33 kgm槽型护轨的感应热处理研究.pdf

铁道建筑
2016年第2期
Railway Engineering
139
文章编号:1003-1995(2016)02-0139-04
33kg/m槽型护轨的感应热处理研究
詹新伟
(中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京100081
摘要:采用33kg/m护轨用槽型钢制造的槽型护轨在道岔中得到广泛应用,但目前无法直接利用现有的
道岔尖轨热处理装置和工艺对其进行热处理。本文比较了槽型护轨和其他类型护轨的结构特点及技术
标准对各类护轨热处理性能的不同要求,提出了槽型护轨热处理方案,即通过设计和制造槽型护轨专用
的感应加热线圈和定位导轮,在现有的道岔尖轨热处理设备上进行槽型护轨的感应热处理。对热处理
后槽型护轨的硬化层硬度、深度和金相组织进行检测,结果表明各项性能指标达到标准《33kg/m护轨
用槽型钢》(TB/T31102005)的要求。
关键词:槽型护轨护轨用槽型钢感应热处理硬化
中图分类号:U213.6*3文献标识码:ADO:10.3969/jisn.1003-1995.2016.02.33
护轨是道岔的重要组成部分,是控制车轮运行方
向,保证行车安全的重要设备。同时护轨还起到避免1槽型护轨感应热处理技术要求及难点
轮对冲击岔心,减轻轮缘磨耗心轨的作用。护轨类型1.1槽型护轨和普通护轨的结构比较
主要有间隔铁型、H型和槽型3种。间隔铁型护轨结
图1为不同类型护轨的结构比较。可以看出,采
构采用普通钢轨作护轨,H型护轨结构由普通钢轨加用普通钢轨加工的普通护轨和采用33kg/m护轨用槽
工成H型,槽型护轨结构则是采用33kgm护轨用槽型钢加工的槽型护轨在结构上有很大区别。普通护轨
型钢及相关配件组成的。
可对轨头感应热处理后再进行护轨加工,在热处理的
护轨的主要伤损方式为磨损,因而需要通过热处时候为对称的可直立的钢轨结构。而槽型护轨的结
理的方式提高护轨工作面的硬度,从而提高护轨的使构,在工作区段除了腰部打孔以外,其余与护轨用槽型
或普通钢轨加工而成的护轨)的热处理采用现有的道立,因而对工作边进行感应热处理有较大的难度
用寿命间隔铁型护轨或H型护轨(即采用普通钢轨钢的结构完全相同,为非对称结构,而且无法正常
岔尖轨热处理装置和工艺,对钢轨的轨头进行感应热
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处理以提高硬度,然后进行机械加工。而对于采用
m
33kg/m护轨用槽型钢加工成的槽型护轨,由于其结
构和形状与普通钢轨有很大差别,无法使用现有的尖
轨热处理装置和工艺进行热处理。由于33kg/m槽型
护轨热处理的困难,研究人员进行了高强耐磨热轧合
金护轨的研制,利用合金化的方法提高槽型护轨的强
(a)采用普通钢轨加工的(b)采用33kg/m护轨用
度和耐磨性,但是成本较高。因而有必要针对
普通护轨
槽型钢加工的槽型护轨
33kg/m槽型护轨的感应热处理进行研究,使其工作边
图1不同类型护轨的结构比较(单位:mm)
的硬化层性能达到TB/T3110—2005的要求,提高其
使用寿命。本文在比较槽型护轨和其它类型护轨的结
1.2槽型护轨和普通护轨热处理后的性能要求比较
构特点及技术标准对各类护轨热处理性能不同要求的
普通护轨的热处理遵照《道岔钢轨件淬火技术条
基础上,对槽型护轨热处理方案进行研究。
件》(TB/T17791993)的要求,轨头侧面硬化层深度
>6mm。槽型护轨的热处理遵照《33kg/m护轨用槽
收稿日期:2015-09-07;修回日期:2015-11-13
型钢》(TB/T3110-2005)的要求,硬化层深度需要
基金项目:中国铁道科学研究院金属及化学研究所基金项目
(2013SJ01)
≥25mm。不同类型护轨热处理后硬化层的比较如图
作者简介:詹新伟(1971),男,副研究员,硕士。
2所示。
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铁道建筑
February,2016
加热线圈
(a)采用普通钢轨加工的
(b)采用33kg/m护轨用
普通护轨
槽型钢加工的槽型护轨
一槽型护轨
图2不同类型护轨热处理后硬化层的比较(单位:mm)
a)槽型护轨的感应加热示意
1.3槽型护轨感应热处理的难点
由图1、图2可以看出,普通护轨为对称结构,通
过感应热处理可得到对称的硬化层,而槽型护轨则需
对非对称的结构进行热处理;同时槽型护轨的硬化层
深度要求比普通护轨的硬化层深度大得多。结构非对
称且硬化层深度达25mm,是槽型护轨进行感应热处
理的难点。
(b)槽型护轨专用的定位导轮
图3槽型护轨热处理工艺方案
2槽型护轨感应热处理工艺试验
在现有的道岔尖轨感应热处理设备上进行槽型护
轨的感应热处理,可利用现有的机械设备、中频电源及
控制系统,但是针对槽型护轨的结构特点,设计了专用
的感应加热线圈和配套的定位导轮。
(a)平板加热线圈
2.1槽型护轨的热处理工艺方案
2.1.1工艺方案及专用导轮
根据槽型护轨的结构特点和槽型护轨工作的位置
以及硬化层的要求,设计了图3所示的热处理工艺方
案。槽型护轨侧立,在工作边上安置感应加热线圈,配
(b)道岔尖轨加热线圈
置专用定位导轮,槽型护轨边走行边经历感应加热、喷
风冷却和喷雾冷却,从而完成热处理的全过程。由于
导轮和线圈通过随动吊框和变压器连接在一起,因而
导轮既保证了工作边的感应加热,又保证了工作边加
热和冷却过程中的定位和对中要求。
(c)护轨专用加热线圈
2.1.2槽型护轨专用感应加热线圈
图4不同的感应加热线圈对槽型护轨的加热效果示意
图4为不同类型的感应加热线圈对槽型护轨的加了侧向弯曲(c)的感应线圈设计方案,考虑硬化层深
热效果示意。图4(a)采用平板加热线圈,不仅加热效
根据图4
率较低,而且工作边的加热层深度较浅,难以达到标准度要求和加热效率的提高,针对33kg/m槽型护轨设
要求的25mm。图4(b)采用现有的道岔尖轨加热线计和制造了槽型护轨专用感应加热线圈,如图5所示。
圈,如果槽型护轨对中工作边,则硬化层深度较浅、效2.2槽型护轨热处理工艺试验
率低而且会加热到槽型护轨的另一个短肢;如果偏向
槽型护轨的热处理工艺试验在现有的道岔尖轨
一侧,可以部分提高效率,增大加热层的深度,但是加热处理试验设备上进行,在试验台上更换槽型护轨
热层不对称,引起槽型护轨的严重侧弯,而且另一侧加专用加热线圈和专用定位导轮,就可以进行槽型护
热线圈产生了不必要的损耗。图4(c)采用护轨专用轨的感应热处理,不但减少了投资,而且操作和更换
加热线圈,加热层深度大、效率高且加热层对称,避免简便。
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25um
(a)踏面
(b)圆角
图7槽型护轨硬化层的金相组织
图5槽型护轨专用感应加热线圈
4结论
3感应热处理后的槽型护轨性能检验
1)槽型护轨热处理方案为:槽型护轨侧立,工作
边朝上放置,加热线圈在工作边上方,槽型护轨边走行
3.1硬化层硬度
对热处理后的槽型护轨按照TB/T3110-2005的边经历感应加热、