一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置及工作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属表面技术和铁路通号工程领域，具体涉及一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置及工作方法。
【背景技术】
[0002]铁路钢轨在自然环境中遭受大气腐蚀后，产生FeOOH/Fe304氧化膜使钢轨表面导电率将低至10_7s.cnT1，在车流量较少的牵出线、侧线、尽头线和渡线等专用线股道区段，FeOOH/Fe304氧化膜稳固存在，常使轨道电路轮-轨接触电阻高达5 X 10 5 μ Ω，从而造成轨道电路分路不良。由此可见，无氧化物Fe3O4的钢轨表面比去防铁锈FeooH的更能从材料本质上消除轨道电路分路不良。另一方面，随着铁路通号工程和高铁技术的发展，去防铁锈FeooH整治轨道电路分路不良的可靠性面临新的挑战。随着铁路重载提速，运输繁忙，要求铁路现场“天窗点”检修时间缩短，整治轨道电路分路不良的作业效率高、持久耐用、对环境无污染；其次，轨道电路区段附近的环境比较复杂。地沟、路基护坡和高架等多见。不便于设施的现场吊装和运转，因而对整治轨道电路分路不良的工程可操作性提出了新的要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述不足，提供一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置及工作方法，以消除铁路轨道电路分路不良的工程技术。
[0004]为了达到上述目的，一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置，包括顺次连接的磨料加工装置、注入装置和磨损加工装置；
[0005]所述磨料加工装置包括前端色谱仪和后端色谱仪，前端色谱仪和后端色谱仪之间连接有光电传感器，光电传感器还连接有能够与钢轨接触的研磨具；
[0006]所述注入装置包括双CMT电源，双CMT电源连接氢气罐和变频控制机械装置，变频控制机械装置接地，氢气罐连接作为电场阳极的防锈合金罐，防锈合金罐下部开设有能够接触钢轨的开口；
[0007]所述磨损加工装置包括位移传感器，位移传感器连接数控装置，位移传感器下部连接有能够与钢轨接触的磨料磨损具。
[0008]所述磨料加工装置、注入装置和磨损加工装置均设置在能够在钢轨上移动的底座板上。
[0009]一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置的工作方法，包括以下步骤:
[0010]步骤一:通过磨料加工装置，前端色谱仪采集钢轨颜色，光电传感器判断，磨料具磨掉钢轨表面覆盖的氧化物，后端色谱仪再次采集钢轨颜色进行确认，直至将橙红色FeooH和青灰色Fe3O4逐级去除直至显露白色钢轨的钢光泽，形成无氧化物的钢轨表面，为合金化可靠性的前提；
[0011]步骤二:以还原性H2作电场介质，将防锈合金作电场阳极，整合CMT电源70?80/s机械脉冲，80?60/s电磁脉冲机能，在轨道电路区段实现冷过渡气体保护合金化，将防锈合金投射注入进无氧化物钢轨表面；变频控制机载装置在轨距1435+lOmm的轨道电路区段自适应运行，沿钢轨表层生成冶金结合耐大气腐蚀合金；
[0012]步骤三:磨损加工装置在轨面注入冶金结合耐大气腐蚀合金后对轨面合金层实施“紧急机械处理”，在加工轨面精度到0.3mm?0.5mm的同时，机械摩擦热对轨面合金层缓冷，机械振动松弛合金层内应力，最终实现了铁路钢轨耐大气腐蚀合金化的高可靠性。
[0013]所述步骤二中，防锈合金为能显著提高Fe的电极电位的N1、Cr、Cu和Si。
[0014]所述步骤二中，合金化在钢轨中心线外侧区域范围实施，沿轨面线性递进速度80m/h?110m/h，合金层深小于1_，宽度5_?6_，以宽深比3?7匹配组合工艺参数。
[0015]与现有技术相比，本发明首先通过磨料加工装置去除钢轨表面覆盖的氧化物，再通过注入装置将防锈合金投射注入进无氧化物钢轨表面，最后磨损加工装置对轨面合金层实施“紧急机械处理”，本发明线性递进作业方式的工程可操作性极强，不论路况多么复杂，均可方便地随时上道，实地快捷地组合成集去除氧化物-合金化-可靠性处理为一体的消除轨道电路分路不良的工程技术系统，作业效率80m/h?110m/h，作业时钢轨表面温度在100°C以下，对钢轨的理化、力学性能无影响，钢轨的疲劳寿命多200万次，实地通过车辆高速冲击耐碾压300万轴以上，不剥离、未脱落，轨道电路分路残压稳定在正常值范围。
[0016]进一步是，本发明采用的N1、Cr、Cu和Si合金与钢轨结合强度高，可靠性好。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0019]参见图1，一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置，包括顺次连接的磨料加工装置、注入装置和磨损加工装置，磨料加工装置、注入装置和磨损加工装置均设置在能够在钢轨I上移动的底座板上；
[0020]磨料加工装置包括前端色谱仪2-1和后端色谱仪2-2，前端色谱仪2-1和后端色谱仪2-2之间连接有光电传感器3，光电传感器3还连接有能够与钢轨I接触的研磨具4 ；
[0021]注入装置包括双CMT电源7，双CMT电源7连接氢气罐6和变频控制机械装置8，变频控制机械装置8接地，氢气罐6连接作为电场阳极的防锈合金罐5，防锈合金罐5下部开设有能够接触钢轨I的开口；
[0022]磨损加工装置包括位移传感器9，位移传感器9连接数控装置10，位移传感器9下部连接有能够与钢轨I接触的磨料磨损具U。
[0023]一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置的工作方法，包括以下步骤:
[0024]步骤一:通过磨料加工装置，前端色谱仪2-1采集钢轨I颜色，光电传感器3判断，磨料具4磨掉钢轨I表面覆盖的氧化物，后端色谱仪2-2再次采集钢轨I颜色进行确认，直至将橙红色FeooH和青灰色Fe3O4逐级去除直至显露白色钢轨I的钢光泽，形成无氧化物的钢轨I表面，为合金化可靠性的前提；
[0025]步骤二:以还原性4作电场介质，将防锈合金作电场阳极，整合CMT电源70?80/s机械脉冲，80?60/s电磁脉冲机能，在轨道电路区段实现冷过渡气体保护合金化，将防锈合金投射注入进无氧化物钢轨表面，合金化在钢轨中心线外侧区域范围实施，沿轨面线性递进速度80m/h?110m/h，合金层深小于1mm，宽度5mm?6mm，以宽深比3?7匹配组合工艺参数；变频控制机载装置在轨距1435+10_的轨道电路区段自适应运行，沿钢轨表层生成冶金结合耐大气腐蚀合金；防锈合金为能显著提高Fe的电极电位的N1、Cr、Cu和Si ；
[0026]步骤三:磨损加工装置在轨面注入冶金结合耐大气腐蚀合金后对轨面合金层实施“紧急机械处理”，在加工轨面精度到0.3mm?0.5mm的同时，机械摩擦热对轨面合金层缓冷，机械振动松弛合金层内应力，最终实现了铁路钢轨耐大气腐蚀合金化的高可靠性。
[0027]本发明是以金属表面技术整治铁路轨道电路分路不良的铁路通号，成体系的工艺装备在铁路轨道电路现场实地快捷地组合成去氧化物一合金化一可靠性处理的线性递进工程技术系统；色谱/光电控制磨料装备加工无氧化物的钢轨钢表面，是合金化可靠性的前提和基础。H2作电场介质，N1、Cr、Cu和Si等防锈合金作电场阳极，整合双CMT电源构成反极性冷过渡气体保护合金化装置，将N1、Cr、Cu和Si等防锈合金投射注入钢轨表层。此后，位移/数字控制磨料磨损装备对合金化轨面实施集轨面精度加工，机械摩擦热缓冷，机械振动松弛内应力为一体的紧急机械处理，提高轨面合金化层的可靠性，最终实现铁路钢轨的耐大气腐蚀合金化。
【主权项】
1.一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置，其特征在于:包括顺次连接的磨料加工装置、注入装置和磨损加工装置； 所述磨料加工装置包括前端色谱仪(2-1)和后端色谱仪(2-2)，前端色谱仪(2-1)和后端色谱仪(2-2)之间连接有光电传感器(3)，光电传感器(3)还连接有能够与钢轨(I)接触的研磨具⑷； 所述注入装置包括双CMT电源(7)，双CMT电源(7)连接氢气罐(6)和变频控制机械装置(8)，变频控制机械装置(8)接地，氢气罐(6)连接作为电场阳极的防锈合金罐(5)，防锈合金罐(5)下部开设有能够接触钢轨(I)的开口 ； 所述磨损加工装置包括位移传感器(9)，位移传感器(9)连接数控装置(10)，位移传感器(9)下部连接有能够与钢轨(I)接触的磨料磨损具(11)。
2.根据权利要求1所述的一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置，其特征在于:所述磨料加工装置、注入装置和磨损加工装置均设置在能够在钢轨(I)上移动的底座板上。
3.权利要求1所述的一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置的工作方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤一:通过磨料加工装置，前端色谱仪(2-1)采集钢轨(I)颜色，光电传感器(3)判断，磨料具(4)磨掉钢轨(I)表面覆盖的氧化物，后端色谱仪(2-2)再次采集钢轨(I)颜色进行确认，直至将橙红色FeooH和青灰色Fe3O4逐级去除直至显露白色钢轨(I)的钢光泽，形成无氧化物的钢轨(I)表面，为合金化可靠性的前提； 步骤二:以还原性4作电场介质，将防锈合金作电场阳极，整合CMT电源70?80/s机械脉冲，80?60/s电磁脉冲机能，在轨道电路区段实现冷过渡气体保护合金化，将防锈合金投射注入进无氧化物钢轨表面；变频控制机载装置在轨距1435+lOmm的轨道电路区段自适应运行，沿钢轨表层生成冶金结合耐大气腐蚀合金； 步骤三:磨损加工装置在轨面注入冶金结合耐大气腐蚀合金后对轨面合金层实施“紧急机械处理”，在加工轨面精度到0.3mm?0.5mm的同时，机械摩擦热对轨面合金层缓冷，机械振动松弛合金层内应力，最终实现了铁路钢轨耐大气腐蚀合金化的高可靠性。
4.根据权利要求3所述的一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置的工作方法，其特征在于:所述步骤二中，防锈合金为能显著提高Fe的电极电位的N1、Cr、Cu和Si。
5.根据权利要求3所述的一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置的工作方法，其特征在于:所述步骤二中，合金化在钢轨中心线外侧区域范围实施，沿轨面线性递进速度80m/h?110m/h，合金层深小于1mm，宽度5mm?6mm，以宽深比3?7匹配组合工艺参数。
【专利摘要】本发明公开了一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置及工作方法，包括顺次连接的磨料加工装置、注入装置和磨损加工装置，本发明首先通过磨料加工装置去除钢轨表面覆盖的氧化物，再通过注入装置将防锈合金投射注入进无氧化物钢轨表面，最后磨损加工装置对轨面合金层实施“紧急机械处理”磨损加工装置加工轨面精度0.3mm-0.5mm的同时，对合金层缓冷、松弛内应力，轨面温度低于100℃，实地通过车辆高速冲击碾压300万轴合金化层不脱落，轨道电路分路残压稳定在正常值范围。
【IPC分类】B23P23-00, B23P15-00
【公开号】CN104708280
【申请号】CN201510082847
【发明人】钟建成, 王忠平, 钟翊铭, 李 真, 葛辉, 郑列文
【申请人】西安誉丰通号科技有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月15日