專利名稱：對(duì)于軌道進(jìn)行熱處理的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)于軌道、尤其是對(duì)于帶有不同質(zhì)量的輪廓部分的熱輥軋的行駛軌道或者鐵路軌道進(jìn)行熱處理的方法和設(shè)備，其中該脫離輥軋熱的軌道通過(guò)在輪廓部位中的輪廓部分內(nèi)、尤其是在軌道頭部中的一種合適的熱處理和冷卻得到具有較高強(qiáng)度的所希望的組織。
已知使脫離輥軋熱的軌道在冷床上冷卻到80度以下的溫度。由于因軌道的不同輪廓部分而不對(duì)稱的質(zhì)量布置，在軌道的頭部和腳部之間出現(xiàn)了不同的冷卻特性。腳部比頭部冷卻得快，結(jié)果是，軌道在冷卻時(shí)彎曲。通過(guò)對(duì)于還熱著的軌道進(jìn)行預(yù)彎曲、或者通過(guò)對(duì)頭部和腳部有區(qū)別的冷卻過(guò)程可以預(yù)防所述的彎曲。然而通過(guò)預(yù)彎曲或者有區(qū)別的冷卻過(guò)程卻在軌道中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，所述的內(nèi)應(yīng)力不利地影響其機(jī)械特性并且從而影響其壽命。
為了保證均勻地冷卻軌道的腳部和頭部，在DE 42 37 991 A1中建議把軌道頭朝下地掛在冷床上傳送，并且更進(jìn)一步地在US-PS 468788中建議，把倒掛的軌道頭部整個(gè)或者部分地浸入到充水的池中，其中把該軌道同時(shí)借助于壓緊螺栓壓在一個(gè)固定的支座上。
在EP 0 693 562B1中說(shuō)明了冷卻時(shí)進(jìn)行的組織轉(zhuǎn)變，其中建議把輥軋物品用最高為1100℃、然而至少為750℃的平均溫度直線地對(duì)齊，然后沿橫向裝入并且在第一冷卻階段用相同的局部冷卻強(qiáng)度冷卻到850℃至Ar溫度以上5℃至120℃，然后在第二冷卻步驟中用相同的、在截面上看有很大區(qū)別的冷卻強(qiáng)度，根據(jù)與表面積有關(guān)的體積部分，沿縱向從輥軋物品抽走熱量，并且由此產(chǎn)生變?yōu)闊o(wú)馬氏體的細(xì)珠光體組織的組織變換，然后在下一個(gè)步驟中再用相同的局部冷卻強(qiáng)度繼續(xù)冷卻到室溫。
由DE-C-30 06 695公知一種方法，其中通過(guò)一個(gè)中間步驟利用再次加熱來(lái)中斷冷卻，并且其中首先通過(guò)對(duì)于脫離輥軋熱的軌道進(jìn)行冷卻，致使在整個(gè)截面中發(fā)生變換，此后，把軌道頭部尤其是通過(guò)感應(yīng)加熱進(jìn)行重新奧氏體化并且接著進(jìn)一步冷卻。結(jié)果得到精細(xì)分層的珠光體組織，然而卻存在在該組織中形成所不希望的貝氏體和馬氏體的風(fēng)險(xiǎn)。
為了避免這種現(xiàn)象，在EP0 187 904 B1中除了添加各種合金材料，在方法上建議，首先在運(yùn)行傳送中將軌道頭部在達(dá)50mm的足夠的深度中借助于燃燒器或者感應(yīng)加熱到950至1050℃的奧氏化溫度。接著用壓縮空氣將軌道頭部在一個(gè)第一冷卻階段中、在10至20秒之內(nèi)冷卻到650至600℃的珠光體轉(zhuǎn)化范圍之前，并且在一個(gè)第二冷卻階段中利用與第一階段相比節(jié)流了的空氣量在2至4分鐘之內(nèi)冷卻到約400℃，直到在構(gòu)成精細(xì)分層的珠光體組織的條件下結(jié)束珠光體轉(zhuǎn)化。接著把軌道頭體在4至6分鐘的時(shí)間空間中重新加熱到600至650℃并且在此后快速地浸冷到100℃以下。
從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是提出一種方法和設(shè)備，通過(guò)所述的方法和設(shè)備使得能夠特別在冷卻軌道頭部的過(guò)程中達(dá)到適當(dāng)?shù)臒崽幚恚⑶矣煤?jiǎn)單的方法產(chǎn)生具有精細(xì)分層的珠光體的組織，所述的有精細(xì)分層的珠光體以一定的硬化程度為特征并且因此以高的耐磨強(qiáng)度為特征，并且其中在冷卻過(guò)程中尤其是在軌道頭部的邊緣區(qū)域不出現(xiàn)貝氏體。
所提出的任務(wù)在方法上在上述類型的軌道中通過(guò)權(quán)利要求1的方案來(lái)解決，其特征是先后安排的方法步驟a)有目的地使脫離輥軋熱的軌道預(yù)冷卻到為750至850℃的軌道頭部的芯部溫度，b)把軌道頭部的邊緣區(qū)域加熱到至少芯部溫度，c)用較高的熱流密度對(duì)軌道進(jìn)行成品冷卻，以致對(duì)于軌道頭部的芯部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)盡可能短的t8/5時(shí)間(在ZTU圖表中從800到500℃的冷卻時(shí)間)。
通過(guò)這種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的、首先進(jìn)行合適的冷卻然后接著再加熱的方法步驟，通過(guò)這種方法將冷卻了的邊緣區(qū)域至少再加熱到芯部溫度，可以在緊接著的冷卻階段為軌道調(diào)節(jié)出高的熱流密度，而不必把邊緣區(qū)域冷卻到貝氏體的起始溫度。由此可以同時(shí)確保對(duì)于芯部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)盡可能短的t8/5時(shí)間。這特別意味著把全部軌道頭部剛好這樣快速地冷卻到產(chǎn)生所希望的精細(xì)分層的珠光體組織的轉(zhuǎn)化區(qū)域中。
因此防止了在過(guò)渡時(shí)間中對(duì)于邊緣區(qū)域的過(guò)度冷卻和在邊緣區(qū)域中的提前轉(zhuǎn)化，并且避免出現(xiàn)貝氏體。同時(shí)在進(jìn)入最后的冷卻階段之前使軌道頭部的溫度分布均勻化，從而使軌道頭部的芯部區(qū)域也轉(zhuǎn)化成與邊緣區(qū)域類似的精細(xì)分層的珠光體組織。
如果沒(méi)有根據(jù)本發(fā)明的方法，冷卻階段就必須以明顯較低的熱流密度進(jìn)行工作，或者說(shuō)將待調(diào)節(jié)的傳熱系數(shù)降低30至40％，以避免在軌道頭部的邊緣區(qū)域構(gòu)成貝氏體。由此對(duì)于芯部區(qū)域會(huì)出現(xiàn)明顯較長(zhǎng)的t8/5時(shí)間、較大的分層間距和因此引起的珠光體組織中較低的硬度值。
通過(guò)在自然對(duì)流的空氣處或者借助于風(fēng)機(jī)強(qiáng)制地進(jìn)行冷卻而實(shí)現(xiàn)到達(dá)為700至850℃的軌道頭部芯部溫度的預(yù)冷卻。然而還可以借助于噴嘴使用一種水氣混合物(浮質(zhì)冷卻(Aerosol-Kuehlung))進(jìn)行冷卻，其中這種冷卻最好用相應(yīng)數(shù)量的錨臺(tái)(Liegeplatz)在一個(gè)橫向移送機(jī)上進(jìn)行。
在冷卻過(guò)程中用一個(gè)高溫計(jì)無(wú)接觸地例如在軌道頭部中間測(cè)量表面溫度。在此測(cè)量出的邊緣溫度根據(jù)冷卻方式和強(qiáng)度約處于仍然存在的芯部溫度以下30至60℃。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的方案，在整個(gè)熱處理過(guò)程中從進(jìn)入到預(yù)冷卻裝置中開(kāi)始至離開(kāi)成品冷卻裝置為止來(lái)測(cè)量軌道頭部的溫度。把測(cè)量出的值饋入到一個(gè)測(cè)量和控制裝置中，并且用于控制各個(gè)待實(shí)施的方法步驟，包括布置在成品冷卻之前的加熱。
一個(gè)用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備以下面的設(shè)備部分為特征a)一個(gè)預(yù)冷卻裝置，該預(yù)冷卻裝置使得能夠使脫離輥軋熱的軌道合適地預(yù)冷卻到為750至850℃的軌道頭部的芯部溫度上，b)一個(gè)直接前置于成品冷卻裝置的加熱裝置，例如一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈，軌道穿過(guò)該感應(yīng)線圈，c)一個(gè)成品冷卻裝置、例如一個(gè)水冷卻段(Wasserkuehlstrecke)，其中用較高的熱流密度對(duì)軌道進(jìn)行冷卻，以致對(duì)于軌道頭部的芯部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)盡可能短的t8/5時(shí)間(在ZTU圖表中從800到500℃的冷卻時(shí)間)。
相應(yīng)于本發(fā)明的一個(gè)有利的方案，用于預(yù)冷卻和成品冷卻的裝置以及用于中間加熱的加溫裝置或加熱裝置與一個(gè)測(cè)量和控制裝置連接，在所述的測(cè)量和控制裝置中輸入溫度值，尤其是軌道頭部的溫度并且相應(yīng)地控制整個(gè)熱處理，以調(diào)節(jié)和保持所希望的測(cè)試或冷卻條件和加熱條件。
一個(gè)用于在對(duì)于一個(gè)示例性的軌道所進(jìn)行的輥軋工序之后進(jìn)行熱處理的示意性設(shè)備在以下的示意圖中示出。
附圖示出

圖1一根軌道的橫剖面，圖2一個(gè)熱處理設(shè)備的流程圖。
圖1中示出一根軌道1的橫剖面。所述的軌道1含有不同質(zhì)量的輪廓部分，即帶有邊緣區(qū)域5和芯部區(qū)域6的軌道頭部2、中間部分3和軌道腳部4。軌道頭部2的邊緣區(qū)域5在圖1中用虛線示出；這是應(yīng)當(dāng)主要通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚磙D(zhuǎn)化成精細(xì)分層的珠光體組織的區(qū)域，而沒(méi)有熱處理時(shí)在此邊緣區(qū)域或者說(shuō)在此區(qū)域5中存在貝氏體。
圖2是用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的熱處理的示意性設(shè)備10。設(shè)備10包括在最后的輥軋機(jī)架11后面沿著輥軋線x-x布置的一個(gè)預(yù)冷卻裝置12、一個(gè)優(yōu)選地感應(yīng)加熱裝置13和一個(gè)成品冷卻裝置14，所述裝置由軌道1向其出口離開(kāi)輥軋機(jī)架11依次延伸。依據(jù)分別由測(cè)量和控制裝置15所測(cè)量的溫度來(lái)進(jìn)行對(duì)于熱處理的控制-包括冷卻或加熱強(qiáng)度以及穿過(guò)各個(gè)設(shè)備12、13、14的貫穿速度，該測(cè)量和控制裝置15經(jīng)過(guò)用于溫度測(cè)量值和控制信號(hào)的相應(yīng)線路16、17、18分別與各個(gè)設(shè)備部分12、13、14連接。
所示出的熱處理設(shè)備的實(shí)施例當(dāng)然可以根據(jù)軌道的種類和大小以及所選擇的預(yù)冷卻和成品冷卻的種類以及測(cè)量和控制裝置的范圍在很大程度上進(jìn)行變型，只要保證就內(nèi)容而言完全遵守根據(jù)本發(fā)明的先后安排的方法步驟。
附圖標(biāo)記列表1、軌道2、軌道頭部3、中間部分4、軌道腳部5、邊緣區(qū)域6、芯部區(qū)域10、熱處理裝置11、軋機(jī)機(jī)座12、預(yù)冷卻裝置13、加熱裝置14、成品冷卻裝置15、控制裝置16、線路17、線路18、線路
權(quán)利要求
1.用于對(duì)于軌道(1)進(jìn)行熱處理的方法、尤其是對(duì)于帶有不同質(zhì)量的輪廓部分的熱輥軋的行駛軌道或者鐵路軌道進(jìn)行熱處理的方法，其中脫離輥軋熱的軌道(1)通過(guò)對(duì)于在輪廓部位中的、尤其是在軌道頭部(2)中的輪廓部分進(jìn)行一種合適的熱處理和冷卻，得到具有較高強(qiáng)度的所希望的組織，其特征在于依次安排的方法步驟a)有目的地使脫離輥軋熱的軌道(1)預(yù)冷卻到為750至850℃的軌道頭部(2)的芯部溫度，b)把軌道頭部(2)的邊緣區(qū)域(5)加熱到至少芯部溫度，c)用較高的熱流密度對(duì)軌道進(jìn)行成品冷卻，以致對(duì)于軌道頭部(2)的芯部區(qū)域(6)實(shí)現(xiàn)盡可能短的t8/5時(shí)間(在ZTU圖表中從800到500℃的冷卻時(shí)間)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在成品冷卻時(shí)，把整個(gè)軌道頭部(2)通過(guò)轉(zhuǎn)化區(qū)域剛好這樣快速地冷卻使得產(chǎn)生一種所希望的精細(xì)分層的珠光體組織，而在這種情況下沒(méi)有將邊緣區(qū)域(5)冷卻到貝氏體起始溫度之下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，軌道(1)的預(yù)冷卻根據(jù)軌道截面的大小利用空氣通過(guò)自然對(duì)流冷卻來(lái)完成，或者借助于風(fēng)機(jī)強(qiáng)制地進(jìn)行，然而還可以通過(guò)噴嘴用一種水氣混合物(浮質(zhì)冷卻)進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在預(yù)冷卻的冷卻過(guò)程中例如用一個(gè)高溫計(jì)無(wú)接觸地測(cè)量表面溫度，最好在軌道頭部中間處進(jìn)行測(cè)量。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，附加于在預(yù)冷卻時(shí)的溫度測(cè)量，還在加熱和成品冷卻時(shí)測(cè)量表面溫度，最好在軌道頭部中間處進(jìn)行測(cè)量。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，把測(cè)量出的溫度值借助于一個(gè)測(cè)量和控制裝置(15)用于為每個(gè)方法步驟控制軌道(1)的整個(gè)熱處理的時(shí)間過(guò)程和強(qiáng)度。
7. 用于實(shí)施根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)或者多項(xiàng)的方法的熱處理軌道(1)的設(shè)備、尤其是對(duì)于帶有不同質(zhì)量的輪廓部分的熱輥軋的干線軌道或者鐵路軌道進(jìn)行熱處理的設(shè)備(10)，其中脫離輥軋熱的軌道(1)通過(guò)對(duì)于在輪廓部位中的、尤其是在軌道頭部(2)中的輪廓部分進(jìn)行一種合適的熱處理和冷卻，得到具有較高強(qiáng)度的所希望的組織，其特征在于a)一個(gè)預(yù)冷卻裝置(12)，該預(yù)冷卻裝置使得能夠使脫離輥軋熱的軌道合適地預(yù)冷卻到為750至850℃的軌道頭部(2)的芯部溫度上，b)一個(gè)直接前置于成品冷卻裝置的加熱裝置(14)，例如一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈，軌道(1)穿過(guò)該感應(yīng)線圈，c)一個(gè)成品冷卻裝置(14)、例如一個(gè)水冷卻段，其中用較高的熱流密度對(duì)軌道進(jìn)行冷卻，使得對(duì)于軌道頭部的芯部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)盡可能短的t8/5時(shí)間(在ZTU圖表中從800到500℃的冷卻時(shí)間)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備(10)，其特征在于，用于預(yù)冷卻和成品冷卻的裝置(12、14)和加熱裝置(13)分別與一個(gè)測(cè)量和控制裝置(15)連接，在整個(gè)熱處理的不同方法步驟中將溫度值輸入到該測(cè)量和控制裝置中，并且由該測(cè)量和控制裝置(15)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。
全文摘要
為了在軌道(1)的、尤其是熱輥軋的行使軌道或者鐵路軌道的頭部的邊緣區(qū)域內(nèi)，在冷卻輥軋熱的過(guò)程中通過(guò)一種合適的熱處理得到一種精細(xì)分層的珠光體組織而不形成貝氏體，根據(jù)本發(fā)明建議，在由一個(gè)預(yù)冷卻裝置(12)預(yù)冷卻到750至850℃以后通過(guò)一個(gè)中間加熱裝置(13)把劇烈冷卻的邊緣區(qū)域加熱到至少芯部溫度，然后由成品冷卻裝置(14)進(jìn)行冷卻。
文檔編號(hào)C21D9/04GK1561399SQ02819218
公開(kāi)日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2002年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月29日
發(fā)明者K·屈珀斯, M·邁爾, T·內(nèi)爾扎克 申請(qǐng)人:Sms米爾股份有限公司