[发明专利]一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置及工作方法

说明书

技术领域

本发明属于金属表面技术和铁路通号工程领域，具体涉及一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置及工作方法。

背景技术

铁路钢轨在自然环境中遭受大气腐蚀后，产生FeooH/Fe₃O₄氧化膜使钢轨表面导电率将低至10^-7S·cm^-1，在车流量较少的牵出线、侧线、尽头线和渡线等专用线股道区段，FeooH/Fe₃O₄氧化膜稳固存在，常使轨道电路轮-轨接触电阻高达5×10⁵μΩ，从而造成轨道电路分路不良。由此可见，无氧化物Fe₃O₄的钢轨表面比去防铁锈FeooH的更能从材料本质上消除轨道电路分路不良。另一方面，随着铁路通号工程和高铁技术的发展，去防铁锈FeooH整治轨道电路分路不良的可靠性面临新的挑战。随着铁路重载提速，运输繁忙，要求铁路现场“天窗点”检修时间缩短，整治轨道电路分路不良的作业效率高、持久耐用、对环境无污染；其次，轨道电路区段附近的环境比较复杂。地沟、路基护坡和高架等多见。不便于设施的现场吊装和运转，因而对整治轨道电路分路不良的工程可操作性提出了新的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置及工作方法，以消除铁路轨道电路分路不良的工程技术。

为了达到上述目的，一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置，包括顺次连接的磨料加工装置、注入装置和磨损加工装置；

所述磨料加工装置包括前端色谱仪和后端色谱仪，前端色谱仪和后端色谱仪之间连接有光电传感器，光电传感器还连接有能够与钢轨接触的研磨具；

所述注入装置包括双CMT电源，双CMT电源连接氢气罐和变频控制机械装置，变频控制机械装置接地，氢气罐连接作为电场阳极的防锈合金罐，防锈合金罐下部开设有能够接触钢轨的开口；

所述磨损加工装置包括位移传感器，位移传感器连接数控装置，位移传感器下部连接有能够与钢轨接触的磨料磨损具。

所述磨料加工装置、注入装置和磨损加工装置均设置在能够在钢轨上移动的底座板上。

一种铁路钢轨耐大气腐蚀合金化装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：通过磨料加工装置，前端色谱仪采集钢轨颜色，光电传感器判断，磨料具磨掉钢轨表面覆盖的氧化物，后端色谱仪再次采集钢轨颜色进行确认，直至将橙红色FeooH和青灰色Fe₃O₄逐级去除直至显露白色钢轨的钢光泽，形成无氧化物的钢轨表面，为合金化可靠性的前提；

步骤二：以还原性H₂作电场介质，将防锈合金作电场阳极，整合CMT电源70～80/s机械脉冲，80～60/s电磁脉冲机能，在轨道电路区段实现冷过渡气体保护合金化，将防锈合金投射注入进无氧化物钢轨表面；变频控制机载装置在轨距1435+10mm的轨道电路区段自适应运行，沿钢轨表层生成冶金结合耐大气腐蚀合金；

步骤三：磨损加工装置在轨面注入冶金结合耐大气腐蚀合金后对轨面合金层实施“紧急机械处理”，在加工轨面精度到0.3mm～0.5mm的同时，机械摩擦热对轨面合金层缓冷，机械振动松弛合金层内应力，最终实现了铁路钢轨耐大气腐蚀合金化的高可靠性。

所述步骤二中，防锈合金为能显著提高Fe的电极电位的Ni、Cr、Cu和Si。

所述步骤二中，合金化在钢轨中心线外侧区域范围实施，沿轨面线性递进速度80m/h～110m/h，合金层深小于1mm，宽度5mm～6mm，以宽深比3～7匹配组合工艺参数。

与现有技术相比，本发明首先通过磨料加工装置去除钢轨表面覆盖的氧化物，再通过注入装置将防锈合金投射注入进无氧化物钢轨表面，最后磨损加工装置对轨面合金层实施“紧急机械处理”，本发明线性递进作业方式的工程可操作性极强，不论路况多么复杂，均可方便地随时上道，实地快捷地组合成集去除氧化物-合金化-可靠性处理为一体的消除轨道电路分路不良的工程技术系统，作业效率80m/h～110m/h，作业时钢轨表面温度在100℃以下，对钢轨的理化、力学性能无影响，钢轨的疲劳寿命≥200万次，实地通过车辆高速冲击耐碾压300万轴以上，不剥离、未脱落，轨道电路分路残压稳定在正常值范围。

进一步是，本发明采用的Ni、Cr、Cu和Si合金与钢轨结合强度高，可靠性好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。