[发明专利]消除铁路车轮试样气割硬化层的装置及工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料热处理的技术领域，涉及冶金工业中对需要进行性能试验的产品试样，在其试验前按试验要求进行预处理所运用的工艺装备，更具体地说，本发明涉及一种消除铁路车轮试样气割硬化层的装置。另外，本发明还涉及该装置所采用的工艺方法。

背景技术

我国铁路行业标准规定，每一冶炼炉次火车车轮中必须取一件进行辐板机械性能检验。目前，国内年需铁路车轮80万件左右，约30万吨，按65％的成材率计算，约需45万吨车轮钢，每炉次按100吨计算，也就是说，每年需进行约5000炉次的火车车轮辐板机械性能检验，日均检验量超过15炉次。

而受车轮形状所局限，只能先采用火焰切割方法在辐板部位切取试块，然后在锯床上锯除火焰切割热影响区，再进行试样加工。铁路车轮用钢是含碳量0.45％～0.77％的中、高碳钢。这种钢的气割面在冷却过程中易产生马氏体或M+B+P混合组织，造成表面显著硬化，在冬季更为明显。由于辐板试块的四边均存在气割硬化层，导致锯除热影响区的锯切速度很慢，且极易造成锯条崩齿报废，使辐板试样加工周期过长、加工成本过高。

发明内容

本发明所要解决的第一个问题是提供一种消除铁路车轮试样气割硬化层的装置，其目的是对车轮试样进行处理，消除其气割硬化层、提高铁路车轮试样加工工效，降低加工成本，且使车轮试样的性能检验部位不受这种处理的影响，从而确保检验结果的真实性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

所提供的这种消除铁路车轮试样气割硬化层的装置，对车轮试样的切割硬化表面进行加热退火，包括用于夹持车轮试样的试样夹具和加热结构，所述的车轮试样为车轮辐板气割获得的试块，所述的装置设水槽，试样夹具置于水槽中，其中的车轮试样的气割硬化层高于水槽内的水面高度。

上面是本发明涉及装置的总体技术方案。为使本发明更加完善，还进一步提出了该装置的更为详尽和具体的技术方案，以获得最佳的实用效果，更好地实现发明目的，充分体现了本发明的新颖性和创造性：

所述的水槽上设进水管、溢水管和排水管，所述的进水管上设进水阀，所述的排水管上设排水阀。

所述的溢水管在所述的水槽上连接的管口高度为水槽内的水面高度。

所述的加热结构为：设移动盖板总成，包括加热器立柱、加热器旋臂，所述的加热器旋臂作以加热器立柱的轴线为中心的水平面方向的旋转，所述的加热器旋臂的外端设加热器钢罩，所述的加热器钢罩上设有一个或多个加热器喷嘴；当所述的加热器钢罩旋转至水槽的正上方时，加热器钢罩与水槽在铅垂面上的投影重合。

所述的加热器钢罩旋转至水槽的正上方时，加热器钢罩的下沿口与水槽的上沿口之间设有一个间隙。

所述的加热器钢罩内壁设耐火材料。

所述的加热器喷嘴为火焰喷嘴，其火焰喷出的一端设在所述的加热器钢罩的内腔，且火焰喷射的方向朝向试样夹具内的车轮试样的露出水面的部分，其另一端通过输气管路与氧气储罐及乙炔发生装置连接；输气管路设相应的氧气阀门和乙炔阀门。

所述的加热器喷嘴的火焰喷出的喷口部位设置设电子点火装置。

所述的加热器立柱上设有立柱旋转关节。

本发明所要解决的第二个问题是：为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的消除铁路车轮试样气割硬化层的装置所采用的工艺方法。

该工艺方法的步骤为：

首先将车轮试样通过试样夹具竖直固定在水槽中，调整车轮试样的安装高度，使车轮试样的气割硬化层高于水槽内的溢水管的管口高度；

关闭排水阀，打开进水阀，车轮试样的部分浸入水中；

水流上升至溢水管的管口高度，继续保持进水，溢出的水通过溢水管流出，使水为流动状态；

将加热器钢罩旋转至水槽正上方；

打开氧气阀门和乙炔阀门，并调节其开度；

紧接着打开电子点火装置，然后对露出水面的一个车轮试样的气割面进行火焰加热，加热时间为30～40min；

在上述加热过程中，继续调节乙炔流量、氧气流量与水槽中水流的流量；

加热结束后，关闭氧气阀门和乙炔阀门；

关闭进水阀，打开排水阀，待水槽中水放完后移开加热器钢罩，取出车轮试样；

将车轮试样调转一个方向，重复上述步骤，直到所有气割硬化层均完成上述步骤后结束。