專利名稱：一種高強(qiáng)度重型鋼軌頭部的熱處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于重型鋼軌熱處理裝置。尤其涉及一種高強(qiáng)度重型鋼軌頭部的熱處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，有關(guān)高強(qiáng)度重型鋼軌的熱處理技術(shù)主要方式有“先風(fēng)后霧”和“先風(fēng)冷后水冷”等淬火熱處理工藝方法，這兩種熱處理工藝方法在重軌加熱過程完成后，都要先用壓縮空氣慢速冷卻一段時(shí)間，然后用噴霧或噴水的方式加速冷卻，這兩種鋼軌熱處理工藝技術(shù)存在如下不足1、風(fēng)冷過程中的冷卻介質(zhì)(風(fēng))由工業(yè)壓縮空氣形成，如“生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼軌的熱處理方法和裝置”(ZL88105864)專利技術(shù)，就是將軋制成型的鋼軌進(jìn)行預(yù)熱、加熱、空冷、壓縮空氣冷卻、霧冷卻和控制變形處理。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，壓縮空氣與所用空氣、生產(chǎn)季節(jié)時(shí)間和環(huán)境溫度的影響密切相關(guān)，其溫度和濕度常常是變化不定的，給高強(qiáng)度重型鋼軌的熱處理帶來了極大的干擾和難以控制；2.霧是水與空氣的產(chǎn)物，受空氣壓力和水流量波動(dòng)的影響，作為加速冷卻介質(zhì)存在導(dǎo)熱性能不穩(wěn)定和熱能揮發(fā)紊流現(xiàn)象，導(dǎo)致熱處理過程噴霧冷卻的“踹氣”現(xiàn)象難以克服。如“鋼軌熱處理方法和裝置”(ZL 92113263.8)專利技術(shù)就是如此；雖然水的導(dǎo)熱冷卻性能較霧氣好，但是水的不易揮發(fā)性在高熱降溫時(shí)產(chǎn)生大量霧氣，使得熱能難以快速通過揮發(fā)交換出去而降低熱處理的效率，同時(shí)水的溫度是隨著季節(jié)、生產(chǎn)時(shí)間和工況的變化而變化的，也是不穩(wěn)定的冷卻介質(zhì)，常常導(dǎo)致熱處理不夠或過度，嚴(yán)重影響了鋼軌熱處理的產(chǎn)品質(zhì)量和性能。攜帶大量熱能的具有不同厚度和流速的霧和水在鋼軌表面的隨機(jī)流動(dòng)，也嚴(yán)重影響重軌熱處理過程的冷卻均勻性，往往造成回火過度形成局部硬塊和裂紋。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種冷卻介質(zhì)單一、冷卻均勻、操作簡便、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量好、熱處理工藝穩(wěn)定的高強(qiáng)度重型鋼軌頭部的熱處理系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該系統(tǒng)由加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成，加熱系統(tǒng)采用帽型雙頻感應(yīng)加熱裝置，冷卻系統(tǒng)包括PLC控制器、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)、噴風(fēng)裝置、兩個(gè)過濾器和四個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥；冷卻系統(tǒng)為進(jìn)風(fēng)管外接風(fēng)源，進(jìn)風(fēng)管通過第一個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥、過濾器與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)的進(jìn)風(fēng)口相通，出風(fēng)管的一端與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)的出風(fēng)口相通，另一端通過第二個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥與噴風(fēng)裝置相通；第三個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥的進(jìn)、出口通過風(fēng)管分別與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)的進(jìn)、出口相通的風(fēng)管相通；PLC控制器的輸出端分別與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)和四個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥電連接。
其中噴風(fēng)裝置的外殼體與內(nèi)殼體完全密封，在外殼體設(shè)置的進(jìn)氣孔與出風(fēng)管相通，在內(nèi)殼體設(shè)置有6～30個(gè)分布的噴頭，噴頭與空腔體相通。
安裝時(shí)，噴頭的噴孔中心線與重軌踏面及兩側(cè)下顎曲面的延伸面的夾角均為30°～70°。
手動(dòng)調(diào)節(jié)閥的進(jìn)風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)管的初始端相通，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥的出風(fēng)口通過另一個(gè)過濾器與出風(fēng)管末端的噴風(fēng)裝置相通。
第四個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥的進(jìn)風(fēng)口通過風(fēng)管安裝在第二個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)相通的出風(fēng)管道上，出風(fēng)口與大氣相通。
PLC控制器的開關(guān)量輸出模塊通過I/P端子與冷凍式壓縮空氣干燥的電源開關(guān)、四個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥的閥門開關(guān)電連接。
由于采用上述技術(shù)方案，有效地克服了常規(guī)壓縮空氣在傳輸過程中受環(huán)境溫度影響、尤其是不同季節(jié)的壓縮空氣溫度和濕度變化差異很大、難以保證重軌軋后熱處理工藝要求的缺陷，故本系統(tǒng)通過冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)將氣源氣進(jìn)行冷卻降溫，再通過監(jiān)測，調(diào)節(jié)電動(dòng)閥門的開度將高溫氣源氣和處理后的低溫氣進(jìn)行配比混合達(dá)到所需的溫度，通過噴風(fēng)裝置將壓縮空氣作為冷卻介質(zhì)對重軌頭部在不同時(shí)間段用不同氣流流量噴吹，以熱能交換的方式進(jìn)行降溫。
另由于噴頭與重軌踏面及頭部兩側(cè)下顎曲面的延伸面的夾角為70°-30°，能分別對準(zhǔn)重軌踏面和頭部兩側(cè)的下顎曲面，使壓縮空氣可順延伸面往前高速流動(dòng)，克服了熱處理過程中的的紊流現(xiàn)象，有利于控制和調(diào)節(jié)重軌踏面和頭部兩側(cè)的冷卻速度，保證熱交換的均勻性；因此，本發(fā)明冷卻介質(zhì)單一、冷卻均勻、操作簡便、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量好，用本發(fā)明處理的高強(qiáng)度重型鋼軌頭部，消除軌頭淬火產(chǎn)生的局部馬氏體或貝氏體缺陷，形成的金屬組織為珠光體+少量鐵素體。


圖1為本發(fā)明的控制示意圖；圖2是圖1噴風(fēng)裝置10的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2噴頭15的安裝示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述一種高強(qiáng)度重型鋼軌頭部的熱處理系統(tǒng)，如圖1所示該系統(tǒng)由加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成，加熱系統(tǒng)采用帽型雙頻感應(yīng)加熱裝置，冷卻系統(tǒng)包括PLC控制器3、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥1、冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6、噴風(fēng)裝置10、兩個(gè)過濾器4、9和四個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥2、5、7、8；冷卻系統(tǒng)為進(jìn)風(fēng)管與風(fēng)源相通，進(jìn)風(fēng)管通過第一個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥2、過濾器4與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6的進(jìn)風(fēng)口相通，出風(fēng)管的一端與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6的出風(fēng)口相通，另一端通過第二個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥8與噴風(fēng)裝置10相通；第三個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥5的進(jìn)、出口通過風(fēng)管分別與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6的進(jìn)、出口相通的風(fēng)管相通；PLC控制器3的輸出端分別與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6和四個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥2、5、7、8電連接。
其中噴風(fēng)裝置10的外殼體12與內(nèi)殼體14完全密封，在外殼體12設(shè)置的進(jìn)氣孔11與出風(fēng)管相通，在內(nèi)殼體14設(shè)置有6～30個(gè)分布的噴頭15，噴頭15與空腔體13相通；噴頭13的噴孔16中心線與重軌踏面及兩側(cè)下顎曲面的延伸面的夾角均為30°～70°。
手動(dòng)調(diào)節(jié)閥1的進(jìn)風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)管的初始端相通，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥1的出風(fēng)口通過另一個(gè)過濾器9與出風(fēng)管末端的噴風(fēng)裝置10相通。
第四電磁調(diào)節(jié)閥7的進(jìn)風(fēng)口通過風(fēng)管安裝在電磁調(diào)節(jié)閥8與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6相通的出風(fēng)管道上，出風(fēng)口與大氣相通。
PLC控制器3的開關(guān)量輸出模塊通過I/P端子與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6的電源開關(guān)、四個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥2、5、7、8的閥門開關(guān)電連接。
本實(shí)施例能有效地克服常規(guī)壓縮空氣在傳輸過程中受環(huán)境溫度影響、尤其是不同季節(jié)的壓縮空氣溫度和濕度變化差異很大、難以保證重軌軋后熱處理工藝要求的缺陷，故本系統(tǒng)通過冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)將氣源氣進(jìn)行冷卻降溫，再通過PLC控制器3對系統(tǒng)設(shè)備的控制，通過噴風(fēng)裝置10將處理后的壓縮空氣作為冷卻介質(zhì)對重軌頭部在不同時(shí)間段用不同氣流流量噴吹，以熱能交換的方式進(jìn)行降溫。
另由于噴頭與重軌踏面及頭部兩側(cè)下顎曲面的延伸面的夾角為70°-30°，能分別對準(zhǔn)重軌踏面和頭部兩側(cè)的下顎曲面，使壓縮空氣可順延伸面往前高速流動(dòng)，克服了熱處理過程中的的紊流現(xiàn)象，有利于控制和調(diào)節(jié)重軌踏面和頭部兩側(cè)的冷卻速度，保證熱交換的均勻性；因此，本發(fā)明冷卻介質(zhì)單一、冷卻均勻、操作簡便、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量好，用本發(fā)明處理的高強(qiáng)度重型鋼軌頭部，消除軌頭淬火產(chǎn)生的局部馬氏體或貝氏體缺陷，形成的金屬組織為珠光體+少量鐵素體。
通過對本實(shí)施例和噴水兩種冷卻方法進(jìn)行對比試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。采用本實(shí)施例的噴風(fēng)冷卻方法完全不會(huì)出現(xiàn)局部馬氏體或貝氏體組織，由于風(fēng)冷的速度較慢，當(dāng)軌頭表面的溫度降低到600℃左右時(shí)，噴風(fēng)帶走的熱量與中心傳導(dǎo)過來的熱量基本達(dá)到平衡，金屬的相變過程相當(dāng)于奧氏體向珠光體的等溫度轉(zhuǎn)變，因?yàn)闆]有經(jīng)過淬火所以也就沒有產(chǎn)生淬火組織的可能。通過控制重軌軌端熱處理工藝參數(shù)可以有效控制重軌的金相組織。
表1風(fēng)冷與水冷對比實(shí)驗(yàn)參數(shù)

權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度重型鋼軌頭部的熱處理系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成，加熱系統(tǒng)采用帽型雙頻感應(yīng)加熱裝置，冷卻系統(tǒng)包括PLC控制器3、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥1、冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6、噴風(fēng)裝置10、兩個(gè)過濾器4、9和四個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥2、4、7、8；冷卻系統(tǒng)為進(jìn)風(fēng)管外接風(fēng)源，進(jìn)風(fēng)管通過電磁調(diào)節(jié)閥2、過濾器4與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6的進(jìn)風(fēng)口相通，出風(fēng)管的一端與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6的出風(fēng)口相通，另一端通過電磁調(diào)節(jié)閥8與噴風(fēng)裝置10的進(jìn)風(fēng)口相通；電磁調(diào)節(jié)閥5的進(jìn)、出口通過風(fēng)管分別與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6的進(jìn)、出口相通的風(fēng)管相通；PLC控制器3的輸出端分別與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6和四個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥2、5、7、8電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度重型鋼軌頭部的熱處理系統(tǒng)，其特征在于所述的噴風(fēng)裝置10的外殼體12與內(nèi)殼體14完全密封，在外殼體12設(shè)置的進(jìn)氣孔11與出風(fēng)管相通，在內(nèi)殼體14設(shè)置有6～30個(gè)分布的噴頭15，噴頭15與空腔體13相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度重型鋼軌頭部的熱處理系統(tǒng)，其特征在于所述的噴頭15的噴孔16中心線與重軌踏面及兩側(cè)下顎曲面的延伸面的夾角均為30°～70°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度重型鋼軌頭部的熱處理系統(tǒng)，其特征在于所述的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥1的進(jìn)風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)管的初始端相通，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥1的出風(fēng)口通過過濾器9與出風(fēng)管末端的噴風(fēng)裝置10相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度重型鋼軌頭部的熱處理系統(tǒng)，其特征在于所述的電磁調(diào)節(jié)閥7的進(jìn)風(fēng)口通過風(fēng)管安裝在電磁調(diào)節(jié)閥8與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6相通的出風(fēng)管道上，出風(fēng)口與大氣相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述高強(qiáng)度重型鋼軌頭部的熱處理系統(tǒng)，其特征在于所述的PLC控制器3的開關(guān)量輸出模塊通過I/P端子與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6的電源開關(guān)、四個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥2、5、7、8的閥門開關(guān)電連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度重型鋼軌頭部的熱處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成，加熱系統(tǒng)采用帽型雙頻感應(yīng)加熱裝置；冷卻系統(tǒng)為進(jìn)風(fēng)管外接風(fēng)源，進(jìn)風(fēng)管通過電磁調(diào)節(jié)閥2、過濾器4與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6的進(jìn)風(fēng)口相通，出風(fēng)管的一端與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6的出風(fēng)口相通，另一端通過電磁調(diào)節(jié)閥8與噴風(fēng)裝置10相通；電磁調(diào)節(jié)閥5的進(jìn)、出口通過風(fēng)管分別與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6的進(jìn)、出口相通的風(fēng)管相通。PLC控制器3的輸出端分別與冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)6和四個(gè)電磁調(diào)節(jié)閥2、5、7、8電連接。本發(fā)明具有冷卻介質(zhì)單一、冷卻均勻、操作簡便、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量好、熱處理工藝穩(wěn)定的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21D11/00GK101016579SQ20071005150
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月8日
發(fā)明者程先舟, 陳建勛, 熊建良, 趙剛, 董素梅, 涂福泉, 陳霞 申請人:武漢科技大學(xué), 武漢鋼鐵股份有限責(zé)任公司大型軋鋼廠