CN102010969B - 用于钢轨淬火的装置 - Google Patents
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Abstract
用于钢轨(1)淬火的装置，所述钢轨具有需要时各自不同的横截面形状和大于50m的长度，所述淬火通过在整个钢轨长度上各个钢轨横截面的至少一部分在冷却剂中进行冷却而实现，所述装置由辊道(2)区域内的横向移动机构(21)、矫正机构和用于在所述装置中传送所述钢轨的机械手(3)、至少一个带有各自一个装有冷却剂的槽(5)或者说池的定位机构(4)以及冷却床(6)组成，所述定位机构(4)水平对齐地具有大量的保持组件(40)，保持组件(40)带有用于悬挂送入的钢轨(1)的轨脚(11)的接触件(41)，所述轨脚(11)分别能够在所述接触件(41)上通过能松开的夹紧元件(42)或压紧件防扭曲地在所述钢轨(1)的轴向上固定。
Description
本申请是申请日为2009年2月4日、申请号为200910130734.0、发明名称为“用于钢轨淬火的装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于钢轨、特别是成型行车道轨淬火的装置，所述钢轨、特别是成型行车道轨具有需要时各自不同的横截面形状和大于50m的长度，淬火通过在整个钢轨长度上各自钢轨横截面的至少一部分在冷却剂中进行冷却来实现，该装置由辊道区域内的横向移动机构、矫正机构(Richtmitteln)和用于在装置上传送钢轨的机械手、至少一个带有各自一个装有冷却剂的槽或池的定位机构以及冷却床组成。
背景技术
由含碳的需要时低合金的钢组成的钢轨在轧制后传送到冷却床上并被冷却，这种钢轨毫无例外地具有珠光体组织，其中，材料具有与此相应的机械特性。为特别是在高轴荷重以及需要时列车的高速情况下和窄弯道上减少钢轨磨损，依据现有技术可以通过特殊的热处理这样调整组织结构，以使得至少使承受负荷的轨顶具有高硬度、高耐磨强度和低裂纹形成，也就是说，轨道上的钢轨具有得到改进的使用性能。
用于通过在钢轨冷却时有针对性构成组织结构而实现钢轨的淬火的装置可以为连续通过喷淋冷却装置或者为浸入冷却剂内构成。
钢轨淬火的连续式喷淋冷却设备一般情况下虽然结构简单，但缺点是占地面积大、所需的工艺复杂并在生产过程中也不能有效排除钢轨的不希望的质量波动。此外，通常在连续式喷淋机构上不能根据变换的横截面轮廓如尖轨、槽形轨、宽底钢轨等以所需的程度准确协调冷却，其中，横截面区域连续冷却时的扭曲还可能导致不均匀的冷却剂加载并因此导致材料在钢轨长度上淬火波动。
已经有人提出，在钢轨喷淋调质时使钢轨保持不动或者仅略微移动，优选轮流以各个的喷淋机构距离移动。
此外，公知用于热调质钢轨和/或者热调质钢轨横截面部分的装置构建有用于钢轨的一个或者多个浸入槽。
在连续制造高速轧制的淬火钢轨方面AT 410 549 B已经提出，至少两个液体冷却装置各自与一个定向机构平行设置并在辊道辊子之间设有带轧件支架的横向输送机构，以便将钢轨从辊道传送到冷却装置的机械手并随后从机械手传送到冷却床的支架区内。这样通过调质设备可以达到钢轨产出量的提高。然而钢轨从轧机机架的排出、在辊道上的定向和转动在主动定向机构上不能不受限制地进行。
发明内容
本发明在此消除不足并在于下述目的，即提供一种用于钢轨，特别是成型行车道轨淬火的开头所述类型的装置，利用该装置可以在具有高度安全性的高产出下经济地制造高质量的钢轨。
具体地说，一种相应于目的的设备应当具有
-机械手，用于无阻碍迅速传送从轧机排出的钢轨，其可以使钢轨轴向定向以及实现尺寸准确装入定位机构内和/或者实现放置到转运机构上和/或者放置到冷却床上，
-定位机构，用于无扭曲的夹紧和/或者
-淬火机构，可与定位机构共同作用地被使用，其中
-控制机构，通过其可以在钢轨的冷却过程中使得设备组件为了循环浸入钢轨的顶和/或者横截面其他部分和/或者整个表面能够相互协调。
该目的依据一种分类的装置由此得以实现，即机械手由夹钳形成，夹钳具有抓臂，这些抓臂分别构成有使钢轨的顶轴向定向的定中心件和使轨脚横截面对齐保持的抓取件并以这种方式使得钢轨能够尺寸准确地送入定位机构内并能够使钢轨固定在该定位机构内。
采用依据本发明的机械手所实现的优点主要在于，机械手对齐的夹钳具有带定中心件和抓取件的抓臂，从而钢轨直接在最后的轧制道次及其在轧制热度中的辊道上排出之后，也就是在材料的延性或相当大程度的塑性状态下，在夹钳件闭合时可以首先将顶侧轴向定向，接着将轨脚的横截面对齐地保持并且在此钢轨在始终相同方式的轴向转动之后能够被送入定位机构内或者放置在冷却床上。利用水平定向的、对齐的轨脚将钢轨悬挂送入定位机构内的这种方式的另一优点是，在该定位机构内轨脚的位置始终相同地存在并在不对称的横截面轮廓情况下，也可以保证该位置保持不变。
夹钳在此环绕共用的轴至少以一定的角量同时同向可转动地实施，以便能够将钢轨从不同的辊道位置，例如从平放位置轨顶侧定向、横截面对齐地保持并能够通过轴向转动尺寸准确地送入定位机构内。
在钢轨从定位机构输出的过程中，通过转动夹钳可以具有优点地以所期望的横截面位置将钢轨放置到转运机构上和/或者冷却床上。
如果机械手每10m槽长形成有多于两个的夹钳，则定向的钢轨可以以具有优点的高精度在短时间内进行传送。
无论是功能技术方面还是在考虑到定向和抓取性能的情况下有利的是，机械手各自形成一个可同样方式地进行运动的或进行调整的抓臂。
机械手和所属的传送机构可以以具有优点的方式以大于最大钢轨高度的距离在辊道上方横向运动和仅夹钳的抓臂可以部分地在辊道的辊子之间为接收钢轨垂直下降，在淬火装置内运送钢轨的同时，辊道端部区域加载从轧机排出的钢轨不受干扰地保持，从而确保淬火装置的高度灵活性和高效率或高产出。
该目的依据本发明通过一种开头所述类型的用于钢轨淬火的装置此外由此得以实现，即定位机构水平对齐地具有大量的保持组件，其带有用于悬挂送入的钢轨的脚的接触件，轨脚分别能够在接触件上通过可松开的夹紧元件或压紧件防扭曲地在钢轨的轴向上水平地固定。
采用依据本发明的定位机构达到的优点主要在于，该定位机构由具有各自两个接触件和两个压紧件的以高精度水平对齐的保持组件形成。这样来自具有奥氏体组织的轧制热度的钢轨可以由机械手轴向定向地在所期望的确定位置装入带有用于轨脚的各自两个接触件的保持组件内，该钢轨通过各自两个夹紧元件防移动和防弯扭地固定，这种固定在例如在轨顶的冷却阶段中在较大力的影响下也以高精度保持不变。用于轨脚的保持组件和压紧件或夹紧元件在定位机构的纵向延伸中各自类型相同地设计，从而具有优点的是固定钢轨时绝对不出现弯曲力矩。
事实证明有益的是，钢轨两侧通过定位机构组件的用于轨脚的接触件和可松开的夹紧机构不可运动地保持和各个组件的其余接触件和元件允许在钢轨纵向上的移动。由此在冷却或热处理期间钢轨也可以稳定在所期望的横截面位置上，其中，由材料收缩所产生的缩短由于移动而无表面损坏。
该目的在一种依据独立权利要求前序部分所述用于钢轨淬火的装置中还由此得以实现，即至少两个槽利用定位机构轴平行(axparallel)地并排水平设置在相同的高度上和在槽内的冷却剂的可用于钢轨淬火的部分具有超过最大钢轨轮廓高度至少10％的深度。
本发明这种特征的优点主要在于借助两个轴平行地设置的槽达到的淬火装置的高效率和特别的灵活性以及淬火装置的借助可控的定位机构所实现的普遍化的应用的可能性，需要时用于连续的全方位冷却和/或者横截面的部分冷却，例如在冷却介质中仅冷却钢轨的顶或者工作面。利用本发明的装置还可以在淬火情况下对于在冷却剂内的钢轨使用大量的浸入参数并因此达到组织在钢轨横截面上所要求的分布。
按照本发明的一种优选实施方式，槽底侧每1.5m槽长具有至少一个冷却剂入口，通过冷却剂入口可以分别输入调节的冷却剂流，其中，最好在槽内冷却剂入口上方保持距离地相对于该槽密封地设置至少一个打孔的或者说可通流的板和/或者在冷却剂的流动方向上后置装入具有喷嘴或者具有通道的板。
通过本发明的这些措施，横截面表面区域的冷却剂局部冷却强度在钢轨纵向延伸上保持不变并因此达到淬火钢轨制造中所期望程度的不变的高质量。
按照本发明的一种实施方式，如果在槽内和/或者输送管道内设置冷却剂的导出机构，其可以为短时间排空槽而打开，那么例如在出现故障时，可以在尽可能最短的时间内将冷却剂从槽中输出，由此中断钢轨淬火。这种淬火中断对装置形成保护并很容易将在设备故障时保持在槽内的钢轨送出。
本发明的目的，即提供一种采用有效的不同的局部冷却强度在钢轨的横截面上对其进行淬火的新型装置，还由此得以实现，即槽和定位机构的所有组件的用于悬挂钢轨的脚的接触件以及可松开的夹紧机构为将钢轨送入冷却剂内可以同时受控制地彼此相对垂直运动并可以调整各个垂直保持位置和在该保持位置中的持续时间。
具有优点的是，这样可以在钢轨的横截面上达到具有不同显微结构的所期望的组织构成以及还有组织区域，由此可以制造具有有利于特殊负荷而构成的特性轮廓的钢轨。
为能够在需要时具有不同横截面轮廓的钢轨中优化顶硬度和机械材料特性在横截面上的分布，可以设计为，定位机构的所有部件中用于悬挂的钢轨的脚的接触件和夹紧机构可以同时水平地横向于槽进行调整。
附图说明
下面借助仅示出一种实施方式的附图对本发明进行详细说明，其中文中辅助附有附图符号表。其中：
图1示出横截面与钢轨纵轴线垂直的用于钢轨淬火的装置；
图2示出机械手夹钳内的钢轨；
图3示出与钢轨纵轴线垂直的定位机构和槽；
图4示出钢轨的横截面轮廓。
为在装置的功能部件方面便于概览，使用下面列举的附图符号表：
1 钢轨
11 轨脚
12 轨顶
1Z 尖轨
1R 槽形轨
1V 宽底钢轨
y 脚中轴线
x 顶中轴线
A 轴向偏差
H 钢轨高度
2 辊道
21 横向移动机构
3 机械手
30 夹钳
31、31′ 抓臂
311、311′ 抓取件
312、312′ 定中心件
4 定位机构
40、40′ 保持组件
41、41′ 接触件
42、42′ 夹紧元件
5 槽(池)
50 冷却剂
51 可通流的板
52 喷嘴板
53 冷却剂导向装置
54 冷却剂入口
6 冷却床
61 转运机构
具体实施方式
图1示出本发明实施方式的横截面。钢轨1在最后轧辊孔型(未示出)的道次后传送到辊道2上并通过横向移动机构21在辊道2上面定位。
由辊道2上的一个位置实现借助机械手3接收钢轨1，如图2所示，该机械手3关于钢轨1的长度具有多个带抓臂31、31′的夹钳30。抓臂31、31′各自构成有用于轨顶12轴向定向的定中心件312、312′以及用于悬挂保持轨脚11的抓取件311、311′，其中，从轨脚11的凸缘端部到抓臂31、31′的距离加大，以便如图4中作为1Z、1R、1V所示，顶侧轴向地通过夹钳30的定中心件312、312′定向不同的钢轨轮廓。
图1所示依据本发明的机械手3这样构成，以使得其将在辊道2上平放位置上的钢轨1从辊道2借助多个夹钳30在钢轨长度上定位准确地抓起并通过利用抓臂31、31′的保持轴向定向。夹钳30共同通过机械技术上构成的部件在定中心件312、312′夹紧的同时可垂直于钢轨轴线垂直地、水平地和转动地运动，从而侧向平放的钢轨由辊道2接收、轴向定向，利用水平的脚面转动到悬挂位置内，如图3所示送入定位机构4内接触件41、41′上。
如图1所示，按照相同方式钢轨1、1′可由辊道2或者定位机构4接收并放置在冷却床6或者转运机构61上。
依据本发明的定位机构4在图3中示出并在钢轨1的长度上具有带接触件41、41′的保持组件40、40′，钢轨1可以轴向定向地装入接触件41、41′内。夹紧元件42、42′在朝向接触件41、41′的方向上可根据轨脚11的凸缘端部调整。定位机构4和装有冷却剂50的槽5在钢轨1的淬火过程中共同作用。
如图1所示，依据本发明装置上轴平行并排设置至少两个装有冷却剂50的槽5，其中，槽5内可用于钢轨1淬火的冷却剂50部分具有大于最大钢轨高度的深度，以便可以使钢轨全方位浸入冷却液50内。
如图3所示，冷却剂入口54和冷却剂导向装置53设置在槽50的底部，其中，为使得冷却剂50当钢轨1在槽5的整个长度上被绕流时的流动速度均匀化，向浸入室装入可通流的板51和/或者喷嘴板52。
正如前面所提到的那样，用于钢轨1的定位机构4和装有冷却剂50的槽5共同作用并借助(未示出的)控制机构可彼此相对运动并可以至少在位置“横截面部分浸入”和/或者“轨顶淬火”和/或者“全方位浸入淬火”关于时段定位。
对于钢轨1的不同横截面轮廓来说，这一点如图4中与宽底钢轨1V比较所示的尖轨1Z、槽形轨1R，顶轴线x和脚轴线y之间会存在轴向偏差AZ、AR。为各自与横截面轮廓无关地中心地使轨顶12的主要尺寸在浸入槽5内受到冷却剂50的绕流，可对定位机构4和槽5的相应于轴向偏差AZ、AX的水平的、轴平行的定位进行设定。
Claims (3)
1.一种用于钢轨(1)淬火的装置，所述钢轨具有需要时各自不同的横截面形状和大于50m的长度，所述淬火通过在整个钢轨长度上各个钢轨横截面的至少一部分在冷却剂中进行冷却而实现，所述装置由辊道(2)区域内的横向移动机构(21)、矫正机构和用于在所述装置中传送所述钢轨的机械手(3)、带有各自一个装有冷却剂的槽(5)或者说池的至少一个定位机构(4)，以及冷却床(6)组成，
其特征在于，所述定位机构(4)水平对齐地具有大量的保持组件(40)，所述保持组件(40)带有用于悬挂送入的钢轨(1)的轨脚(11)的接触件(41)，所述轨脚(11)分别能够在所述接触件(41)上通过能松开的夹紧元件(42)或压紧件防扭曲地在所述钢轨(1)的轴向上固定，
所述机械手(3)由多个夹钳(30)形成，所述夹钳(30)具有多个抓臂(31、31')，所述抓臂分别构成有使所述钢轨(1)的顶(12)轴向定向的定中心件(312、312')和使所述轨脚(11)横截面对齐地保持的抓取件(311、311')，由此使得所述钢轨(1)能够尺寸准确地送入所述定位机构(4)内并能够使所述钢轨(1)固定在所述定位机构(4)内，
其中，所述夹紧元件(42)在朝向所述接触件(41)的方向上根据所述轨脚(11)的凸缘端部进行调整。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述钢轨(1)是成型的行车道轨。
3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述钢轨(1)通过所述定位机构(4)的保持组件的用于所述轨脚(11)的接触件(41)和能松开的夹紧元件(42)不能运动地保持并且各个所述保持组件的其余接触件(41)和夹紧元件(42)允许在钢轨纵向上的移动。
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