高速道岔尖轨热处理新工艺研究.docx

铁道建筑

142RailwayEngineeringMay,2012

文章编号：1003-1995(2012)05-0142-03

高速道岔尖轨热处理新工艺研究

王树青，詹新伟

(中国铁道科学研究院金属及化学研究所，北京100081)

·摘要：高速铁路道岔尖轨制造工艺中，国外用特种断面钢轨整体热处理后，再加工成尖轨；国内用成型尖轨进行热处理的方法，两种工艺各有利弊。本文介绍了道岔热处理采用道岔尖轨非工作面预留，轨底预热和轨头加热相结合的新工艺，降低了轨头与轨底的温差，解决了尖轨热处理过程中上弓变形大、尖轨小断面热处理质量不稳定、与基本轨密贴差的技术难题。道岔尖轨性能指标达到了客专道岔尖轨热处理规定的技术指标，能够满足高速客运专线的使用要求。

关键词：高速铁路道岔尖轨热处理中图分类号：U213.6*3文献标识码：B

随着铁路运输对道岔的通过速度要求的不断提高，国内外高速道岔发展的一个共同点是迅速朝着大号码道岔发展，因而道岔的长度越来越长，相应的尖轨长度也越来越长。道岔设计从12号道岔、18号道岔发展到新型的42号道岔，相应配套的尖轨长度就从13.88m、15.68m发展到44.60m。对于客运专线用的62号道岔，则长度更长1-2]。

1国内外高速道岔尖轨热处理现状

高速铁路道岔是轨道结构的最薄弱部分，是限制列车运行速度的关键设备，而其中的道岔尖轨更是列车通过的咽喉，它直接影响列车通过的速度和列车运行的安全。道岔尖轨热处理不但提高了尖轨的强度和耐磨性，延长了尖轨的使用寿命，同时通过热处理提高了尖轨的韧性，提高了尖轨使用的安全性。

国外对制造尖轨的特种断面钢轨采用整体热处理后，再加工成尖轨。缺点是道岔钢轨硬度高，加工效率低；辊矫矫直力增大，轨头和轨底的残余拉应力增加；道岔钢轨跟锻部分需要重新热处理，热处理后形成二次加热产生的软化带，不利于行车安全。

国内采用的是成型加工成尖轨，再进行热处理的方法。其优点是加工效率高。缺点是热处理工艺要求高，矫直难，与基本轨密贴差。

收稿日期：2012-02-05;修回日期：2012-02-20

作者简介；王树青(1960一),男，河北交河人，研究员。

2道岔尖轨热处理存在的问题

2.1变形问题

现有道岔尖轨热处理的设备和工艺只能对一定长度的尖轨进行热处理，技术难点之一是道岔尖轨热处理过程中的变形。由于小号码道岔尖轨整体长度不长，因而上下的变形在生产设备和工艺能够承受的控制调节范围之内。对于高速新型大号道岔超长尖轨，超出目前机械设备设计的工艺控制范围，热处理困难。

2.2热处理质量问题

采用道岔尖轨成型加工后进行热处理的另外一个技术难点是，尖轨尖端横断面小，感应加热温度偏低，热处理质量不稳定。

2.3密贴问题

再一个技术难点是道岔尖轨热处理后变形较大，尖轨尖端较薄，轨头矫直困难，矫直后尖轨与基本轨密贴差。

3高速道岔尖轨热处理新工艺方案研究

3.1加热工艺方案的选择

感应加热是利用交变电流通过专门的感应器使被加热工件内部产生涡流，从而将工件加热。它可以进行表面加热也可以进行穿透加热，是一种操作简便、易于自动化控制、工艺稳定的高效节能加热方法。火焰加热属于外热式传导加热，加热速度慢且易造成工件表面过热或加热不透，并且效率低、工艺稳定性差、劳动条件差等，所以普遍采用电感应加热方式。

2012年第5期143高速道岔尖轨热处理新工艺研究

2012年第5期

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3.2冷却工艺方案的选择

3.2.1喷雾冷却

喷雾冷却是风和水的机械混合物，其冷却速度可以通过调节水量而改变。通常流量计控制装有若干个喷嘴的喷雾盒，水量由喷嘴平均分配，冷却速度可以从1℃/s到10℃/s范围内调整。喷雾冷却主要是通过吸收水汽带走热量，钢轨表面状态对冷却速度的影响非常大。其优点是冷却速度可以在较大范围内调整，缺点是冷却速度波动范围大，受喷嘴状态影响，与钢轨表面状态有关，易形成马氏体组织3]。

3.2.2喷风冷却

喷风冷却是通过高效喷嘴，用单一压缩空气对钢轨进行喷射冷却。由于喷风出口压力达到0.20~0.35MPa,不容易堵塞。当喷嘴结构、与钢