本技術(shù)屬于鐵路軌道領(lǐng)域，具體涉及一種增加鋼軌軌頭淬火硬化層深度的裝置。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)階段感應(yīng)加熱普遍應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，其工作原理是將工件放在感應(yīng)器中，當(dāng)感應(yīng)器中通過(guò)交變電流時(shí)，在其內(nèi)部產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，由交變磁場(chǎng)激發(fā)的感應(yīng)電勢(shì)將在工件的表面產(chǎn)生渦流，因?yàn)楣ぜ牧系碾娮韬苄?，所以不大的感?yīng)電勢(shì)便會(huì)造成強(qiáng)度很大的渦流，從而釋放出大量的焦耳熱，使工件表面層溫度迅速升高。

2、目前國(guó)內(nèi)道岔生產(chǎn)廠家對(duì)于熱軋鋼軌離線熱處理仍然采用一段式中頻感應(yīng)加熱工藝，此種工藝的優(yōu)點(diǎn)為不必整體加熱，局部加熱即可滿足產(chǎn)品要求，工件變形小，電源消耗少，并且加熱速度快，工件表面氧化脫碳較輕。但是感應(yīng)加熱存在頻率與透熱的對(duì)應(yīng)關(guān)系，受感應(yīng)加熱特性的影響，工件加熱后溫度主要集中在鋼軌表面，心部無(wú)法完全加熱透，經(jīng)過(guò)欠速冷卻后無(wú)法得到較深的硬化層深度；若增加硬化層深度就需要通過(guò)熱傳遞的過(guò)程，一段式加熱表面溫度來(lái)不及向心部傳遞就進(jìn)入噴風(fēng)冷卻階段，若采用低功率長(zhǎng)時(shí)間加熱又無(wú)法保證生產(chǎn)效率。

3、在設(shè)備頻率固定的條件下，若增加軌頭加熱層深度可通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)備功率，延長(zhǎng)加熱時(shí)間的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是此種方式勢(shì)必會(huì)影響產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)拍，降低生產(chǎn)效率增加能源的浪費(fèi)。而受感應(yīng)加熱特性的影響，透熱深度約為500/√f(f為頻率)，因此如果增加感應(yīng)加熱深度只能通過(guò)熱傳遞，但是鋼軌通過(guò)一段式感應(yīng)加熱時(shí)間很短，熱量來(lái)不及向心部傳遞就進(jìn)入噴風(fēng)冷卻階段，所以單純的通過(guò)降低功率延長(zhǎng)加熱時(shí)間來(lái)增加硬化層的效果并不明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種增加鋼軌軌頭硬化層深度的熱處理裝置，其構(gòu)思合理，可以有效的減小殘余鐵素體含量，可有效的增加軌頭硬化層深度，適用于各型號(hào)軌頭離線熱處理。

2、本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

3、上述的增加鋼軌軌頭淬火硬化層深度的裝置，其包括鋼軌送料系統(tǒng)、預(yù)熱感應(yīng)加熱系統(tǒng)、第一紅外線測(cè)溫儀、中期感應(yīng)加熱系統(tǒng)、第二紅外線測(cè)溫儀、噴風(fēng)冷卻系統(tǒng)、第三紅外線測(cè)溫儀和設(shè)備支撐座；

4、所述鋼軌送料系統(tǒng)用于承載鋼軌前行，其包括鋼軌送料平臺(tái)、軌件位置升降機(jī)構(gòu)、送料平臺(tái)前進(jìn)電機(jī)和升降高度調(diào)節(jié)電機(jī)；所述軌件位置升降機(jī)構(gòu)匹配設(shè)置在所述鋼軌送料平臺(tái)的上部；所述送料平臺(tái)前進(jìn)電機(jī)匹配設(shè)置于所述鋼軌送料平臺(tái)的下部，其動(dòng)力輸出端與所述鋼軌送料平臺(tái)匹配連接；所述鋼軌送料平臺(tái)由所述送料平臺(tái)前進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)位移；所述升降高度調(diào)節(jié)電機(jī)匹配設(shè)置于所述鋼軌送料平臺(tái)上，其動(dòng)力輸出端與所述軌件位置升降機(jī)構(gòu)匹配連接；鋼軌放置于所述軌件位置升降機(jī)構(gòu)上且高度可通過(guò)所述升降高度調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述軌件位置升降機(jī)構(gòu)的高度實(shí)現(xiàn)；

5、所述設(shè)備支撐座匹配設(shè)置在鋼軌前進(jìn)方向的所述鋼軌送料平臺(tái)前方；所述設(shè)備支撐座上匹配設(shè)置有高度調(diào)節(jié)電機(jī)且面向所述預(yù)熱感應(yīng)加熱系統(tǒng)的一側(cè)匹配豎直安裝有感應(yīng)線圈高度調(diào)節(jié)滑道；

6、所述預(yù)熱感應(yīng)加熱系統(tǒng)匹配設(shè)置于所述鋼軌送料平臺(tái)上方，其包括初期預(yù)熱感應(yīng)加熱線圈和初期中頻感應(yīng)加熱控制表柜；所述初期預(yù)熱感應(yīng)加熱線圈匹配滑動(dòng)安裝在所述感應(yīng)線圈高度調(diào)節(jié)滑道上并與所述高度調(diào)節(jié)電機(jī)的動(dòng)力輸出端匹配連接，所述初期預(yù)熱感應(yīng)加熱線圈通過(guò)所述高度調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)其沿著所述感應(yīng)線圈高度調(diào)節(jié)滑道在豎直方向上位移；所述初期預(yù)熱感應(yīng)加熱線圈與所述初期中頻感應(yīng)加熱控制表柜電連接；所述初期中頻感應(yīng)加熱控制表柜安裝在裝置參數(shù)控制區(qū)域內(nèi)，其通過(guò)控制其加熱輸出功率來(lái)調(diào)整鋼軌經(jīng)過(guò)所述初期預(yù)熱感應(yīng)加熱線圈后的溫度；

7、所述中期感應(yīng)加熱系統(tǒng)匹配設(shè)置在鋼軌前進(jìn)方向的所述初期預(yù)熱感應(yīng)加熱線圈的前方，其包括中期感應(yīng)加熱線圈和中期中頻感應(yīng)加熱控制表柜；所述中期感應(yīng)加熱線圈匹配滑動(dòng)安裝在所述感應(yīng)線圈高度調(diào)節(jié)滑道上并與所述高度調(diào)節(jié)電機(jī)的動(dòng)力輸出端匹配連接；所述中期感應(yīng)加熱線圈通過(guò)所述高度調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)其沿著所述感應(yīng)線圈高度調(diào)節(jié)滑道在豎直方向上位移；所述中期感應(yīng)加熱線圈與所述中期中頻感應(yīng)加熱控制表柜電連接；所述中期中頻感應(yīng)加熱控制表柜安裝在裝置參數(shù)控制區(qū)域內(nèi)，其通過(guò)控制其加熱輸出功率來(lái)調(diào)整鋼軌經(jīng)過(guò)所述中期感應(yīng)加熱線圈后的溫度；

8、所述噴風(fēng)冷卻系統(tǒng)由安裝在裝置參數(shù)控制區(qū)域內(nèi)的空氣壓縮壓力容器、噴風(fēng)風(fēng)壓調(diào)控設(shè)備和固定安裝在所述設(shè)備支撐座上的噴風(fēng)冷卻風(fēng)箱組成；所述空氣壓縮壓力容器與所述噴風(fēng)風(fēng)壓調(diào)控設(shè)備匹配連接；所述噴風(fēng)冷卻風(fēng)箱距離鋼軌踏面高度可通過(guò)所述高度調(diào)節(jié)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)，所述噴風(fēng)冷卻風(fēng)箱的風(fēng)壓由所述噴風(fēng)風(fēng)壓調(diào)控設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)；

9、所述第一紅外線測(cè)溫儀匹配安裝在鋼軌前進(jìn)方向的所述初期預(yù)熱感應(yīng)加熱線圈與所述中期感應(yīng)加熱線圈之間；所述第一紅外線測(cè)溫儀的測(cè)量位置為鋼軌踏面；

10、所述第二紅外線測(cè)溫儀匹配安裝在鋼軌行進(jìn)方向的所述中期感應(yīng)加熱線圈與所述噴風(fēng)冷卻風(fēng)箱之間；所述第二紅外線測(cè)溫儀的測(cè)量位置為鋼軌軌頭踏面處；

11、所述第三紅外線測(cè)溫儀匹配安裝在鋼軌前進(jìn)方向的所述噴風(fēng)冷卻風(fēng)箱前方；所述第三紅外線測(cè)溫儀的測(cè)量位置為鋼軌軌頂踏面處。

12、所述增加鋼軌軌頭淬火硬化層深度的裝置，其中：所述鋼軌送料平臺(tái)的下部匹配設(shè)置有平臺(tái)移動(dòng)輪。

13、所述增加鋼軌軌頭淬火硬化層深度的裝置，其中：所述初期預(yù)熱感應(yīng)加熱線圈的兩端設(shè)置有滾輪式鋼軌位置定位工裝，以保證鋼軌在熱處理的過(guò)程中所述初期預(yù)熱感應(yīng)加熱線圈與軌頭踏面間距保持不變；所述初期中頻感應(yīng)加熱控制表柜通過(guò)其輸出功率的調(diào)節(jié)，可將鋼軌表面溫度從室溫提升至奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以上，通過(guò)所述第一紅外線測(cè)溫儀檢測(cè)預(yù)熱溫度，要求此時(shí)表面溫度低于最終熱處理溫度。

14、所述增加鋼軌軌頭淬火硬化層深度的裝置，其中：所述鋼軌經(jīng)過(guò)中期感應(yīng)加熱線圈時(shí)需采用低功率，使鋼軌溫度繼續(xù)緩慢增加至工藝要求溫度，此過(guò)程同時(shí)可以使熱量不斷的向心部傳遞，有效的減小心表溫度差，通過(guò)所述第二紅外線測(cè)溫儀檢測(cè)鋼軌軌頭噴風(fēng)冷卻前踏面溫度，此時(shí)溫度應(yīng)控制在工藝要求范圍以內(nèi)。

15、所述增加鋼軌軌頭淬火硬化層深度的裝置，其中：所述噴風(fēng)冷卻風(fēng)箱的噴風(fēng)風(fēng)嘴與軌頂面間隙為45mm～55mm，鋼軌通過(guò)所述噴風(fēng)冷卻系統(tǒng)后，由所述第三紅外線測(cè)溫儀檢測(cè)冷卻后鋼軌軌頭溫度，要求此時(shí)溫度在300℃～600℃，如噴風(fēng)后溫度超出工藝要求應(yīng)及時(shí)調(diào)整風(fēng)壓。

16、一種增加鋼軌軌頭淬火硬化層深度的方法，基于所述的增加鋼軌軌頭淬火硬化層深度的裝置，其主要包括以下步驟：

17、1)淬火準(zhǔn)備

18、通過(guò)人工將需熱處理的鋼軌件吊裝至鋼軌送料系統(tǒng)上，在鋼軌送料系統(tǒng)上進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，使鋼軌置于指定位置；調(diào)節(jié)初期預(yù)熱感應(yīng)加熱線圈、中期感應(yīng)加熱線圈和噴風(fēng)冷卻系統(tǒng)位置，使鋼軌軌件在加熱和冷卻的過(guò)程滿足工藝要求；

19、2)初期預(yù)熱

20、調(diào)節(jié)鋼軌送料系統(tǒng)1車(chē)速至工藝要求，通過(guò)調(diào)節(jié)初期中頻感應(yīng)加熱控制表柜的輸出功率來(lái)控制與其連接的初期預(yù)熱感應(yīng)加熱線圈的加熱速度，通過(guò)第一紅外線測(cè)溫檢測(cè)預(yù)熱后軌件加熱溫度，此時(shí)要求加熱溫度略高于奧氏體轉(zhuǎn)化溫度；

21、3)中期加熱

22、鋼軌經(jīng)過(guò)初期預(yù)熱感應(yīng)加熱線圈后立即進(jìn)入中期感應(yīng)加熱線圈，通過(guò)調(diào)節(jié)中期中頻感應(yīng)加熱控制表柜的輸出功率來(lái)控制與其連接的中期感應(yīng)加熱線圈的加熱速度，此過(guò)程需使鋼軌溫度繼續(xù)緩慢提高至工藝要求，通過(guò)第二紅外線測(cè)溫儀檢測(cè)此時(shí)加熱溫度，實(shí)時(shí)監(jiān)控軌件噴風(fēng)冷卻前熱處理溫度；

23、4)噴風(fēng)冷卻

24、鋼軌加熱后的冷卻為欠速冷卻，通過(guò)調(diào)節(jié)噴風(fēng)冷卻風(fēng)壓，以控制鋼軌軌頭冷卻后的溫度，要求此過(guò)程有足夠的冷卻速度，使金相組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)片狀珠光體。

25、所述增加鋼軌軌頭淬火硬化層深度的方法，其中：所述步驟2)初期預(yù)熱階段采用中頻高功率進(jìn)行加熱，使鋼軌表面溫度快速提升至奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以上，要求將溫度控制在820℃～880℃；通過(guò)第一紅外感應(yīng)溫度測(cè)量?jī)x實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼軌軌頭預(yù)熱后溫度；溫度符合要求后通過(guò)中期感應(yīng)加熱線圈，此時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)中期感應(yīng)加熱控制表柜的輸出功率，使鋼軌表面溫度繼續(xù)緩慢升高至工藝要求范圍，此過(guò)程熱量不斷向心部傳遞，同時(shí)使金相組織轉(zhuǎn)變更均勻。

26、所述增加鋼軌軌頭淬火硬化層深度的方法，其中：所述步驟3)中期加熱后經(jīng)過(guò)第二紅外測(cè)溫儀檢測(cè)噴風(fēng)前溫度，溫度符合要求后鋼軌進(jìn)入噴風(fēng)冷卻系統(tǒng)，此時(shí)通過(guò)風(fēng)壓的調(diào)節(jié)控制冷卻后軌頭溫度，此處要求要有足夠的欠速冷卻速度，將鋼軌軌頭噴風(fēng)冷卻后溫度控制在300℃～600℃，使鋼軌軌頭金相組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的片狀珠光體，以達(dá)到加深硬化層深度的目的。

27、有益效果：

28、本實(shí)用新型增加鋼軌軌頭硬化層深度的熱處理裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、合理，為一種兩端式感應(yīng)加熱處理裝置，在不影響熱處理生產(chǎn)節(jié)拍的前提下即可有效的增加鋼軌軌頭硬化層深度；通過(guò)工藝驗(yàn)證，在相同行車(chē)速度的前提下，一段式感應(yīng)加熱方式踏面硬化層深度僅可達(dá)到15mm左右，而兩段式加熱方式硬化層深度可達(dá)到30mm以上。

29、本實(shí)用新型增加鋼軌軌頭硬化層深度的熱處理方法構(gòu)思合理，流程簡(jiǎn)單，為一種感應(yīng)兩段式加熱的方法，通過(guò)透熱+熱傳遞的方式來(lái)達(dá)到增加硬化層深度的目；其中第一段預(yù)熱階段使鋼軌表面溫度快速達(dá)到滿足金相組織轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)間，第二段中期熱處理階段使鋼軌溫度繼續(xù)緩慢增加，達(dá)到工藝要求的同時(shí)，讓熱量盡可能的向心部傳遞，可以有效的改善組織的均勻性增加加熱深度；鋼軌加熱后通過(guò)噴風(fēng)欠速冷卻完成最終熱處理，可有效的增加軌頭硬化層深度。

30、本實(shí)用新型增加鋼軌軌頭硬化層深度的熱處理方法，通過(guò)預(yù)熱+熱傳遞的過(guò)程增加鋼軌軌頭奧氏體轉(zhuǎn)變層的深度，噴風(fēng)欠速冷卻后金相組織轉(zhuǎn)變更充分，并且可以有效的減小殘余鐵素體含量。