[發明專利]槽型鋼軌閃光焊接頭焊后熱處理方法

在審

• 申請號: 201811261756.6
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109355481A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 王若愚;李大東;陸鑫;鄧健
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C21D1/78
• 分類號: C21D1/78;C21D9/04;C21D9/50;C21D6/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/12
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 梁鑫

本發明涉及槽型鋼軌閃光焊接頭焊后熱處理方法，屬于鐵路鋼軌焊接技術領域。本發明解決的技術問題是槽型鋼軌閃光焊接頭經空冷沖擊韌性低、焊后熱處理后軌頭縱斷面硬度偏低。本發明的技術方案是將槽型鋼軌焊接接頭進行第一次冷卻至200℃以下，然后將接頭加熱至850～920℃停止加熱，隨后進行第二次冷卻，當冷卻至430～520℃時停止第二次冷卻，隨即進行第三次冷卻至10～30℃。經本發明焊后熱處理的槽型軌焊接接頭的軌頭縱斷面硬度在鋼軌母材平均硬度的90％以上，接頭軟化區寬度在20mm以內，同時接頭無馬氏體、貝氏體等異常組織，經本發明焊后熱處理的槽型鋼軌全斷面焊縫沖擊功Aku≥15J。

技術領域

本發明屬于鐵路鋼軌焊接技術領域，具體涉及槽型鋼軌閃光焊接頭焊后熱處理方法。

背景技術

現代有軌電車以其節能、環保、較小的投資(造價僅1億元/公里，是地鐵的四分之一)、適中的載客量(每小時運力達到7000人，超過公交車)、較好的乘坐舒適性、較少的后期維護費用，在國外經過20多年的發展，已經有150多個城市的成熟應用業績。有軌電車在解決城市核心區換乘、市郊接駁、以及景區旅游觀光等方面發揮了重要作用，代表著未來的發展方向。在馬路中部鋪設無縫槽型軌線路，形成有軌電車與汽車共用是國際上目前最為通用的做法。槽型軌焊接是鋪設有軌電車線路的關鍵環節，為確保焊接質量，需要采用可靠的焊接方法。與普通鋼軌相比，槽型軌的軌頭上有一個不對稱的槽，形狀復雜，屬異型軌種，焊接及熱處理過程中，各部分溫度不均，焊接及熱處理控制難度大。目前國內外槽型軌焊接方法有電弧焊、鋁熱焊和閃光焊。電弧焊效率低，工人的勞動強度大，焊接過程容易受到環境變化和人為操作因素影響，接頭外觀不理想，焊接質量不穩定。鋁熱焊質量較低，大量使用無法保證線路質量，閃光焊與鋁熱焊比較，斷軌率低10倍以上，電弧焊比鋁熱焊稍強，但斷軌率也大大高于閃光焊，因此槽型軌的焊接首選閃光焊。槽型軌采用閃光焊，線路鋪設的周期可以大大縮短。槽型軌閃光焊接頭焊后如果不正火，接頭沖擊韌性低(沖擊韌性Aku＜6.5J)，不能滿足標準要求，正火工藝不當，接頭硬度和接頭軟化區寬度不能滿足CECS 429：2016《城市軌道用槽型軌閃光焊接質量檢驗標準》。

槽型軌截面形狀及各部位名稱見圖1所示，與普通鋼軌相比軌頭上有一個不對稱的槽，形狀復雜，屬異型軌種，焊接后熱處理過程中，各部分溫度不均，熱處理控制難度大。熱處理工藝不當，易導致軌頭焊縫及熱影響區硬度和接頭軟化區寬度不能滿足CECS 429：2016《城市軌道用槽型軌閃光焊接質量檢驗標準》。軟化后的鋼軌接頭在線路服役過程中，易優先在軌頭縱斷面形成“鞍型”磨耗，增加了輪軌沖擊，影響鋼軌使用壽命，甚至危及行車安全。此外，上述標準還規定，對于槽型鋼軌，焊接區域的平均硬度不得低于鋼軌母材平均硬度的90％，軟化區寬度控制在20mm以內，且焊縫和熱影響區的微觀組織中不應有馬氏體或貝氏體等有害組織。

專利文獻CN104862466A公開了一種過共析鋼軌焊接接頭焊后熱處理的方法，該發明中當過共析鋼軌閃光焊或氣壓焊接頭采用中頻或氧乙炔火焰快速加熱焊縫區域至900-920℃的峰值溫度后，對加熱區進行噴風快速冷卻。接頭焊縫噴風冷卻區域軌頭縱斷面硬度達到母材的90％-105％，軟化區寬度小于20mm。然而該鋼軌熱處理工藝方法主要針對過共析鋼二次滲碳體的控制，槽型鋼軌與以上發明中提及的過共析鋼軌有著完全不同的顯微組織，其在斷裂韌性、耐磨性和疲勞性能上也有明顯差異，故對其在焊后熱處理方面有著不同的工藝要求。目前還未見未見槽型鋼軌焊接接頭焊后熱處理方法相關文獻

綜上所述，亟需一種將槽型鋼軌焊接接頭的軌頭縱斷面硬度控制在合理范圍內的熱處理方法，保證鋼軌接頭的服役性能及城市有軌電車運行安全。

發明內容

本發明解決的技術問題是槽型鋼軌閃光焊接頭經空冷沖擊韌性低、焊后熱處理后軌頭縱斷面硬度偏低。