一种U75V钢轨的在线热处理工艺

摘要

本发明公开了一种U75V钢轨的在线热处理工艺，涉及钢轨热处理技术领域，包括如下步骤：先中频感应加热至1120‑1150℃，并保温10‑12分钟；待其冷却至淬火温度,即850‑870℃时,利用风冷装置对钢轨的顶面和两个侧面进行喷风冷却淬火，控制冷却速度为3‑4℃/s；待钢轨温度降至455‑460℃自然冷却至室温；本发明通过上述工艺，钢轨表面的硬度提高，抗拉强度、延伸率都得到了大幅提高。

说明书

技术领域

本发明涉及钢轨热处理技术领域，具体涉及一种U75V钢轨的在线热处理工艺。

背景技术

随着我国铁路运输事业的发展，列车牵引重量、运行速度、运输密度和年通过总量的逐步提高，大大增加了钢轨的负荷，加大了钢轨的伤损，尤其是曲线钢轨。为了提高钢轨的使用寿命，对钢轨的强度、硬度和抗疲劳性能提出了更高的要求。世界各国铁路的实践已经表明，钢轨热处理是提高钢轨材质强韧性的最有效、最经济的措施。我国也要求根据不同的线路条件，选用不同强度级别的热处理钢轨。但是现有的热处理工艺还存在不足，钢轨的硬化层深度、耐磨性及硬度均存在改进的空间。

中国专利申请号为CN201510909978.4公开了一种珠光体钢轨硬化的热处理工艺，珠光体钢轨硬化的热处理将钢轨加热到880-920℃，保温10-15分钟，根据钢种不同，以特定的冷速范围冷到特定的温度区间保温30s，再空冷，具体为：材质为U75V的珠光体钢轨硬化工艺制度为：880-920℃保温10-15分钟，以8-15℃/s冷速冷却到570-600℃，再以0.2-0.5℃/s的冷速空冷到20-25℃。其优点是：规范某一特定成分钢轨的具体硬化热处理工艺，操作性强，实现硬化热处理工艺和钢轨成分的最佳匹配，实现钢轨的硬化效果。但是其该种热处理工艺生产出的钢轨，珠光体组织的厚度仍然较大，层间距也是如此，强度和韧性参数不高。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种力学性能优异、工艺简单的U75V钢轨的在线热处理工艺。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的一种U75V钢轨的在线热处理工艺，包括下述工艺步骤：

(1)将U75V钢轨的表面经中频感应加热至1120-1150℃，并保温10-12分钟,中频感应加热的电流频率为1.5-2.0kHz；

(2)待步骤(1)中加热后的钢轨冷却至850-870℃时,将其送至在线热处理装置中，利用风冷装置对钢轨的顶面和两个侧面进行喷风冷却，淬火至635-645℃，控制冷却速度为3-4℃/s，喷嘴与钢轨之间的距离为16-18mm，喷嘴喷出的空气的初始速度为4.5-4.8m/s，喷嘴压力为0.25-0.27MPa；

(3)将步骤(2)中淬火后的钢轨温度降至455-460℃后,自然冷却至室温。

优选的，所述步骤(2)中钢轨的两头通过轨道夹紧装置固定。

优选的，所述轨道夹紧装置包括两块对称设置的夹板，所述夹板的内侧与钢轨的底部形状相配合，夹板上设有安装孔。

优选的，所述步骤(1)中加热温度具体为1132℃。

优选的，所述步骤(2)中冷却速度具体为3.5℃/s，喷嘴与钢轨之间的距离为18mm，喷嘴压力为0.27MPa。

优选的，所述步骤(3)中的温度具体为458℃。

优选的，所述步骤(2)中喷嘴喷出的气流方向与钢轨表面垂直。

本发明的有益效果：通过优化中频加热温度至1120-1150℃，并保温一段时间，使得钢轨快速奥氏体化，待其冷却至淬火温度,即850-870℃时,接着再采用喷风冷却的方式，以3-4℃/s的速度冷却至635-645℃，过冷奥氏体在细珠光体转变区域的停留时间变长，且能够有效促进细片层的珠光体组织的形成，本发明通过严格控制喷嘴的距离、空气初始速度以及喷嘴压力，使得冷却速度能够得到严格控制，冷却过程中细片层的珠光体之间间距得到了减小至110nm以下且分布均匀，钢轨表面的硬度提高，达到HB370以上,抗拉强度达到1310MPa以上，延伸率提高到了11％以上，冲击韧性提高到了29J/cm²。最后通过对钢轨内部组织进行细化并去除热应力。

附图说明

图1为本发明中钢轨与轨道夹紧装置装配后的截面剖视图。

图2为本发明中实施例1-3的硬化层断面的金相组织图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图1、2对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种U75V钢轨的在线热处理工艺，包括下述工艺步骤：

(1)将U75V钢轨的表面经中频感应加热至1120℃，并保温12分钟,中频感应加热的电流频率为1.5kHz；

(2)待步骤(1)中加热后的钢轨冷却至850℃时,将其送至在线热处理装置中，利用风冷装置对钢轨的顶面和两个侧面进行喷风冷却，淬火至635℃，控制冷却速度为3℃/s，喷嘴与钢轨之间的距离为18mm，喷嘴喷出的空气的初始速度为4.8m/s，喷嘴压力为0.27MPa；

(3)将步骤(2)中淬火后的钢轨温度降至455℃后,自然冷却至室温。

在本实施例中，所述步骤(2)中钢轨的两头通过轨道夹紧装置固定，所述轨道夹紧装置包括两块对称设置的夹板，所述夹板的内侧与钢轨的底部形状相配合，夹板上设有安装孔，在淬火时，通过两端的轨道夹紧装置可以降低钢轨的淬火变形。

实施例2

一种U75V钢轨的在线热处理工艺，包括下述工艺步骤：

(1)将U75V钢轨的表面经中频感应加热至1132℃，并保温11分钟,中频感应加热的电流频率为1.8kHz；

(2)待步骤(1)中加热后的钢轨冷却至862℃时,将其送至在线热处理装置中，利用风冷装置对钢轨的顶面和两个侧面进行喷风冷却，淬火至640℃，控制冷却速度为3.5℃/s，喷嘴与钢轨之间的距离为18mm，喷嘴喷出的空气的初始速度为4.7m/s，喷嘴压力为0.27MPa；

(3)将步骤(2)中淬火后的钢轨温度降至458℃后,自然冷却至室温。

在本实施例中，所述步骤(2)中钢轨的两头通过轨道夹紧装置固定，所述轨道夹紧装置包括两块对称设置的夹板，所述夹板的内侧与钢轨的底部形状相配合，夹板上设有安装孔，在淬火时，通过两端的轨道夹紧装置可以降低钢轨的淬火变形。

实施例3

一种U75V钢轨的在线热处理工艺，包括下述工艺步骤：

(1)将U75V钢轨的表面经中频感应加热至1150℃，并保温10分钟,中频感应加热的电流频率为2.0kHz；

(2)待步骤(1)中加热后的钢轨冷却至870℃时,将其送至在线热处理装置中，利用风冷装置对钢轨的顶面和两个侧面进行喷风冷却，淬火至645℃，控制冷却速度为3℃/s，喷嘴与钢轨之间的距离为16mm，喷嘴喷出的空气的初始速度为4.5m/s，喷嘴压力为0.25MPa；

(3)将步骤(2)中淬火后的钢轨温度降至460℃后,自然冷却至室温。

在本实施例中，所述步骤(2)中钢轨的两头通过轨道夹紧装置固定，所述轨道夹紧装置包括两块对称设置的夹板，所述夹板的内侧与钢轨的底部形状相配合，夹板上设有安装孔，在淬火时，通过两端的轨道夹紧装置可以降低钢轨的淬火变形。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。