钢轨轨端帽形淬火的工艺优化

钢轨轨端帽形淬火的工艺优化摘要：本文讨论钢轨实行新铁标交货后，现有的淬火工艺不能满足生产需求而进行的轨端淬火轨生产工艺的研究。

关键词 ：钢轨淬火帽形

1、引言

随着铁路运输的发展，钢轨轨端受到以磨擦和冲击为主的各种方向和各种状态的复杂应力的影响，在使用的过程中不可避免的会在轨端出现压溃、掉块、马鞍形等缺陷，使轨端部分的使用寿命大大降低，从而迫使钢轨过早地致废。为了提高铁路接头的质量，延长钢轨的使用寿命，采用了对钢轨轨端进行热处理的生产工艺。它可使整个淬火层将轨头围上，加强该部位的耐磨性，提高轨端踏面和侧面抗车轮磨损的能力，减小鱼尾板对轨头下颚造成的磨损。为此，根据新铁标技术条件的要求进行了淬火生产工艺的优化。

2、生产工艺介绍

淬火前辊道→导向辊→中频感应圈→加热→后退至喷风器下面进行淬火→淬火完毕后退出喷风器

3、GB2585—81标准与新铁标标准TB/T2344—2024的对比

3.1硬化层形状、深度和长度的技术要求

3.1.1钢轨横断面硬化层和纵断面硬化层形状如下（见图1和图2）

3.1.2硬化层深度及长度的技术要求

不同点：纵断面硬化层长度

新铁标：硬化区≥60mm；过渡区≤50mm；软化区≤30mm。

3.2硬化层的硬度技术标准

硬化层横断面的硬度标准（见图3）

从上面的图可以看出：

不同点：（1）踏面硬度：国标为4点，硬度标准（A1~A4各点均为HB301~370）；新铁标为5点，硬度标准）在稳定硬化区内距踏面A中心深7mm处的硬度值，即A3≥280HV。

（2）上圆角硬度：国标无上圆角硬度的要求；新铁标的上圆角D要求打5点硬度值，且还要求了轨顶面的E、F处各打2点的硬度要求。

（3）表面硬度：国标表面硬度的要求；新铁标增加了距轨端约50mm处的布氏硬度，切要求硬度在302HB~388HB。

（4）下圆角硬度：国标和新铁标均为3点，但国标要求下圆角B、C各点的硬度为HB301~370；新铁标无硬度值大小的限制。

4、设备改进

针对新铁标与国标存在的5点差异，为了确保生产与试验的正常进行，结合现有的生产实际，对一些辅助设备（导向装置、压紧装置）、喷风器进行了改进，以达到优化生产工艺，提高产品质量的目的。

4.1改进前后的踏面喷风器对比

（1）加大风嘴直径（2）减少风嘴个数

（3）风嘴布置的改变（4）增加踏面喷风器宽度

4.2改进前后的侧喷风器的对比

（1）增大风嘴直径（2）风嘴个数的改变

（3）风嘴布置的改变（4）侧喷风器长度的改变

（5）侧喷风器宽度的改变

4.3辅助设备的改进

4.3.1导向装置

改进后的导向装置以控制钢轨轨头为目的，防止钢轨的左右滑动，以保证钢轨两侧加热温度的均匀性，同时也起到了保护中频感应圈不被撞坏，将较好的节约中频感应圈的消耗。

4.3.2头部压紧装置

头部压紧装置的改进主要是为了防止头部上弯钢轨对中频感应圈造成的冲击，避免了中频感应圈的损坏，同时，也起到了对轨头踏面加热温度的微调作用。

5、工艺试验

试验方案主要从优化加热时间、冷却时间、中频功率和中频频率入手，制定了不同工艺试验方案。

5.1第一轮工艺试验结果分析

从上面的检验结果可以看出：4个检验样中只有2#样合格，其它3个样均不合格，具体分析如下：

（1）1#样不合的主要原因是由于加热的功率偏低和时间过短致使钢轨的加热温度偏低，造成下圆角的硬化层深度不够以及整个硬化层的长度偏短。

（2）3#样不合的主要原因是由于中频感应圈调整的间隙左右不对称、加热时间过短和冷却器两侧不对称，造成下圆角的C线硬化层深度过短以及整个下圆角的硬度偏软。

（3）4#样不合的主要原因是由于加热的功率偏低和冷却时间过短，造成整个下圆角的硬化层深度不够、硬化层稳定硬化区的长度不够和软化区过长。

5.2第二轮工艺试验结果分析

从4个样的检验结果可以看出：本次试验的4个检验结果只有2#不符合铁标标准的要求，其余3个样均符合铁标的要求。2#样存在的主要问题是加热时间过短，造成加热深度不够，即使冷却时间够长也不能保证踏面的淬火层深度及硬度的要求；同时还存在感应圈出现偏斜，致使下圆角两边加热不均匀；合格的3个样的硬度的富余量较大。为此，根据第二轮的试验结果，我们为了确保生产的正常进行，又对第二轮的试验工艺参数进行了再次的试验论证，第三次试验不再考虑加热时间为35秒的情况，只针对加热功率在65KW～70KW；加热时间在40秒～45秒，冷却的时间及压力不再进行调整。

5.3第三轮工艺试验结果分析

本次试验的3个工艺参数方案均符合铁标的要求，基本上能满足生产的需要，解决了钢轨下圆角的加热不够理想和冷却效果差以及钢轨硬化层深度和长度过短的问题，保证了钢轨整个端部淬火轨性能的稳定性和均匀性。

6、生产工艺制度的确定

（1）调整中频感应圈与钢轨的相对位置；

（2）调整喷风器与钢轨的相对位置；

（3）调整导向装置与钢轨之间的相对位置。

7、结语

生产实践证明：该生产工艺操作制度完全能满足生产的实际需要，改进后