定位导向机构分别包括轨头顶面导辊和2个侧辊。

其中，所述喷风冷却机构中喷风冷却器由1个轨头喷风器、第一轨侧喷风器和第二轨侧喷风器组成，其中，喷风冷却器与水平的滑道相连，第一冷却器气缸和第二冷却器气缸分别带动喷风器在滑道上左右滑动。

其中，所述感应加热机构加热线圈的外部设置矽钢片，加热线圈的线圈下部设置感应加热电容装置，其中，感应加热装置通过驱动电机带动实现高低位置的调节。

其中，所述热处理机构还包括中频电源及控制机构、操作控制台、红外线测温仪、水循环冷却系统、压缩空气供给及管路系统。

本发明采用专用的全断面感应加热装置对跟端锻压段进行感应加热，然后迅速通过带开合装置的喷风冷却器对锻压段的轨头进行喷压缩空气进行热处理。通过这种方式的热处理，不但细化了at轨跟端锻压时由于高温锻压引起的粗大晶粒，从而提高了韧性；而且喷风冷却使at轨跟端锻压段轨头的硬度和强度提高，达到了和未锻压在线热处理at钢轨的合理匹配，同时软化区宽度较小，避免了软化区宽度大导致的使用中低塌问题。

本发明提高了在线热处理at钢轨跟端锻压段轨头的硬度和全断面韧性，减小了软化区宽度，避免了现有技术中容易出现的轨头软化区过宽、热处理区与未处理区交界处容易出现马氏体组织的风险。

附图说明

图1为在线热处理at轨跟端锻压段进行全断面中频感应加热示意图。

图2为在线热处理at轨跟端锻压段加热结束后在喷风冷却机构进行喷风冷却示意图。

图3为喷风冷却器工作时(合拢)和结束工作后(分开)的示意图。

图4为感应加热机构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种在线热处理at钢轨的跟端锻压段热处理机构进行详细描述。

图1和图2示出一种在线热处理at钢轨的跟端锻压段热处理机构，包括送轨机构1、第一定位导向机构2、喷风冷却机构3、第二定位导向机构4和感应加热机构5，送轨机构1连接第一定位导向机构2，第一定位导向机构2连接喷风冷却机构3，喷风冷却机构3通过第二定位导向机构4和感应加热机构5相连。

送轨机构1包括第一轨底下压装置11和第二轨底下压装置12，其中，所述第一轨底下压装置11和第二轨底下压装置12通过送轨机构气缸带动。

第一定位导向机构2和第二定位导向机构4分别包括轨头顶面导辊和2个侧辊。

送轨机构1的功能是保证at钢轨7的走行，包括钢轨的前进和后退，走行的速度在操作台可控制。由于at轨跟端锻压段6和at钢轨7的轨头形状是相同的，而且在一条直线上，因而at钢轨的走行是倒立着走行的，保证了at钢轨7的顺利走行。为了防止at钢轨的跟端锻压段进入喷风冷却机构和感应加热机构后发生翻倒撞坏机构，当at轨跟端锻压段6前进时越过第二轨底下压装置以后送轨机构的轨底压下装置落下压住轨底面，保证了at钢轨的稳定走行，避免了倒立的at钢轨翻倒从而撞坏喷风冷却机构和感应加热机构。

定位导向机构由轨头顶面导辊和2个侧辊组成，保证钢轨精准地进入喷风冷却机构和感应加热机构，不但避免了at钢轨和机构的碰撞，而且保证了at钢轨和这些机构保持合适而固定的间隙。

图3所示，喷风冷却机构3中喷风冷却器由1个轨头喷风器31、第一轨头侧面喷风器32和第二轨头侧面喷风器33组成，其中，喷风冷却器与水平的滑道相连，第一冷却器气缸34和第二冷却器气缸35分别带动喷风器在滑道上左右滑动，实现喷风器的分开和合拢。需要对at钢轨7进行喷风冷却时，气缸带动轨头和轨头侧面喷风器合拢，对at轨轨头进行喷风冷却，完成热处理。喷风器不工作时，气缸带动喷风器向左右两侧滑开，使at钢轨走行有更大的空间，防止at钢轨碰撞喷风冷却器的喷嘴。轨头侧面喷风冷却器上有定位装置，喷风器合拢时与轨头侧面接触而停止，从而保证了喷风器与轨头侧面保持固定的间隙。

图4所示，感应加热机构5加热线圈的外部设置矽钢片，加热线圈的线圈下部设置感应加热电容装置，其中，感应加热装置通过驱动电机带动，实现感应加热装置的上下高度调节。感应加热线圈的长度保证覆盖at钢轨跟端锻压段及其热影响区，加热线圈的外面加矽钢片，不但提高了感应加热的效率，减少了电能的消耗，同时减少了电磁辐射的泄露，减少了对工作环境的污染和操作人员身体的伤害。加热线圈的线圈下面为感应加热的电容装置，线圈和电容的距离较小，减少了电损耗。感应加热装置加装了驱动电机，保证了感应加热线圈可以进行上下的位置调整，适应不同轨型的钢轨对线圈位置的要求。

热处理机构还包括中频电源及控制机构、操作控制台、红外测温仪、水循环冷却系统、压缩空气供给及管路系统。

在线热处理at钢轨跟端锻压段的热处理机构的工作方法，其特征在于，

1)at钢轨倒立着吊入送轨机构，在控制台控制送轨机构的电机驱动下at钢轨倒立着向前走行；

2)当at钢轨的跟端锻压段完全走过送轨机构的轨底下压装置以后，在控制台控制轨底压下装置的气缸，使轨底压下装置压紧at轨未锻压部分的轨底，继续向前走行at钢轨；

3)at钢钢的跟端锻压段及at轨经定位导向机构进入喷风冷却装置，(此时喷风冷却器处于左右分开状态，避免了at轨与喷风器可能出现的磕碰)，at轨跟端锻压段及at轨经定位导向机构进入感应加热机构；

当at轨跟端锻压段完全进入加热线圈后(加热线圈的加热区域必须覆盖跟端锻压的加热区域及其热影响区)，停止送轨机构的送轨，at轨停止；

4)启动中频电源，对at轨跟端锻压段进行感应加热，通过安装在感应加热装置上的测温仪检测到at轨跟端锻压段轨头到设定温度后，中频电源自动停止加热；

5)at钢轨后退，当走行到at轨跟端锻压段完全进入到喷风冷却机构以后，钢轨走行停止；

6)自动启动喷风冷却机构的气缸左右平移机构，带动喷风冷却器合拢，喷风冷却器在定位装置接触到轨头侧面以后停止合拢动作，自动启动喷风冷却；

7)通过安装在冷却机构上的红外线测温仪检测到轨头冷却到设定的温度(也可以设定喷风冷却的时间)以后，喷风冷却停止，自动启动喷风冷却的气缸平移机构，带动喷风冷却器分开，同时at钢轨自动后退，在at钢轨跟端锻压段未接触轨底压下装置的位置之前停止钢轨走行；

8)操作台控制轨底压下装置上升，避开at轨跟端锻压段的轨底，继续往后退at钢轨；

9)at钢轨走行停止，吊走at轨，准备下一根at钢轨跟端锻压段的热处理。

本机构采用的倒立at钢轨走行而加热炉和喷风器不动的方案；可以用at钢轨直立不动而加热炉和喷风器走行的方式来替代；本机构的钢轨送轨机构中所用轨底压下装置的压缩空气气缸，以及喷风冷却装置左右走行的压缩空气气缸，可以采用液压装置替代；本发明中的在线热处理at钢轨感应加热加喷风冷却装置也可以用于其它类型钢轨的跟端锻压段热处理应用。

本发明采用专门设计制造的at轨跟端感应加热炉对at轨跟端锻压段进行整体中频感应加热，加热区域完全覆盖跟端锻压段及其热影响区，达到细化晶粒提高跟端锻压段韧塑性的目的。专门设计的轨头全长喷风冷却装置，使感应加热的轨头区域喷风冷却，达到了提高跟端锻压段轨头硬度和强度，并且与在线热处理at钢轨硬度匹配的目的。同时由于全断面感应加热的速度高于箱式炉的加热速度，因而避免了锻压段热影响区宽和软化区过宽的问题。同时由于全断面感应加热的速度低于尖轨轨头加热感应器的加热速度，因而避免了尖轨轨头加热局部热处理时感应器最后停止的部位由于冷钢轨吸热导致的冷速过快产生马氏体组织的风险。

采用本发明的at轨跟端感应加热、跟端锻压段的喷风冷却装置以及配套装置，实现了在线热处理at轨跟端锻压段细化晶粒提高韧性和轨头恢复硬度达到和在线热处理at钢轨硬度匹配的目的。避免了软化区过宽、出现马氏体组织等异常组织的风险。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的保护范围内。