鐵路貨車用鑄鋼件連續式熱處理中“同爐同窯”必要性的探討

麻艷艷

【摘 要】論文根據連續式熱處理線生產的特點，對連續熱處理過程中“同爐同窯”必要性進行了探討，提出在連續熱處理中可以不進行“同爐同窯”控制的結論。

【Abstract】According to the characteristics of production of the continuous heat treatment line， the paper discusses the necessity of "synchronous furnace synchronous kiln" in the process of continuous heat treatment， and puts forward the conclusion that "synchronous furnace synchronous kiln" control need not to be carried out in continuous heat treatment

【關鍵詞】連續式熱處理；同爐同窯；AARM-201

【Keywords】 continuous heat treatment； "synchronous furnace synchronous kiln"； AARM - 201

【中圖分類號】TG22 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）06-0181-02

1 引言

中國鐵路貨車中鑄鋼件占有重要的地位，搖枕、側架、車鉤等鑄鋼件是貨車車輛三大關鍵部件，其熱處理質量直接影響到鐵路運輸的發展和人民生命財產的安全[1]。運裝貨車【2006】79號文中明確提出臺車式熱處理方式采用同爐同窯的要求。本文根據連續式熱處理的特點，通過試驗，提出在連續式熱處理可以不用對“同爐同窯”進行控制，并對如何控制連續式熱處理質量提出了一些看法。

2 美國鐵路用鑄鋼件技術條件AAR-M-201中對熱處理的相關要求

AAR-M-201 技術條件作為美國鐵路學會機械分會頒布的鑄鋼件技術條件， 自 1923 年被采用時起， 經過幾十年的修訂、完善， 已成為世界各國鑄鋼件生產、采購和驗收的技術指導和操作標準， 也成為我國制訂相應標準被等效采用的技術條件[2]。目前，我國鐵路鑄鋼件一般使用符合美國AAR-M-201標準的鑄鋼材質，取代了長期以來一直使用的ZG230-450碳鋼，如搖枕、側架使用B級鋼或B+級鋼，車鉤和尾框使用C級鋼或E級鋼。

由表1可以看出ZG25MnCrNiMo這個牌號的鋼種，通過不同的熱處理方式會得到兩種不同的力學性能，分別達到C級鋼和E級鋼的標準，真正做到了“一鋼兩用”，體現了AAR-M-201標準的實用性。

3 連續式熱處理線的特點

連續式熱處理生產線效率高、能耗低、產品質量穩定、容易實現機械化與自動化、工人勞動強度低，尤其適合搖枕、側架批量大，材質單一的產品的熱處理。它能較好地解決臺式熱處理設備中存在的同一爐次質量差別大、變形、晶粒度不均一、熱效率低等各種問題，其主要特點是溫度場均勻、精度高，不易發生過燒、過熱，能夠使搖枕、側架的熱處理質量得到全面的改善。

連續式熱處理線采用懸鏈輸送系統來吊掛鑄件，避免鑄件變形的同時方便操作者吊掛鑄件，見圖1。

溫控系統共分為升溫區和保溫區兩大模塊，升溫區、保溫區又各分4個小區分段控制，即升溫區包括1、2、3、4區，保溫區包括5、6、7、8區。每個小區又分為上、中、下3個加熱區，每個加熱區配置獨立控溫模塊。檢查員可以通過顯示器和儀表監控整個溫控系統，任何一區發生斷相或加熱不正常，都可以立即發現，做出處理意見。

4 連續式熱處理中“同爐同窯”必要性的研究

顧名思義，同爐同窯即同一冶煉爐次澆注的鑄鋼件在同一熱處理窯次中進行熱處理。它的目的在于使每爐鑄鋼件都以與本爐化學成分相適應的工藝進行熱處理， 具有一致的力學性能， 以保證鑄鋼件的熱處理質量?！巴瑺t同窯”的概念在AAR-M-201并未提出，只是要求每爐次鋼都要進行力學性能試驗，每爐次鋼的試棒都必須與它所代表的同爐次鑄件以相同的方式進行熱處理。而TB/T3012-2006和TB/T456-2008中要求“力學性能試驗用試棒應與同一熔煉爐次澆注的鑄件同一爐次熱處理”，并且初步提出了尾數的概念，“在同一熔煉爐次的鑄件中，大部分的鑄件已經進行了熱處理，且試棒力學性能合格，因故尚有少量鑄件未進行熱處理，此時允許將這少量鑄件與其他熔煉爐次的相同材質的搖枕、側架同爐熱處理，其力學性能以后者熔煉爐次鑄件的試棒的力學性能來代表”。在實際操作中，我公司在臺車窯熱處理過程中，尾數按照同爐次的10%來控制，也就提出了“同爐同窯率”的概念。但在實際的生產中總是會因為各種原因尾數超過10%，同爐同窯率不到90%。在同爐次試棒充足的情況下這些問題就可以迎刃而解，但是因缺陷等原因試棒不足，就給質量控制、生產安排帶來了難題，只能取實物進行力學性能試驗，浪費時間的同時增加了質量成本，并且“同爐同窯”的要求需要耗費大量的人工成本核對鑄造順序號，確保同爐同窯。

連續式熱處理線在實際生產中每窯次平均運行23天，在生產過程中整個溫度場變化不大，運行相對穩定，每窯次進行熱處理時同鋼種設定的溫度不變。那么要求同爐同窯有沒有意義呢？如果根據傳統意義上的同爐同窯的概念，同一爐次的鑄件應該連續、不間斷的熱處理。如果按照這個要求來控制同爐同窯，那么對于先進的連續式熱處理線來說是一種設備的浪費、管理的漏洞。

5 連續式熱處理質量控制要點新方法的提出

針對連續式熱處理設備和工藝特點，筆者一直致力于新的質量控制方法的研究，并取得了顯著的效果。主要完善了質量監控記錄，傳統的質量過程監控只有熱處理曲線，根據連續式熱處理操作臺控制模塊可以準確撲捉到整個熱處理過程精確到分鐘的特點，增加了每件鑄件入、出窯時間、入水時間，對熱電偶、自動曲線記錄儀、設備的狀況等細節均詳細記載，根據吊掛小車在整個熱處理線的節拍時間和入出窯時間，結合曲線的異常，整理出一套時間反推方法，可以準確推算出鑄件在熱處理過程中具體在哪個加熱小區出現問題，并做出合理的處理判斷，確保每件鑄件的熱處理過程可靠、穩定。加強對熱處理參數的控制，包含電流、監控溫度、監測溫度、實時錄像顯示等，采用的方式是對熱處理全過程監控，不存在盲點。

6 結語

我國現行使用的鐵道行業標準在熱處理方面的技術要求略高于AAR標準，表明我國鐵路貨車鑄件制造水平已進入國際先進行列。尤其是我公司對搖枕、側架、車鉤等鑄件采用連續式熱處理已達到國內一流、行業領先的水平。其熱處理的質量穩定、可靠。通過實際驗證，對于連續式熱處理即使不用“同爐同窯”控制，其力學性能也基本一致。如果這種新觀點可以實施，那么將減少大量人工、生產和物流成本，提高了生產效率。

【參考文獻】

【1】張昌騏. 鐵道車輛鑄鋼件材料的升級換代[J].機車車輛工藝，1999 （5）：1-4.

【2】陸陽，孟令偉.鐵路貨車用鑄鋼件“同爐同窯”必要性的探討[J].鑄造，2005（08）：273-275.