鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)的應(yīng)用1

1、摘 要伴隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的步伐加快，國(guó)鐵路運(yùn)量、載重及行車速度的不斷提高，對(duì)鋼軌焊接接頭質(zhì)量也提出了更高的要求。原來(lái)國(guó)內(nèi)在線上焊接普遍采用的鋁熱焊已逐漸顯現(xiàn)出不能很好的滿足現(xiàn)代高速鐵路對(duì)焊縫的需求，各鐵路局正逐步引進(jìn)線上移動(dòng)式焊軌車，采用閃光焊代替原來(lái)的焊接工藝。然而焊后熱處理還都沿用的原有的現(xiàn)場(chǎng)鋁熱焊焊后熱處理設(shè)備（火焰加熱處理），這種老式的火焰加熱方式采用氧氣乙炔火焰加熱，屬于熱傳導(dǎo)加熱方式，靠氧氣乙炔焰的熱量從鋼軌外表面向內(nèi)部傳導(dǎo)，透熱性較差、速度較慢、工序繁瑣復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)條件差，且這種方法受認(rèn)為因素影響較大，加熱溫度不易控制、效果很不穩(wěn)定。在加上這種熱處理方式加熱后使其暴漏在

2、大氣中自然冷卻，未對(duì)焊縫部分進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，表面硬度相比全長(zhǎng)表面淬火的母材也出現(xiàn)明顯降低，加上鋼軌經(jīng)焊接成長(zhǎng)軌后，在其焊縫區(qū)熔合線上由于曾受過熔化過程和高溫的影響，在熱熔合的過熱區(qū)會(huì)出現(xiàn)金屬組織尤其是奧氏體晶粒粗化，產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力及硬度分布不均等問題，從而使接頭沖擊韌性下降，引起馬鞍型磨耗，縮短鋼軌的使用壽命，危機(jī)行車安全。為了解決這種缺陷，必須對(duì)焊縫進(jìn)行合理的正火處理，使焊縫經(jīng)正火后，晶粒重新細(xì)化，鋼軌塑形、韌性大幅度提高，硬度分布均勻合理。保證鋼軌使用質(zhì)量、延長(zhǎng)鋼軌使用壽命、保障線路的行車安全。 第一章 緒論1.1線上焊縫熱處理的現(xiàn)狀及發(fā)展線上焊縫熱處理的意義 伴隨我國(guó)鐵路運(yùn)量、載重及行車

3、速度的不斷提高，對(duì)鋼軌焊接接頭質(zhì)量也提出了更高的要求。鋼軌經(jīng)焊接成長(zhǎng)軌后，在其焊縫區(qū)熔合線上由于曾受過熔化過程和高溫的影響，在熱熔合的過熱區(qū)會(huì)出現(xiàn)金屬組織尤其是奧氏體晶粒粗化，產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力及硬度分布不均等問題，從而使接頭沖擊韌性下降，引起馬鞍型磨耗，縮短鋼軌的使用壽命，危機(jī)行車安全。所以必須對(duì)焊縫進(jìn)行合理的正火處理，焊縫經(jīng)電感應(yīng)加熱正火后，晶粒重新細(xì)化，鋼軌塑形、韌性大幅度提高，硬度分布均勻合理。這是保證鋼軌使用質(zhì)量、延長(zhǎng)鋼軌使用壽命、保障行車安全的一項(xiàng)重要措施，然而現(xiàn)在各鐵路局在線上焊后熱處理的方式還都沿用的原有的現(xiàn)場(chǎng)鋁熱焊焊后熱處理設(shè)備（火焰加熱處理），這種老式的火焰加熱方式采用氧氣乙

4、炔火焰加熱，屬于熱傳導(dǎo)加熱方式，靠氧氣乙炔焰的熱量從鋼軌外表面向內(nèi)部傳導(dǎo)，透熱性較差、速度較慢、工序繁瑣復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)條件差，且這種方法受認(rèn)為因素影響較大，加熱溫度不易控制、效果很不穩(wěn)定。特別是線上移動(dòng)式焊軌車被各鐵路局引進(jìn)以后，對(duì)更科學(xué)的熱處理工藝及熱處理設(shè)備的需求越來(lái)越迫切。1.2鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)的特點(diǎn) 鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)是專為焊軌車對(duì)鋼軌接頭焊接后進(jìn)行正火處理、打磨以及其他后續(xù)處理工作而開發(fā)設(shè)計(jì)的一整套裝置。能進(jìn)行無(wú)縫線路線上、線下焊接的后續(xù)處理和基地鋼軌焊接的后續(xù)處理。整套裝置依集裝箱的形勢(shì)安裝在平板車上，由焊軌車或軌道車牽引至作業(yè)地點(diǎn)。整套裝置還包括柴油發(fā)電機(jī)組、蓄電池組、

5、中頻加熱設(shè)備、水冷系統(tǒng)、熱處理噴風(fēng)裝置、供氣系統(tǒng)、鋼軌仿形打磨設(shè)備、電氣控制系統(tǒng)、液壓吊機(jī)等組成。 加熱設(shè)備采用德國(guó)西門子IGBT變頻，電壓反饋串聯(lián)諧振電路。擁有雙閉環(huán)控制功能，最大程度高效快速加熱，優(yōu)化金屬工件的加熱過程。整個(gè)控制系統(tǒng)均為數(shù)字集成化，各種保護(hù)動(dòng)作迅速，整機(jī)故障率低，壽命長(zhǎng)；相比原火焰加熱正火方式，具有操作方便、節(jié)省人力且更加經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)；整套設(shè)備還采用集成化和數(shù)字化等技術(shù)，使工人操作更具人性化及系統(tǒng)化，所有重要工作數(shù)據(jù)均可采集反饋給控制中心并存檔，操作人員可以在工作時(shí)通過液晶顯示屏幕實(shí)時(shí)讀取鋼軌加熱溫度、加熱時(shí)間、風(fēng)冷風(fēng)壓、風(fēng)冷時(shí)間等重要參數(shù)，也可隨時(shí)調(diào)出存檔檢查每一項(xiàng)數(shù)據(jù)，且

6、所有存檔數(shù)據(jù)可以下載到專用轉(zhuǎn)儲(chǔ)卡上，轉(zhuǎn)存到計(jì)算機(jī)中；也可直接通過打印設(shè)備進(jìn)行打印，方便線路數(shù)據(jù)匯總、存檔和后期分析；整套設(shè)備具有故障報(bào)警、錯(cuò)誤操作報(bào)警、自動(dòng)保護(hù)等功能，人性化操作方式，簡(jiǎn)單易懂。第二章 鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)介紹2.1 線上鋼軌焊縫熱處理新舊工藝對(duì)比 2.1.1 火焰加熱正火 目前國(guó)內(nèi)新研發(fā)的移動(dòng)式焊軌車還沒有專用的可移動(dòng)式焊縫熱處理設(shè)備，各鐵路局基本都沿用原有的現(xiàn)場(chǎng)鋁熱焊焊后熱處理設(shè)備（火焰加熱處理），這種老式的火焰加熱方式采用氧氣乙炔火焰加熱，屬于熱傳導(dǎo)加熱方式，靠氧氣乙炔焰的熱量從鋼軌外表面向內(nèi)部傳導(dǎo)，透熱性較差、速度較慢、工序繁瑣復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)條件差，且這種方法受認(rèn)

7、為因素影響較大，加熱溫度不易控制、效果很不穩(wěn)定。在加上這種熱處理方式加熱后使其暴漏在大氣中自然冷卻，未對(duì)焊縫部分進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，表面硬度相比全長(zhǎng)表面淬火的母材也出現(xiàn)明顯降低，現(xiàn)在只有在施工現(xiàn)場(chǎng)焊縫熱處理還保留有這種方式，廠焊已基本被感應(yīng)加熱方式所取代。 圖2.1 火焰加熱器 如圖2.1所示，這種老式的火焰加熱正火的設(shè)備相當(dāng)簡(jiǎn)陋，由一個(gè)防鋼軌界面形狀的加熱器，加熱器的內(nèi)側(cè)開有氣孔，兩側(cè)為為氧氣、乙炔的進(jìn)氣管接口，分別與氧氣、乙炔罐引出的氣管連接，需要加熱時(shí)，將加熱器的出氣口點(diǎn)燃，為了滿足加熱區(qū)域的要求，需要有人拿一根推桿，不停的推拉加熱器，使加熱器沿著導(dǎo)軌前后移動(dòng)，同時(shí)為了保證合適的加熱溫度，需要

8、配合一個(gè)專門拿著測(cè)溫儀，每過一段時(shí)間就進(jìn)行一次溫度測(cè)量。這樣在測(cè)溫的時(shí)候，就造成了無(wú)法移動(dòng)加熱器，使這種本來(lái)就不易保證加熱均勻、受人為因素影響較大的加熱方式更大程度的收到影響。而且數(shù)據(jù)的記錄、保存也都不方便，最重要的是無(wú)法很好的保證鋼軌焊縫的質(zhì)量，使鋼軌焊縫處的壽命大打折扣，危機(jī)行車安全。2.1.2 新型感應(yīng)加熱正火 感應(yīng)加熱技術(shù)是近些年新型的一種高新加熱技術(shù)，基本原理都是利用電磁感應(yīng)原理，把被加熱物體放在交變磁場(chǎng)中，使其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生焦耳熱來(lái)加進(jìn)行熱的方法。這種加熱加熱方式靠渦流產(chǎn)生熱量，效率高、速度快、溫度容易控制、不受人為因素影響，熱處理質(zhì)量穩(wěn)定可靠。感應(yīng)加熱技術(shù)根據(jù)加熱所用

9、的電流頻率，分為高頻加熱、中頻加熱和工頻加熱，頻率越高，加熱效率越高，但加熱的深度越淺，所以應(yīng)根據(jù)并加熱物體的體積和需要的透熱深度選擇合適的加熱頻率。這種高新的加熱技術(shù)隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，變得越發(fā)成熟和高效，現(xiàn)已被所有的焊軌廠所引進(jìn)。但這種加熱方式因設(shè)備沉重、功率大、感應(yīng)器設(shè)計(jì)困難以及線上焊接的條件限制等因素的限制，應(yīng)用于線上焊縫熱處理較為困難，但鐵路技術(shù)的飛速發(fā)展特別是高速無(wú)縫鐵路的發(fā)展，對(duì)這種技術(shù)的要求越來(lái)越強(qiáng)烈。鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)這一整套設(shè)備的研制成功，使上述難題得到了科學(xué)合理的解決方案。 這種高新的感應(yīng)加熱技術(shù)，配合強(qiáng)制風(fēng)冷，和智能化的控制系統(tǒng)及記錄存檔功能，被共同集合于鋼軌焊縫

10、熱處理系統(tǒng)這一整套設(shè)備，并在這套設(shè)備里，配備了輔助的鋼軌切割、鋼軌打磨、平直度校驗(yàn)、焊縫超聲波探傷等設(shè)備。焊縫經(jīng)本套設(shè)備熱處理后的韌性、塑性、表面硬度等綜合性能均可達(dá)到要求，在焊接工藝滿足的情況下，甚至可以達(dá)到母材的性能。本設(shè)備加熱部分如圖2.2所示。前段銅質(zhì)感應(yīng)器可打開，閉合通電后，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，將內(nèi)部鋼軌加熱。設(shè)備由吊機(jī)吊至工作處，并可靠固定后，按下加熱按鈕即可實(shí)現(xiàn)鋼軌的正火加熱，設(shè)備自動(dòng)測(cè)溫探頭，適時(shí)將數(shù)據(jù)傳回控制中心，可以適時(shí)的顯示、記錄、存檔加熱過程中的每一時(shí)刻的為目的溫度。加熱到合適的溫度，設(shè)備會(huì)制動(dòng)停止。整體設(shè)備美觀、實(shí)用、智能、高效、操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高。 圖2.2 感應(yīng)加熱設(shè)備

11、2.2 線上鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)整套設(shè)備介紹 2.2.1鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)1）適用環(huán)境環(huán)境溫度：-10+45平均相對(duì)濕度：90海拔：3000m2）作業(yè)條件鋼軌類型： 60kg/m，75kg/m軌距：1435mm 超高：180mm 最大坡度：33 最小曲線半徑：145m2.2.2鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)主要組成設(shè)備技術(shù)參數(shù)1）發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)組采用250GF“康明斯”動(dòng)力發(fā)電機(jī)組，整個(gè)發(fā)結(jié)構(gòu)緊湊，采用大容量底盤油箱，滿足野外作業(yè)加油周期長(zhǎng)得需求，機(jī)組固定安裝在集裝箱內(nèi)。機(jī)組外觀如圖2.3，相關(guān)參數(shù)如下： 圖2.3 發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)組型號(hào)：250GF容量/功率：280/250KW柴油機(jī)型號(hào)：MTAA1

12、1-G3柴油機(jī)功率：310/282KW油箱容積：800L氣缸數(shù)：6排列：直列排氣量：11L進(jìn)氣方式：渦輪增壓2）空壓機(jī) 采用博萊特微油式螺桿壓縮機(jī)，具有可靠性高、易損件少、動(dòng)力平衡性好、震動(dòng)小、噪音低、效率高等特點(diǎn)。在壓縮過程中，憑借自身所產(chǎn)生的壓力差，不斷向壓縮室及軸承注入潤(rùn)滑油，注入的潤(rùn)滑油可在轉(zhuǎn)子之間行車油膜，陰轉(zhuǎn)子可直接由陽(yáng)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)，并起到密封的作用，同時(shí)潤(rùn)滑油可降低因高頻壓縮所產(chǎn)生的噪聲，可吸收大量的壓縮熱。機(jī)組外觀如圖2.4，基本參數(shù)如下： 圖2.4 空壓機(jī)機(jī)組型號(hào)：BLT-60A/7外形尺寸：（長(zhǎng)*寬*高）1335*970*1630機(jī)器重量：830kg冷卻風(fēng)量：3276m3/h電

13、機(jī)功率：45kw排氣量：7.8m3/min排氣壓力：0.7MPa 3）中頻感應(yīng)加熱設(shè)備 加熱裝置采用德國(guó)西門子IGBT變頻，電壓反饋串聯(lián)諧振電路。變換效率高達(dá)97.5%以上；擁有雙閉環(huán)控制功能，最大程度提高加熱效率。整個(gè)控制系統(tǒng)均為數(shù)字集成化，各種保護(hù)動(dòng)作速度快，整機(jī)的故障效率低，壽命長(zhǎng)?；緟?shù)如下：型號(hào)：JZ-200接入電源：380V/50Hz額定輸出功率：200KW輸入電流：330A頻率：2000Hz 功率因數(shù)：0.95負(fù)載持續(xù)率：100%加熱設(shè)備如圖3.1所示 圖2.5 中頻加熱設(shè)備 4）噴風(fēng)裝置噴風(fēng)裝置通過高壓氣管與空壓機(jī)后的儲(chǔ)氣罐連接，主要為鋼軌中頻加熱后，提供強(qiáng)制風(fēng)冷，從而更好的

14、細(xì)化晶粒，并使鋼軌表面因急速冷卻產(chǎn)生一層馬氏體、貝氏體，從而增加鋼軌表面硬度，提高其耐磨性，延長(zhǎng)鋼軌壽命。噴風(fēng)開啟由電控控制，并自動(dòng)計(jì)時(shí)，到達(dá)需要的停止的時(shí)間能自動(dòng)停止，基本參數(shù)如下，其噴風(fēng)盒外形如圖3.3所示。 噴風(fēng)壓力：2-4bar（根據(jù)軌種不同進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整） 噴風(fēng)時(shí)間：150-210s（根據(jù)軌種及使用環(huán)境不同進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整） 噴風(fēng)孔徑：3拉瓦爾孔 圖2.5 噴風(fēng)裝置外形圖5）液壓吊機(jī)該機(jī)組采用全液壓控制，操作方便靈活、動(dòng)作平穩(wěn)、安全可靠。機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)如下，吊機(jī)外觀如圖2.6所示：工作類型：A5級(jí)允許工作風(fēng)力：5級(jí)以下（風(fēng)力不超過13.8m/s)使用環(huán)境溫度：-15+45最大工作負(fù)荷：1

15、000kg工作半徑：最小1.9m 最大2.7m回轉(zhuǎn)角度：360°回轉(zhuǎn)速度：2r/min提升速度：7m/min外形尺寸：1300×800×2200 圖2.6 液壓吊機(jī) 6）輔助設(shè)備輔助設(shè)備包括鋼軌仿形打磨機(jī)、鋼軌平直尺、焊縫探傷儀、鋼軌仿形打磨機(jī)對(duì)焊接接頭的軌頂、軌底面及軌頭側(cè)面工作邊進(jìn)行外形精整，提高其表面質(zhì)量；鋼軌平直尺用于檢測(cè)鋼軌平直度；焊縫探傷儀用于檢測(cè)焊縫處探傷，防止有焊接缺陷的焊接接頭給行車埋下隱患。2.2.3鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)工作環(huán)境及整體結(jié)構(gòu) 鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)將上述所有設(shè)備集合一起，以集裝箱的形勢(shì)放置于平板車，與焊軌車共同完成線上鋼軌接頭焊接及熱處

16、理的任務(wù)，需配備的工作人員有機(jī)長(zhǎng)一人、技術(shù)員一人、軌道車司機(jī)一人、設(shè)備操作手一人和輔助操作手3-4人。 鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)整體設(shè)備外觀如圖2.7所示。 圖2.7 鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)整體設(shè)備外觀 第三章 鋼軌焊縫熱處理系統(tǒng)的使用3.1 設(shè)備調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)熱處理效果的影響3.1.1加熱頻率和加熱功率對(duì)加熱效果的影響 頻率的高低直接影響著感應(yīng)器的透熱性，也直接影響到鋼軌焊縫處界面的內(nèi)部與外表面的溫差，頻率越高，加熱效率越高，但加熱的深度越淺，一個(gè)合適的加熱頻率不但要保證很好透熱性，還要綜合考慮加熱效率滿足需求，經(jīng)過多次的加熱試驗(yàn)，選擇符合鐵路熱處理需求的加熱頻率。 圖3.1 測(cè)溫點(diǎn) 為了測(cè)量鋼軌加熱時(shí)的

17、內(nèi)部溫度，選取如圖3.1所示的1、2、3、4、5五個(gè)點(diǎn)，打孔深度為50mm。將熱電偶插入鋼軌內(nèi)部，在加熱時(shí)五個(gè)通道的溫度分別依次顯示，并進(jìn)行循環(huán)顯示。選定功率分別為60KW、80KW、100KW、120KW、140KW，加熱頻率分別選擇1.5KHz、2.5KHz、3.5KHz、4.5KHz四種常用頻率。用點(diǎn)溫儀測(cè)量軌頂和軌底角的外表面溫度，測(cè)量記錄外軌頂表面溫度到920時(shí)，其他各點(diǎn)的溫度值。加熱數(shù)據(jù)如下：表3-1：功率為60KW時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù):測(cè)溫點(diǎn)加熱頻率1.5KHz2.5KHz3.5KHz4.5KHz測(cè)試點(diǎn)1（）918905880862測(cè)試點(diǎn)2（）878871869865測(cè)試點(diǎn)3（）85885

18、0846842測(cè)試點(diǎn)4（）862854850851測(cè)試點(diǎn)5（）861856852852加熱時(shí)間（s）455405352294:測(cè)溫點(diǎn)加熱頻率1.5KHz2.5KHz3.5KHz4.5KHz測(cè)試點(diǎn)1（）917905881861測(cè)試點(diǎn)2（）877872868865測(cè)試點(diǎn)3（）859851846843測(cè)試點(diǎn)4（）862853851852測(cè)試點(diǎn)5（）863854852852加熱時(shí)間（s）405358316273表3-2：功率為80KW時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)表3-3：功率為100KW時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù):測(cè)溫點(diǎn)加熱頻率1.5KHz2.5KHz3.5KHz4.5KHz測(cè)試點(diǎn)1（）917906883860測(cè)試點(diǎn)2（）876872

19、867862測(cè)試點(diǎn)3（）857852845841測(cè)試點(diǎn)4（）863855852853測(cè)試點(diǎn)5（）864854851852加熱時(shí)間（s）355309264219表3-4：功率為120KW時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù):測(cè)溫點(diǎn)加熱頻率1.5KHz2.5KHz3.5KHz4.5KHz測(cè)試點(diǎn)1（）915907880858測(cè)試點(diǎn)2（）875870864860測(cè)試點(diǎn)3（）855851843842測(cè)試點(diǎn)4（）862856850851測(cè)試點(diǎn)5（）861853852853加熱時(shí)間（s）298256228195表3-5：功率為140KW時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù):測(cè)溫點(diǎn)加熱頻率1.5KHz2.5KHz3.5KHz4.5KHz測(cè)試點(diǎn)1（）915907

20、880858測(cè)試點(diǎn)2（）875870864860測(cè)試點(diǎn)3（）855851843842測(cè)試點(diǎn)4（）862856850851測(cè)試點(diǎn)5（）861853852853加熱時(shí)間（s）281245203181從以上測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，功率在120Kw再往上提高功率時(shí)，由于受到機(jī)組本身有效值的影響，功率繼續(xù)調(diào)大所節(jié)省時(shí)間越來(lái)越不明顯，140Kw比120Kw時(shí)，僅僅省時(shí)約10秒多一點(diǎn)，而在加熱設(shè)備沒有受到有效值的制約時(shí)，每提高20Kw，可減少用時(shí)在40-50秒。而隨著頻率的變化數(shù)值可以看出，在加熱頻率在1.5KHz和2.5KHz時(shí)，鋼軌的透熱性都很好，鋼軌內(nèi)外溫差幾乎沒有變化。當(dāng)頻率繼續(xù)增大到3.5KHz以上時(shí)，

21、內(nèi)外溫差開始發(fā)生較大的變化，同時(shí)加熱時(shí)間也由于受到加熱效率的影響，時(shí)間也在縮短。綜合所有數(shù)據(jù)，設(shè)備的加熱功率和加熱頻率的參數(shù)，選定在加熱功率120Kw、加熱頻率2.5KHz，最為經(jīng)濟(jì)和科學(xué)，軌頂軌底溫度滿足鋼軌正火溫度軌頂900-950，軌底820-870的要求。在此參數(shù)下，鋼軌的典型溫升曲線如圖3.2所示。 圖3.2 溫升曲線3.1.2噴風(fēng)風(fēng)壓對(duì)熱處理效果的影響 鋼軌在經(jīng)過感應(yīng)加熱，時(shí)內(nèi)部組織完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，然后進(jìn)行冷卻，冷卻時(shí)，根據(jù)冷卻速度的不同，奧氏體會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w或馬氏體、貝氏體，鋼軌正火的目的，就是為了得到珠光體這種組織，珠光體根據(jù)晶粒度的等級(jí)不同，對(duì)鋼軌的機(jī)械性能也產(chǎn)生較大的影響

22、。晶粒越細(xì)，性能越好，冷卻速度越快晶粒就越細(xì)，但冷卻速度又不能無(wú)限制的快，否者，奧氏體來(lái)不及結(jié)晶成珠光體，就會(huì)成為馬氏體和貝氏體，這種組織硬度大、韌性塑性差，鋼材冷脆性明顯。查閱鐵路鋼軌熱處理相關(guān)文獻(xiàn)，我國(guó)鐵路上常用的鋼軌的臨界冷卻速度分別如表3-6所列。表3-6：各種鋼軌鋼的臨界冷卻速度軌種U74U76NbREU71MnU75最高冷卻速度（/s）7.53.752.53.0表3-7：各種鋼軌鋼適合的冷卻風(fēng)壓軌種U74U76NbREU71MnU75冷卻風(fēng)壓（MPa）0.450.30.20.2根據(jù)表中數(shù)據(jù)，用實(shí)際噴風(fēng)裝置進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)軌種不同，將噴風(fēng)風(fēng)壓調(diào)整到0.2-0.45Mpa可滿足冷卻速度的

23、要求。各種鋼軌所對(duì)應(yīng)的噴風(fēng)冷卻風(fēng)壓如表3-7所示，各鋼軌鋼在不同冷卻速度下的硬度如表3-8所示。表3-8：各鋼軌鋼在不同冷速下的硬度（IIV）冷卻速度（/s）0.10.5122.5357.5U74鋼273303331360376399U71Mn鋼281334346370387U75V鋼314338363395397U76NbBE鋼2842953373543733.2 設(shè)備熱處理效果測(cè)試 為了對(duì)設(shè)備熱處理性能有一個(gè)確切的理解，將實(shí)際應(yīng)用中記錄保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理，經(jīng)大量的數(shù)據(jù)整理分析，將重要數(shù)據(jù)整理到3-9表格，U75V、U76、U71Mn、U74每種鋼軌各隨機(jī)抽樣25根鋼軌焊接接頭的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，

24、表3-9中列舉了U75其中13根鋼軌的記錄數(shù)量，其余各組數(shù)據(jù)未一一列出，根據(jù)最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)，作為測(cè)試設(shè)備熱處理效果的依據(jù)。表3-9： 熱處理數(shù)據(jù)記錄表焊縫編號(hào)加熱前溫度（）加熱時(shí)間（S）加熱功率（KW）加熱后溫度（）噴風(fēng)壓力（bar）噴風(fēng)時(shí)間（S）噴風(fēng)后溫度（）加熱頻率（KHZ）軌種軌頂軌底角軌頂軌底角1<500<50023512092085621804822.5U752<500<50022812092086221804862.5U753<500<50023612092085321804922.5U754<500<50021012092085021

25、804852.5U755<500<50021612092085721804962.5U756<500<50020912092086121804832.5U757<500<50022412092085221804912.5U758<500<50021812092085921804832.5U759<500<50023412092085621804922.5U7510<500<50023112092086021804912.5U7511<500<50022812092085421804962.5U7512<5

26、00<50023012092086121804862.5U7513<500<50022612092085721804852.5U75記錄人： 年 月 日錘數(shù)12344錘不斷指數(shù)60Kg U75共30根撓度mm1-1011-2021-3030-40斷裂根數(shù)經(jīng)處理25根1321未處理5根32060Kg U76共30根撓度mm1-1011-2021-3030-40斷裂根數(shù)經(jīng)處理25根2320未處理5根41060Kg U71Mn共30根撓度mm1-1011-2021-3030-40斷裂根數(shù)經(jīng)處理25根2122未處理5根81103.2.1落錘試驗(yàn) 落錘實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)焊接接頭綜合性能，尤其是整體韌性的主要手段，生產(chǎn)中的形式檢驗(yàn)、周期性檢驗(yàn)都離不開它，被稱為焊接接頭檢驗(yàn)的第一關(guān)。大量實(shí)驗(yàn)證明，若焊接質(zhì)量不合格或焊接后不經(jīng)過熱處理，落錘實(shí)驗(yàn)都難以通過。下表3-10是U75V、U76、U71Mn鋼軌焊頭的落錘實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本試驗(yàn)采用一錘制，即錘重1噸，高度4.6米，一錘不斷為合格。表3-10：落錘試驗(yàn)結(jié)果 由表3-10可以看出，經(jīng)過熱處理的25根鋼軌全部通過檢驗(yàn)，絕大部分都達(dá)到了4錘不斷指數(shù)，而未經(jīng)過熱處理的5根鋼軌只有少部分通過了檢驗(yàn)，但也基本再第二錘的時(shí)候就斷了，這充分說明了，經(jīng)過現(xiàn)在參數(shù)熱處理后的鋼軌，其焊接處的綜合性能得到了很大的提升。3.2.2硬度試驗(yàn) 如圖3.3所