一种桥式起重机用的低噪音钢轨及其制备方法与流程

2021-01-30 20:01:40|

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本发明属于黑色金属材料
技术领域：
，涉及一种桥式起重机用的低噪音钢轨及其制备方法。
背景技术：
：机械制造企业大型厂房内行驶的桥式起重机(俗称“行车”)的噪音，是车间厂房内噪声谱中的主要组成部分，在企业升级改造、改善生产环境的过程中逐渐为人们所重视。在降低桥式起重机振动噪声的努力中，早期的着重点是提高行车结构的刚性，提升其固有频率，使之远离驱动电机、减速机构所激发的振动频率，避免发生共振。经过多年实践摸索，特别是广泛采用空腹桁架结构之后，自重减轻，整体刚度大，其结构刚性设计已达到近于理想的状态，因而，尽管起重机固有频率因起吊重量不同和起吊电机位置变化而覆盖了较大频谱范围，但已能保证其远低于其一阶固有共振频率，加之起重机的运行速度缓慢，移动驱动电机和起吊电机及其减速器转速较低，故可以不发生共振现象。然而，这类起重机大跨度的桥式结构和自由简支梁式的悬空特征，仍然为震动噪声的产生提供了便利，给噪声污染的抑制带来很大困难。根据相关国家标准(gb/t14405—2011)的规定，桥式起重机驾驶室的噪声只要低于85分贝即算合格。但是生活常识告诉我们，高于70分贝的噪声对人的听觉而言已是声污染，而80分贝以上的噪声对长期工作在此环境的驾驶员和其他员工无疑是一种慢性伤害。由此可知，减少行车噪声是相关企业技术改造和环境治理的任务之一。桥式起重机在结构设计和制造达到现有的技术高度平台后，其噪声难以进一步降低的一个重要原因是，设计制造者往往将注意力只集中于起重机本身，而忽视了作为起重机支撑系统的导轨材料对噪声的“贡献”，证明这一点的一个现成事实就是，至今为止，除了采取在导轨与水泥梁之间衬垫橡胶板之外，很少有讨论使用高阻尼材料制作低噪音导轨的文献、报道或专利，而我国黑色冶金行业标准—《起重机用钢轨》(yb/t5055—2014)中所列出的5种钢轨材料—u71mn、u75v、u78crv、u77mncr、u76crre，以及轻轨和重轨标准型材所要求的材料q235和50mn等，都是普通的钢质材料，这类材料只具有优良的力学性能而无吸音减震的物理性能，对振动和噪声基本上没有抑制作用。至于轨道与水泥梁之间的橡胶垫，固然可以吸收部分振动能量，但其副作用是，它拉低了起重机机械系统的一阶固有频率，并且当自由简支的桥式梁在某个(些)频率下出现分频振动，以及桥式梁中的相对独立的子结构发生共振时，弹性支撑会加剧其振幅，反而增强了噪声。桥式起重机通过四个钢制滚轮与导轨接触，实际上构成了一个两端自由支撑的简支梁系统，这个系统的振动噪声不仅来自于简支梁(桥式起重机)本体系统，也来自于支撑子系统，从材料学和机械学角度分析，支撑系统的材料物理性能对整个系统噪声也有重要影响。这些影响表现在：1)四对滚轮与钢轨的摩擦与振动，产生噪声。桥式起重机与导轨虽然是滚动摩擦，摩擦系数较小，但由于这个摩擦系统没有润滑，处在干摩擦状态，必然会因摩擦涩滞而引起振动与噪声；2)传播噪声。桥式起重机本体振动引起的噪声，一部分直接散播在空气中，形成以振动源为中心的噪声场，另一部分通过固体传递途径散播到更远处，也就是经由滚轮传递至导轨，由导轨散播到远处。声音在空气中的传播速度为340米/秒，而在钢中的传播速度为4000～5000米/秒，所以，由固体传播的噪声占了总噪声的更大比例。当桥式起重机主梁由早期的箱式结构改造为空腹桁架结构，有效避免了箱体共鸣，并使得振动频谱上移之后，经由固体传播的噪声所占比例进一步增大。3)钢轨铺置中的区段悬空引起的振动和噪声。设计和施工人员对桥式起重机钢轨铺设往往作为“粗活”对待，铺置时对水泥梁的平整度要求粗放，配合使用楔铁和压板来保证轨道的上下平整度，使得钢轨在某些或长或短的区段上处于悬空状态，当滚轮行驶到这些区段上，轨道发生挠曲变形，带动桥式梁体结构发生扭曲变形，增加了分频振动和倍频振动的几率，增大了振动和噪声。4)厂房内的次生噪声。车间厂房内的起重机产生噪声之后，经过厂房和设备的反射，形成二次噪声。上述各种振动和噪声，当在80分贝以上时，轨道材料的变化所能抑制的效果尚不显著，但在目前需要将噪声降低到70分贝以下时，各种措施的边际效果就不可小觑，以前所忽视的材料选择问题的重要性就显现出来。普通钢制材料的阻尼能力差，没有吸收振动和噪声的功能，而联想到机床和大型机械装备大多使用铸铁材料作为基座，以求利用其较高的阻尼能力来减震降噪的实例，可以设想将起重机钢轨改作高阻尼材料，会收到同样的效果。然而与机床和大型设备的厚重基座不同，桥式起重机导轨的横截面积很小，服役时单位面积上的负载较重，需要有足够的力学性能。行业标准——《起重机用钢轨》(yb/t5055——2014)中所列出的5种钢轨材料的力学性能如下表：牌号抗拉强度rm/mpa断后伸长率a％u71mn≥880≥9u75v≥980≥9u78crv≥1080≥8u77mncr≥980≥9u76crre≥1080≥9显然，普通铸铁固然有较好的减震降噪功能，但是无论是灰铁，还是球铁和蠕铁，都远远达不到起重机钢轨标准所提出的力学性能指标。所以，问题归结为：如何将普通钢材的力学性能和铸铁的阻尼性能结合为一体，制备出强韧性和阻尼性两相兼顾的材料，来制造可以减震降噪的桥式起重机导轨。技术实现要素：本发明的一个目的是提供一种桥式起重机用的低噪音钢轨，能够同时兼顾强韧性和阻尼性，抑制起重机桁架所传递的振动与噪声。本发明的另一个目的是提供一种桥式起重机用的低噪音钢轨的制备方法。本发明所采用的第一技术方案是一种桥式起重机用的低噪音钢轨，按照质量百分比由以下组分组成，c：3.4％～3.6％、si：2.4％～2.6％、mn：0.3％～0.5％、p：≤0.02％、s：≤0.02％、cr：≤0.3％、cu：0.3％～0.5％、mg：0.03～0.045％，余量为fe，以上各组分的质量百分比总和为100％；钢轨的抗拉强度≥880mpa，延伸率≥8％，顶面表层硬度≥55hrc。钢轨表层组织中的石墨为100％共晶石墨，石墨球直径≤25μm，石墨球密度≥400个/mm2，球化率100％。本发明所采用的第二技术方案是一种桥式起重机用的低噪音钢轨的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将亚共晶成分物料在中频感应炉中熔化成铁水，所述亚共晶成分物料按照质量百分比由以下组分组成，c：3.4％～3.5％、si:1.55％～1.65％、mn：0.3％～0.5％、p：≤0.02％、s：≤0.02％、cr：≤0.3％，cu：0.3％～0.5％，余量fe，以上各组分的质量百分比总和为100％；步骤2，对铁水依次进行球化处理、扒渣和孕育处理，使铁水的终硅量为2.50±0.1％，残镁含量为0.03％-0.045％；步骤3，将步骤2处理后的铁水倒入水平连续铸造设备的保温炉中进行水平连续铸造，拉制出表面颜色均匀一致的球墨铸铁工字型型材，每根型材长度比定长长度大1.4m～1.6米；步骤4，对拉拔的型材进行金相观察和电子扫描检测，若型材表层15mm以内的石墨球径≤25μm，球化率为100％，且石墨球密度为400个/mm2以上，进行步骤5，否则重新制备球墨铸铁工字型型材；步骤5，对型材依次进行退火处理和矫直，使型材弯曲度≤1.0mm/m；步骤6，对型材顶面进行感应淬火处理，使钢轨顶面获得2mm～3mm的硬化层，对型材其他部位进行感应加热+喷雾冷却处理；步骤7，对步骤6处理后的型材作机械校准和截断，使之符合桥式起重机用钢轨标准所规定的产品尺寸要求。步骤2中，对铁水进行球化处理时加入的球化剂为铁水总重量的1.4％～1.6％，在铁水中加入75#硅铁对铁水进行孕育处理，孕育时间为4min～7min。步骤3中，水平连续铸造包括将步骤2处理后的铁水从浇注口倒入连铸保温炉中，铁水自连铸保温炉进入结晶器的石墨型腔中后，调大结晶器的通水量，待铁水凝固成导轨坯材形状时，启动牵引机，拉拽引晶杆，等结晶器内温度场稳定了，观察坯材表面颜色的均匀与否，如果各处均匀一致，则继续拉拔；如果坯材表面明暗不均，则调整结晶器各处的通水量或铁水中碳当量、硅碳比例，使坯材表面颜色均匀一致，然后开始计长，按大于定长1.4m～1.6米来截取。结晶器为组合式腹冷结晶器，主要由内部梯形石墨衬套、外部水冷夹层板和夹持卡组成，石墨衬套中部开设有工字形型腔和两个通孔，两个通孔分别位于工字形型腔两侧腰部，通孔内部嵌入有端部封闭的腹冷管，水冷夹层板上设置有与腹冷管相连通的进水管和出水管。步骤5中的退火处理，包括将型材放入退火炉中，使退火炉阶梯式升温到860±10℃，保温2-3小时，随炉缓慢冷却到300℃以下，最后出炉空冷至室温。步骤6中，采用中频感应线圈对型材进行感应淬火处理和感应加热+喷雾冷却处理，型材顶面对应的中频感应线圈内侧开设有直径为1.3mm～1.6mm的小孔，型材侧面和底面对应的中频感应线圈内侧开设有直径为0.8mm～1.1mm的小孔。中频感应线圈的中频电源功率不小于100kw，频率300～800hz。本发明的有益效果是：(1)先通过水平连铸技术拉拔出工字钢形全断面超细晶球墨铸铁异型材，再经过特殊热处理，获得超细密的奥铁体组织和球状石墨，使材料的力学性能达到起重机钢轨的标准，又具备了减震降噪的独特功能，能同时兼顾强韧性和阻尼性，抑制起重机桁架所传递的振动与噪声，最后通过相应机械加工工艺制成低噪音的桥式起重机用钢轨。(2)鉴于钢轨坯材的横截面凹凸不一，本申请在水平连铸过程中采用组合式腹冷结晶器，保证了钢轨断面上铁水冷却速度的一致性，促使钢轨内部生成均匀一致的共晶组织，使型材表层15mm以内的石墨球径≤25μm，球化率为100％，且石墨球密度为400个/mm2以上，提高钢轨的吸音减震能力和材料断裂韧性，减缓了裂纹扩展速率；(3)对连铸钢轨坯材进行球化退火，可使基体组织中的树枝晶转变为等轴晶，同时也使个别石墨棱角形的碳原子加速溶解到基体中去，进一步提高球化率；(4)对球化退火后的钢轨坯材作感应淬火和喷雾冷却，在钢轨顶面获得2mm～3mm的硬化层，提高了耐磨性；其它部位喷雾冷却，使钢轨获得细珠光体组织，具备较好的强韧性能，可以保证其抗拉强度在880mpa以上，而延伸率≧8％，其它力学性能指标都超过起重机行业标准yb/t55o5—2014的规定指标。附图说明图1是本发明中组合式腹冷结晶器的结构示意图；图2是本发明中组合式腹冷结晶器的内部结构示意图；图3是本发明中组合式腹冷结晶器中石墨衬套的结构示意图；图4是本发明实施例中使用的引晶杆的结构示意图；图5是本发明实施例中钢轨铸后退火工艺曲线；图6是本发明实施例中钢轨感应淬火+喷雾冷却的横截面示意图；图7是本发明实施例中采用的感应加热淬火和喷雾冷却装置。图中，1.根部法兰盘，2.夹持卡，3.右侧板出水嘴，4.右侧腹冷出水管，5.工字形型腔，6.右侧腹冷进水管，7.右侧板进水嘴，8.底板进水嘴，9.梯形压板，10.底板出水嘴，11.梯形石墨衬套，12.通孔，13.左侧腹冷进水管，14.左侧板进水嘴，15.顶板出水嘴，16.顶板进水嘴，17.腹冷管，18.顶部水冷夹层板，19.底部水冷夹层板，20.右侧水冷夹层板，21.引晶头，22.引晶钢轨，23.m16螺钉，24.钢板，25.m22螺钉，33.钢轨型材，34.感应加热线圈，35.喷水淬火区，36.喷雾冷却区，37.感应加热变压器，38.进水口，39.压辊，91.支撑辊，92.感应加热喷水圈，93.钢丝绳，94.卷绳轮。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本发明所依赖的水平连续铸造技术已经相当成熟，且有大量专利和文献资料，无须赘述。但是作为公知知识的水平连铸技术，解决不了本发明的特殊问题，这些特殊问题具体如下所示：1)本发明所要制作的低噪音钢轨，力学性能要达到强韧兼顾，在摩擦受力的顶面部位，抗拉强度大于1080mpa以上，其它部分大于880mpa，同时其延伸率要达到8～9％以上，这就决定了普通的球铁铸态组织或热处理组织难以凑效，即使采用普通水平连续铸造加等温淬火的工艺获得adi组织，也难以达到这一指标，因为普通水平连铸组织有粗有细，特别是避免不了初生的粗大石墨球存在，并且有1～5％的石墨球并不圆整，这些因素都降低了型材的力学性能。2)本发明所要制作的钢轨要具有良好的减震降噪功能，而此功能对球墨铸铁来说决定于石墨球的直径和密度大小。铸铁中石墨吸收振动的机理是石墨与基体组织间的相对滑动及所引起的石墨内片层间的搓动消耗了振动能，这些能量又以热能散发在空气中。因此，石墨与基体间交界面积越大，所吸收的振动能量越多，亦即内耗阻尼越强。在一般情况下，球铁和蠕墨铸铁中的石墨与基体组织间的交界面积小于灰铁，故减震能力较弱，但如果石墨球足够细小并且弥散分布，其比表面积与灰口铁中石墨片的比表面积相同，则其减震降噪的功能也就相近，也就显著提高，与灰铁相近。具体地说，普通球铁的石墨球直径在50～120μm，球密度是100～160个/mm2，阻尼能力与钢相近，即使通过热处理改善了力学性能，也难以具有足够的减震降噪功能，因为石墨球形成于液-固相变时期，难以依靠固态相变来改变其大小和数量，进而增强其减震降噪的阻尼能力。当球铁中石墨球直径减小到20μm左右，球密度达到400个/mm2以上时，石墨与基体的交界面积与灰铁相当，因而其阻尼内耗能力与灰铁相近，但力学性能接近于钢。而普通水平连续铸造只能在型材部分浅表层上接近这个指标，无法在全断面上获得这种铸态组织和性能。3)普通连续铸造球铁大多是外缘轮廓的曲率一致(圆形截面)或变化较小(圆角的矩形截面)的型材，只需要简单结构的外套式水冷结晶器，而本发明要拉制的是工字型截面的异型材，并且要求全断面的铸态组织细密，石墨球细小圆整，所需结晶器既能给型材外缘的凝固和散热过程提供均匀一致的温度场，同时也需要给处在中心部位的型材腹部的立筋增加冷却，并且可以在线调整各处的通水量亦即冷却速度。4)考虑到水平连铸型材的截面不宜过薄，否则会产生拉拔裂纹，因此需要对传统钢轨的横截面尺寸做些改变，增加轨腰和轨底的厚度，使之最薄处不小于20mm，相应减少轨腰高度。球铁比重为普通钢轨的90％，型材横截面积的增加并不增加总体重量。5)感应淬火和喷雾冷却同时进行。在最后一道热处理时，使用中频感应线圈对钢轨全断面作感应加热，但只对钢轨顶面作喷水淬火，提高硬度，而对其它部位进行喷雾冷却，使其基体转变为细珠光体组织即可。针对上述特殊问题，本发明在普通水平连铸的基础上做了两方面改进，一方面使工字钢型材横截面的周缘上获得均匀的冷却，以便精准控制拉拔速度，既要防止个别部位冷却太慢，又要防止其它部位冷速太快。因为型材在被拉出结晶器后，如果有些部位温度太高，则凝固层太薄，铁水容易泄漏而出；而如果有些部位表面已经发黑，表明此处已低于600℃，脆性增大，会出现表面裂纹。在圆形截面或棱角处曲率半径较大的异形截面型材上，周缘各处冷却速度大致一致，这种情况不易发生，但本发明要制备的钢轨，截面形状凹凸起伏剧烈，各处曲率半径变化很大，需要比较精准的温度场布置，才能拉拔出横截面组织均匀一致、成分偏析较低的钢轨型材来。另一方面是在线观察型材表面颜色，在线调整铁水成分，以使其处在伪共晶成分范围内。以下结合实施例，对如何制备出与冶金行业标准——《起重机用钢轨》(yb/t5055——2014)中所列出的4种钢轨中的一个重轨型号(qu120)的力学性能相一致，又兼顾减震降噪功能的新型钢轨，作进一步的详细描述。实施例1制备一种桥式起重机用的低噪音钢轨，该钢轨对应于冶金行业标准(yb/t5055——2014)中牌号为qu120的重型钢轨，具体制备过程如下：步骤1，准备水平连续铸造设备步骤1.1，制作结晶器，参照图1和图2，本申请所要使用的结晶器为组合式腹冷结晶器，包括梯形石墨衬套11，梯形石墨衬套11外侧面上设置有四块水冷夹层板，相邻水冷夹层板通过夹持卡2连接固定，梯形石墨衬套11的内部开设有工字形型腔5和两个圆形通孔12，通孔直径为1.5英寸即37.5mm，两个通孔12分别位于工字形型腔5两侧腰部，其内侧与型材立筋的距离不小于20mm，通孔12内部设置有端部封闭的铜质厚壁腹冷管17，梯形石墨衬套11两侧面的水冷夹层板上设置有与腹冷管17相连通的出水管和进水管。夹持卡2由两个对号型夹板、螺栓和螺母组成，两个夹板通过螺栓和螺母连接固定。参照图3，梯形石墨衬套11顶部设置有顶部水冷夹层板18，顶部水冷夹层板18内部设置有水流通道，外部设置有与水流通道连通的顶板出水嘴15和顶板进水嘴16。梯形石墨衬套11底部设置有底部水冷夹层板19，底部水冷夹层板19内部设置有水流通道，外部设置有与水流通道连通的底板出水嘴10和底板进水嘴8。梯形石墨衬套11左侧面外设置有左侧水冷夹层板，左侧水冷夹层板内部设置有水流通道，外部设置有与水流通道连通的左侧板进水嘴14和左侧板出水嘴，与左侧的腹冷管17连通的左侧腹冷进水管13和左侧腹冷出水管。梯形石墨衬套11右侧面外设置有右侧水冷夹层板20，右侧水冷夹层板20内部设置有水流通道，外部设置有与水流通道连通的右侧板进水嘴7和右侧板出水嘴3，与右侧的腹冷管17连通的右侧腹冷进水管6和右侧腹冷出水管4。梯形石墨衬套11的进液口端部外设置有根部法兰盘1，型材出口端外部设置有梯形压板9，根部法兰盘1外沿上开设有固定孔，与保温炉螺纹相连，梯形压板9与四块水冷夹层板的端部通过螺钉连接。靠近通孔12两端的梯形石墨衬套侧面上开设有能使左侧腹冷进水管13、左侧腹冷出水管、右侧腹冷进水管6和右侧腹冷出水管4穿过的过孔。石墨衬套中部的工字形型腔尺寸比所要制备的钢轨尺寸大0.5％，以求在铁水凝固并且冷却到室温后得到与钢轨截面相同的尺寸(上下面上的加工余量除外)。步骤1.2，制作引晶杆，参照图4，引晶杆由引晶头21和引晶钢轨22(标准钢轨)组成，引晶头21用厚钢板线切割而成，轮廓尺寸比石墨衬套内型腔的尺寸小0.5mm，目的在于开始浇注时时堵住铁水，使之不向外泄漏。引晶头21内端端面上钻两个m16螺孔，拧上m16螺钉23，此螺钉将与冷却后的铁水相嵌接，承受拉拔力，将钢轨型坯牵引出结晶器一直到达牵引机。引晶头外面一端40mm处的轨腰中间部位钻有一个φ22的螺纹孔。将引晶头的端部用手持砂轮机打磨成坡度，保证其能顺利插入结晶器内腔。引晶钢轨22采用一根长钢轨制作而成，长度大于等于从结晶器到牵引机第二对辊轮之间的距离。引晶杆顶面上补焊有一条3mm厚的钢带，底部两端补焊有2条5mm厚20mm宽的钢带，使钢轨的总高度与引晶头的高度一致。引晶钢轨在与引晶头连接一头的轨腰中间也钻一个φ22的孔，将引晶钢轨与引晶头用一块钢板24和两个m22螺钉25连接。将引晶杆矫直，使之弯曲度小于1mm/m。步骤1.3，安装结晶器将步骤1.1制作的结晶器安装在连铸保温炉上，调整水平，使误差不超过±2°，通小量冷却水。在实验阶段，用一个结晶器，在正式生产时，可同时拉制3～4根钢轨型材，此时需要将3～4个结晶器成排组合安装。将引晶杆一端插入结晶器内腔，另一端放在牵引机的下牵引辊上，用水平尺测量引晶杆的水平状况，以调整牵引机的下辊轮的高低，使其上平面与结晶器中石墨型腔的下平面高低一致，误差在5mm以内。再将其它支承辊调整到紧挨引晶杆的高度。然后启动牵引机的液压缸，往下压住引晶杆，再启动牵引电机，把引晶杆抽出结晶器，在距结晶器约一米处待命。步骤1.4，用喷火装置对保温炉炉膛作预热，使炉膛底部内壁温度达到600℃以上。步骤2，将亚共晶成分物料在中频感应炉中熔化成铁水，其中，亚共晶成分物料中的各组分质量百分比包括：c：3.45％、si:1.60％、mn：0.4％，p：≤0.02％、s：≤0.02％、cr：≤0.3％，cu：0.4％、余量fe，各组分的质量百分比总和为100％。停止喷火预热，启动牵引机，将引晶杆插入结晶器，引晶杆端部到达结晶器中部即可。步骤3，对铁水依次进行球化处理、扒渣和孕育处理，先把600kg铁水倒入经过烫包后的吊包，第一包铁水出炉温度1480℃，第二包为1450℃，第三包及其之后为1430℃。吊包底部预先加入约等于铁水总重量1.5％的球化剂，球化处理完毕并扒渣后，加入4.8kg的75#硅铁，孕育5min，以使铁水经孕育和球化处理后的终硅量为2.50±0.05％，残镁含量为0.03％-0.045％。第一包铁水经孕育和球化处理后的温度为1420℃～1430℃。如果是多流拉制，每包铁水的重量适当加大，保证浇注间隔时间不超过10分钟。步骤4，将经孕育和球化处理后的铁水从浇注口倒入连铸保温炉中，此时铁水温度为1400℃左右，铁水自连铸保温炉进入结晶器的石墨型腔中时，调大结晶器的通水量。15～20秒后，部分铁水与引晶杆端部的螺钉凝成一体，也已经凝固成导轨坯材形状。然后启动牵引机，拉拽引晶杆，步进式拉拔，每步长度40～50mm，间隔约3秒钟，拉拔的快慢以所拉出的坯材表面为800～950℃为原则。等拉出3～5米后，结晶器内温度场稳定了，可以观察坯材表面颜色的均匀与否。如果各处均匀一致，则继续拉拔；如果有明暗不均，则调整结晶器各处的水量；如果调整水量仍不能使颜色正常，则需要调整铁水的碳当量和硅碳比例，使拉制出的球墨铸铁工字型型材表面颜色均匀一致，开始计长。再用后面的在线切割机，按大于定长1.4m来截取，每隔13.4米切出一个切口，用压力机压断。步骤5，对拉拔的型材进行金相观察和电子扫描检测，检测型材表层15mm以内的石墨球径是否≤25μm，球化率是否为100％，以及石墨球密度是否达到400个/mm2以上，若各项指标均不符合检测标准，则需重新进行制备该型材；步骤6，待金相和电镜扫描检测合格后，将型材装进专制的长形炉中进行球化退火处理，参见图5，使退火炉阶梯式升温到860℃，保温2小时，随炉缓慢冷却到300℃以下，最后出炉空冷至室温；对退火后的型材进行矫直，使其弯曲度≤1.0mm/m；然后，在铣床上铣去导轨型材顶面和轨底的加工余量，分别为3mm和6mm。步骤7，对铣削后的导轨在专用装置上进行感应加热淬火和喷雾冷却处理，先根据导轨的具体形状尺寸，制作中频感应淬火+喷雾线圈；线圈采用截面尺寸为20mm见方的紫铜管制成，其形状的内缘表面距钢轨外缘表面10mm，并且在不同区段钻出不同直径的喷水小孔：钢轨顶面对应的线圈部位内侧钻φ1.4mm的小孔，孔间距2.5mm；其它部位钻φ1.0mm的小孔，孔间距10mm，喷水方向与钢轨轴向形成45°夹角。图6是钢轨感应淬火+喷雾冷却的横截面示意图，感应加热线圈34端部连接有感应加热变压器37和进水口38，感应加热线圈34套在钢轨型材33上，钢轨型材33顶面与感应加热线圈之间空隙为喷水淬火区35，钢轨型材侧面及底面与感应加热线圈之间空隙为喷雾冷却区36。采用的感应加热淬火+喷雾冷却装置如图7所示，包括上方的压辊39、下方的支撑辊91和感应加热喷水圈92，导轨顶面朝下放置在一排支承辊91上，上方的压辊39压紧导轨底面，感应加热喷水圈92套在钢轨外侧，用钢丝绳93牵引导轨前进。电动控制卷绳轮94的旋转速度，与感应加热装置的功率、感应圈与导轨表面的距离等参数相匹配，达到顶面淬火、其它部位喷雾冷却的效果。感应加热喷水圈为中频感应线圈，中频电源的功率不小于100kw，频率500hz。步骤8，用专用精密矫直机对淬火处理后的型材作机械校准，使其上下和左右方向均达到国家标准规定的弯曲度；然后截去两端校直所需的加长余量，获得标准定长尺寸的钢轨成品。对制备的钢轨成品进行力学性能测定，其抗拉强度为920mpa，延伸率为13％，顶面表层硬度为67hrc。对制备的钢轨成品进行微观组织观测，其表层15mm以内的石墨为100％共晶石墨，石墨球直径约为22μm，石墨球密度约为430个/mm2。实施例2制备一种桥式起重机用的低噪音钢轨，具体包括以下步骤：步骤1，准备水平连续铸造设备，具体过程与实施例1的相同；步骤2，将亚共晶成分物料在中频感应炉中熔化成铁水，其中，亚共晶成分物料中的各组分质量百分比包括：c：3.4％、si:1.55％、mn：0.3％，p：≤0.02％、s：≤0.02％、cr：≤0.3％，cu：0.3％、余量fe，各组分的质量百分比总和为100％。停止喷火预热，启动牵引机，将引晶杆插入结晶器，引晶杆端部到达结晶器中部即可。步骤3，对铁水依次进行球化处理、扒渣和孕育处理，先把600kg铁水倒入经过烫包后的吊包，第一包铁水出炉温度1480℃，第二包为1450℃，第三包及其之后为1430℃。吊包底部预先加入约等于铁水总重量1.5％的球化剂，球化处理完毕并扒渣后，加入4.8kg的75#硅铁，孕育5min，以使铁水经孕育和球化处理后的终硅量为2.50±0.05％，残镁含量为0.03％-0.045％。第一包铁水经孕育和球化处理后的温度为1420℃。如果是多流拉制，每包铁水的重量适当加大，保证浇注间隔时间不超过10分钟。步骤4，将经孕育和球化处理后的铁水从浇注口倒入连铸保温炉中，此时铁水温度为1400℃左右，铁水自连铸保温炉进入结晶器的石墨型腔中时，调大结晶器的通水量。15秒后，部分铁水与引晶杆端部的螺钉凝成一体，也已经凝固成导轨坯材形状。然后启动牵引机，拉拽引晶杆，步进式拉拔，每步长度40mm，间隔约3秒钟，拉拔的快慢以所拉出的坯材表面为800～950℃为原则。等拉出3～5米后，结晶器内温度场稳定了，可以观察坯材表面颜色的均匀与否。如果各处均匀一致，则继续拉拔；如果有明暗不均，则调整结晶器各处的水量；如果调整水量仍不能使颜色正常，则需要调整铁水的碳当量和硅碳比例，使拉制出的球墨铸铁工字型型材表面颜色均匀一致，开始计长。再用后面的在线切割机，按大于定长1.5m来截取，每隔13.5米切出一个切口，用压力机压断。步骤5，对拉拔的型材进行金相观察和电子扫描检测，检测型材表层15mm以内的石墨球径是否≤25μm，球化率是否为100％，以及石墨球密度是否达到400个/mm2以上，若各项指标均不符合检测标准，则需重新进行制备该型材；步骤6，待金相和电镜扫描检测合格后，将型材装进专制的长形炉中进行球化退火处理，使退火炉阶梯式升温到850℃，保温2小时，随炉缓慢冷却到300℃以下，最后出炉空冷至室温；对退火后的型材进行矫直，使其弯曲度≤1.0mm/m；然后，在铣床上铣去导轨型材顶面和轨底的加工余量，分别为3mm和6mm。步骤7，对铣削后的导轨在专用装置上进行感应加热淬火和喷雾冷却处理，先根据导轨的具体形状尺寸,制作中频感应淬火+喷雾线圈；线圈采用截面尺寸为23mm见方的紫铜管制成，其形状的内缘表面距钢轨外缘表面12mm，并且在不同区段钻出不同直径的喷水小孔：钢轨顶面对应的线圈部位内侧钻φ1.3mm的小孔，孔间距2.5mm；其它部位钻φ0.8mm的小孔，孔间距10mm，喷水方向与钢轨轴向形成45°夹角。图6是钢轨感应淬火+喷雾冷却的横截面示意图，感应加热线圈4端部连接有感应加热变压器7和进水口8，感应加热线圈4套在钢轨型材3上，钢轨型材3顶面与感应加热线圈之间空隙为喷水淬火区5，钢轨型材侧面及底面与感应加热线圈之间空隙为喷雾冷却区6。采用的感应加热淬火+喷雾冷却装置如图7所示，包括上方的压辊9、下方的支撑辊91和感应加热喷水圈92，导轨顶面朝下放置在一排支承辊91上，上方的压辊9压紧导轨底面，感应加热喷水圈92套在钢轨外侧，用钢丝绳93牵引导轨前进。电动控制卷绳轮94的旋转速度，与感应加热装置的功率、感应圈与导轨表面的距离等参数相匹配，达到顶面淬火、其它部位喷雾冷却的效果。感应加热喷水圈为中频感应线圈，中频电源的功率不小于100kw，频率300hz。步骤8，用专用精密矫直机对淬火处理后的型材作机械校准，使其上下和左右方向均达到国家标准规定的弯曲度；然后截去两端校直所需的加长余量，获得标准定长尺寸的钢轨成品。对制备的钢轨成品进行力学性能测定，其抗拉强度为890mpa，延伸率为9％，顶面表层硬度为70hrc。对制备的钢轨成品进行微观组织观测，其表层15mm以内的石墨为100％共晶石墨，石墨球直径约为23μm，石墨球密度约为410个/mm2。实施例3制备一种桥式起重机用的低噪音钢轨，具体包括以下步骤：步骤1，准备水平连续铸造设备，具体过程与实施例1的相同；步骤2，将亚共晶成分物料在中频感应炉中熔化成铁水，其中，亚共晶成分物料中的各组分质量百分比包括：c：3.48％、si:1.63％、mn：0.45％，p：≤0.02％、s：≤0.02％、cr：≤0.3％，cu：0.45％、余量fe，各组分的质量百分比总和为100％。停止喷火预热，启动牵引机，将引晶杆插入结晶器，引晶杆端部到达结晶器中部即可。步骤3，对铁水依次进行球化处理、扒渣和孕育处理，先把600kg铁水倒入经过烫包后的吊包，第一包铁水出炉温度1480℃，第二包为1450℃，第三包及其之后为1430℃。吊包底部预先加入约等于铁水总重量1.5％的球化剂，球化处理完毕并扒渣后，加入4.8kg的75#硅铁，孕育5min，以使铁水经孕育和球化处理后的终硅量为2.50±0.05％，残镁含量为0.03％-0.045％。第一包铁水经孕育和球化处理后的温度为1420℃。如果是多流拉制，每包铁水的重量适当加大，保证浇注间隔时间不超过10分钟。步骤4，将经孕育和球化处理后的铁水从浇注口倒入连铸保温炉中，此时铁水温度为1400℃左右，铁水自连铸保温炉进入结晶器的石墨型腔中时，调大结晶器的通水量。15秒后，部分铁水与引晶杆端部的螺钉凝成一体，也已经凝固成导轨坯材形状。然后启动牵引机，拉拽引晶杆，步进式拉拔，每步长度40mm，间隔约3秒钟，拉拔的快慢以所拉出的坯材表面为800～950℃为原则。等拉出3～5米后，结晶器内温度场稳定了，可以观察坯材表面颜色的均匀与否。如果各处均匀一致，则继续拉拔；如果有明暗不均，则调整结晶器各处的水量；如果调整水量仍不能使颜色正常，则需要调整铁水的碳当量和硅碳比例，使拉制出的球墨铸铁工字型型材表面颜色均匀一致，开始计长。再用后面的在线切割机，按大于定长1.4m来截取，每隔13.4米切出一个切口，用压力机压断。步骤5，对拉拔的型材进行金相观察和电子扫描检测，检测型材表层15mm以内的石墨球径是否≤25μm，球化率是否为100％，以及石墨球密度是否达到400个/mm2以上，若各项指标均不符合检测标准，则需重新进行制备该型材；步骤6，待金相和电镜扫描检测合格后，将型材装进专制的长形炉中进行球化退火处理，使退火炉阶梯式升温到865℃，保温2.5小时，随炉缓慢冷却到300℃以下，最后出炉空冷至室温；对退火后的型材进行矫直，使其弯曲度≤1.0mm/m；然后，在铣床上铣去导轨型材顶面和轨底的加工余量，分别为3mm和6mm。步骤7，对铣削后的导轨在专用装置上进行感应加热淬火和喷雾冷却处理，先根据导轨的具体形状尺寸，制作中频感应淬火+喷雾线圈；线圈采用截面尺寸为24mm见方的紫铜管制成，其形状的内缘表面距钢轨外缘表面14mm，并且在不同区段钻出不同直径的喷水小孔：钢轨顶面对应的线圈部位内侧钻φ1.5mm的小孔，孔间距2.5mm；其它部位钻φ0.9mm的小孔，孔间距10mm，喷水方向与钢轨轴向形成45°夹角。感应加热线圈4端部连接有感应加热变压器7和进水口8，感应加热线圈4套在钢轨型材3上，钢轨型材3顶面与感应加热线圈之间空隙为喷水淬火区5，钢轨型材侧面及底面与感应加热线圈之间空隙为喷雾冷却区6。采用的感应加热淬火+喷雾冷却装置，包括上方的压辊9、下方的支撑辊91和感应加热喷水圈92，导轨顶面朝下放置在一排支承辊91上，上方的压辊9压紧导轨底面，感应加热喷水圈92套在钢轨外侧，用钢丝绳93牵引导轨前进。电动控制卷绳轮94的旋转速度，与感应加热装置的功率、感应圈与导轨表面的距离等参数相匹配，达到顶面淬火、其它部位喷雾冷却的效果。感应加热喷水圈为中频感应线圈，中频电源的功率不小于100kw，频率650hz。步骤8，用专用精密矫直机对淬火处理后的型材作机械校准，使其上下和左右方向均达到国家标准规定的弯曲度；然后截去两端校直所需的加长余量，获得标准定长尺寸的钢轨成品。对制备的钢轨成品进行力学性能测定，其抗拉强度为900mpa，延伸率为10％，顶面表层硬度为75hrc。对制备的钢轨成品进行微观组织观测，其表层15mm以内的石墨为100％共晶石墨，石墨球直径约为22μm，石墨球密度约为410个/mm2。实施例4制备一种桥式起重机用的低噪音钢轨，具体包括以下步骤：步骤1，准备水平连续铸造设备，具体过程与实施例1的相同；步骤2，将亚共晶成分物料在中频感应炉中熔化成铁水，其中，亚共晶成分物料中的各组分质量百分比包括：c：3.5％、si:1.65％、mn：0.5％，p：≤0.02％、s：≤0.02％、cr：≤0.3％，cu：0.5％、余量fe，各组分的质量百分比总和为100％。停止喷火预热，启动牵引机，将引晶杆插入结晶器，引晶杆端部到达结晶器中部即可。步骤3，对铁水依次进行球化处理、扒渣和孕育处理，先把600kg铁水倒入经过烫包后的吊包，第一包铁水出炉温度1480℃，第二包为1450℃，第三包及其之后为1430℃。吊包底部预先加入约等于铁水总重量1.5％的球化剂，球化处理完毕并扒渣后，加入4.8kg的75#硅铁，孕育5min，以使铁水经孕育和球化处理后的终硅量为2.50±0.05％，残镁含量为0.03％-0.045％。第一包铁水经孕育和球化处理后的温度为1420℃。如果是多流拉制，每包铁水的重量适当加大，保证浇注间隔时间不超过10分钟。步骤4，将经孕育和球化处理后的铁水从浇注口倒入连铸保温炉中，此时铁水温度为1400℃左右，铁水自连铸保温炉进入结晶器的石墨型腔中时，调大结晶器的通水量。15秒后，部分铁水与引晶杆端部的螺钉凝成一体，也已经凝固成导轨坯材形状。然后启动牵引机，拉拽引晶杆，步进式拉拔，每步长度40mm，间隔约3秒钟，拉拔的快慢以所拉出的坯材表面为800～950℃为原则。等拉出3～5米后，结晶器内温度场稳定了，可以观察坯材表面颜色的均匀与否。如果各处均匀一致，则继续拉拔；如果有明暗不均，则调整结晶器各处的水量；如果调整水量仍不能使颜色正常，则需要调整铁水的碳当量和硅碳比例，使拉制出的球墨铸铁工字型型材表面颜色均匀一致，开始计长。再用后面的在线切割机，按大于定长1.6m来截取，每隔13.6米切出一个切口，用压力机压断。步骤5，对拉拔的型材进行金相观察和电子扫描检测，检测型材表层15mm以内的石墨球径是否≤25μm，球化率是否为100％，以及石墨球密度是否达到400个/mm2以上，若各项指标均不符合检测标准，则需重新进行制备该型材；步骤6，待金相和电镜扫描检测合格后，将型材装进专制的长形炉中进行球化退火处理，使退火炉阶梯式升温到870℃，保温3小时，随炉缓慢冷却到300℃以下，最后出炉空冷至室温；对退火后的型材进行矫直，使其弯曲度≤1.0mm/m；然后，在铣床上铣去导轨型材顶面和轨底的加工余量，分别为3mm和6mm。步骤7，对铣削后的导轨在专用装置上进行感应加热淬火和喷雾冷却处理，先根据导轨的具体形状尺寸，制作中频感应淬火+喷雾线圈；线圈采用截面尺寸为25mm见方的紫铜管制成，其形状的内缘表面距钢轨外缘表面15mm，并且在不同区段钻出不同直径的喷水小孔：钢轨顶面对应的线圈部位内侧钻φ1.6mm的小孔，孔间距2.5mm；其它部位钻φ1.1mm的小孔，孔间距10mm，喷水方向与钢轨轴向形成45°夹角。感应加热线圈4端部连接有感应加热变压器7和进水口8，感应加热线圈4套在钢轨型材3上，钢轨型材3顶面与感应加热线圈之间空隙为喷水淬火区5，钢轨型材侧面及底面与感应加热线圈之间空隙为喷雾冷却区6。采用的感应加热淬火+喷雾冷却装置，包括上方的压辊9、下方的支撑辊91和感应加热喷水圈92，导轨顶面朝下放置在一排支承辊91上，上方的压辊9压紧导轨底面，感应加热喷水圈92套在钢轨外侧，用钢丝绳93牵引导轨前进。电动控制卷绳轮94的旋转速度，与感应加热装置的功率、感应圈与导轨表面的距离等参数相匹配，达到顶面淬火、其它部位喷雾冷却的效果。感应加热喷水圈为中频感应线圈，中频电源的功率不小于100kw，频率800hz。步骤8，用专用精密矫直机对淬火处理后的型材作机械校准，使其上下和左右方向均达到国家标准规定的弯曲度；然后截去两端校直所需的加长余量，获得标准定长尺寸的钢轨成品。对制备的钢轨成品进行力学性能测定，其抗拉强度为910mpa，延伸率为11％，顶面表层硬度为72hrc。对制备的钢轨成品进行微观组织观测，其表层15mm以内的石墨为100％共晶石墨，石墨球直径约为22μm，石墨球密度约为415个/mm2。当前第1页1 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