[发明专利]高碳钢火车车轮轮辋表面的热处理方法及热处理装置

权利要求书

1. 一种高碳钢火车车轮轮辋表面的热处理方法，用于对含碳量为0.72％～0.77％的火车车轮(4)的轮辋表面进行热处理，该方法的过程是：首先对火车车轮(4)进行加热，然后对轮辋表面进行冷却淬火，其特征在于：在冷却过程中，先用小流量水流对火车车轮(4)的车轮踏面(10)进行短时间喷水冷却，然后用大流量水流对车轮踏面(10)进行长时间强制喷水冷却。

2. 按照权利要求1所述的高碳钢火车车轮轮辋表面的热处理方法，其特征在于：在对火车车轮(4)的轮辋进行加热时，使火车车轮(4)的轮辋保持在奥氏体区域的高温状态；用小流量水流对车轮踏面(10)进行短时间喷水冷却，使所述的车轮踏面(10)下10mm内的温度降至A1以下的一定温度区间内；用大流量水流对车轮踏面(10)进行长时间强制喷水冷却，使轮辋内部金属加速充分冷却；不同流量的喷水采用不同的喷嘴。

3. 按照权利要求2所述的高碳钢火车车轮轮辋表面的热处理方法，其特征在于所述方法的工艺过程是：

首先将火车车轮(4)置于卧式淬火台(9)中；

加热时，使火车车轮(4)的轮辋加热温度为800℃～810℃；

然后用配置在车轮踏面(10)周围的一组小流量喷嘴(5)，将水流喷向旋转的车轮踏面(10)，进行短时喷水冷却，控制冷却时间，使车轮踏面下5mm处温度降低到650℃～690℃范围，此时在车轮踏面(10)表层形成一层网状铁素体-珠光体组织；

同时使车轮轮辋内部即车轮踏面(10)下10mm～45mm的范围内，温度仍超过Ac3，尚未发生组织转变；

切换喷嘴，用预先配置在车轮踏面(10)周围的另一组大流量喷嘴(8)，将水流喷向旋转的车轮踏面(10)，使轮辋内部金属以2℃/s～5℃/s的冷却速度加速冷却到550℃以下，从而在车轮轮辋内部即车轮踏面(10)下10mm～45mm的范围内，形成断续网状铁素体-珠光体组织；

取出火车车轮(4)，热处理工艺结束。

4. 按照权利要求3所述的高碳钢火车车轮轮辋表面的热处理方法，其特征在于所述热处理方法的工艺参数是：所述的短时间小流量喷水冷却，其喷嘴流量为4.9L/min，冷却时间为30s，使车轮踏面(10)下5mm处温度降低到687℃；接着再对车轮踏面(10)进行长时间大流量喷水冷却，其喷嘴流量为35L/min，冷却时间为180s。

5. 按照权利要求3所述的高碳钢火车车轮轮辋表面的热处理方法，其特征在于所述热处理方法的工艺参数是：所述的短时间小流量喷水冷却，其喷嘴流量为4.9L/min，冷却时间为40s，使车轮踏面(10)深5mm处温度降低到650℃；接着再对车轮踏面(10)进行长时间大流量喷水冷却，其喷嘴流量为35L/min，冷却时间为180s。

6. 按照权利要求4或5所述的高碳钢火车车轮轮辋表面的热处理方法，其特征在于：所述的小流量喷水和大流量喷水的启动、转换及流量的大小、所述的不同流量的喷水时间，均由车轮轮辋淬火电控单元根据设定的程序进行控制。

7. 一种实施权利要求1所述的高碳钢火车车轮轮辋表面的热处理方法的火车车轮轮辋热处理装置，该装置的主体结构为卧式淬火台(9)，所述的卧式淬火台(9)设有淬火台壳体(7)，所述的火车车轮(4)轴线竖直并通过车轮夹具(3)固定在旋转台(6)上，所述的旋转台(6)固定在淬火台壳体(7)内的中心位置，在所述的淬火台壳体(7)上还设有进水环管，并通过喷嘴将水流喷到车轮踏面(10)上，其特征在于：所述的进水环管分为大流量进水环管(1)和小流量进水环管(2)，所述的大流量进水环管(1)接通多个大流量喷嘴(8)；所述的小流量进水环管(2)接通多个小流量喷嘴(5)。

8. 按照权利要求7所述的火车车轮轮辋热处理装置，其特征在于：所述的大流量喷嘴(8)和小流量喷嘴(5)沿车轮踏面(10)的外圆周方向均匀间隔分布，其喷嘴的方向均朝向车轮踏面(10)。

9. 按照权利要求7或8所述的火车车轮轮辋热处理装置，其特征在于：该装置上设有车轮轮辋淬火电控单元，所述的车轮轮辋淬火电控单元存储车轮轮辋淬火的控制程序，所述的大流量进水环管(1)和小流量进水环管(2)的进水管路上均设有由电气控制的阀门，所述的阀门通过电气控制线路与所述的车轮轮辋淬火电控单元连接，并接受其控制。

10. 按照权利要求9所述的火车车轮轮辋热处理装置，其特征在于：在所述的火车车轮(4)的轮辋上设温度传感元件，并与所述的车轮轮辋淬火电控单元通过信号线路连接，向车轮轮辋淬火电控单元传送温度数据。