CN101792991B - 合成磁场式在线钢轨焊缝正火处理方法及正火中频感应器 - Google Patents
合成磁场式在线钢轨焊缝正火处理方法及正火中频感应器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明指一种合成磁场式在线钢轨焊缝正火处理方法及正火中频感应器，涉及中频感应加热领域，用于克服烈焰正火处理存在的缺陷。本方法是将两个独立的，并且相同的子感应器包覆于在线钢轨的焊缝外表面，两个子感应器扣合后的内侧形状与钢轨的截面外形相吻合；对两个子感应器的接触面相互绝缘，对子感应器通入中频交流电，使在线钢轨焊缝处产生涡流而进行升温加热，从而完成正火处理过程；本正火中频感应器包括一对相同且对称的子感应器，其内侧形状分别与钢轨的一半截面外形相对应，用于两个子感应器扣合后将在线钢轨包覆；包覆后一对子感应器间的接触面相互绝缘。该装置可方便地扣合并包覆在焊接成线路的钢轨上，实现钢轨焊缝在线中频正火处理。
Description
技术领域
本发明涉及中频感应加热领域，具体地指一种合成磁场式在线钢轨焊缝正火处理方法及正火中频感应器。
背景技术
现代铁路的铺设过程是，先将100米长的短轨，在焊轨车间利用闪光焊机焊接成500米的长轨，再将长轨运至线路，利用移动式焊轨车上的闪光焊机将长轨焊接连成线路。
无论在焊轨车间，还是在铺设线路上，闪光焊机每焊接一次，都会产生一个焊缝，由于焊缝部位受高温影响，焊缝部位的金属组织脆性增大，韧性下降。为了改善焊缝的塑性、韧性和提高焊缝综合机械性能，有必要对每个焊缝进行正火处理。在焊轨车间，利用中频感应加热原理，将一个环形空心感应圈套在长轨上(钢轨3置于线圈内)，利用线圈内的主磁通，依次对每个焊缝进行电磁感应加热，在车间完成长轨焊缝正火处理(其使用状态及原理如说明书附图中的图1和图2所示)；而在线路上，长轨已焊接连成线路，并固定在(水泥)枕木上，能在焊轨车间使用的环形正火感应线圈，无法套在连成线路的钢轨上，所以当前铁路铺设工地，仍旧采用烈焰正火工艺(车间焊缝正火早已淘汰该工艺)，烈焰正火(乙炔火烧)过程是对钢轨焊缝表面进行明火加热，因而存在如下缺点：
(1)明火加热，表面升温快，内部升温慢，加热效率低；
(2)火焰加热，芯表温差大，受热不均匀，正火质量差；
(3)烈焰正火过程使用氧气助燃，导致钢轨表面被氧化，产生较厚的氧化皮，影响钢轨表面质量；
(4)明火加热难以实现自动控制和温度检测，所以很难保证焊缝正火质量的一致性。
发明内容
本发明的目的就是提供一种合成磁场式在线钢轨焊缝正火处理方法及正火中频感应器，以克服上述烈焰正火处理存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供的合成磁场式在线钢轨焊缝正火处理方法是一种利用感应加热对钢轨进行正火处理的方法。其特别之处在于：它是将两个独立的，并且相同的子感应器包覆于在线钢轨的焊缝外表面，两个子感应器扣合后的内侧形状与钢轨的截面外形相吻合；对在线钢轨包覆后两个子感应器的接触面相互绝缘，对子感应器通入中频交流电，使在线钢轨焊缝处产生涡流而进行升温加热，从而完成正火处理过程。
上述方法中使用的子感应器由绕制于导磁体上的空心铜管构成，所述导磁体靠近钢轨的内侧设有凹槽，所述空心铜管的一侧嵌于所述凹槽内，所述空心铜管的另一侧绕制于所述导磁体的外表面。
在上述方法中，通入中频交流电后，使两个感应器各自形成的磁场在在线钢轨中的磁力线方向相同。
本发明提供的可用于实现上述方法的合成磁场式在线钢轨焊缝正火中频感应器，包括一对相同且对称的子感应器，一对子感应器的内侧形状分别与钢轨的一半截面外形相对应，用于两个子感应器扣合后将在线钢轨包覆，包覆后一对子感应器间的接触面相互绝缘。
上述正火中频感应器中使用的子感应器由绕制于导磁体上的空心铜管构成，所述导磁体靠近钢轨的内侧设有凹槽，所述空心铜管的一侧嵌于所述凹槽内，所述空心铜管的另一侧绕制于所述导磁体的外表面。
一对子感应器上分别设有导电板对，每一导电板对中间分别设有绝缘板。一个子感应器上的导电板对的一块导电板与另一子感应器上的导电板对的一块导电板相互贴合。导电板对的另外两块导电板分别与通电引出端相互贴合。
所述正火中频感应器还包括一套夹紧装置，一对子感应器扣合后，能够夹紧接线端和导电板对，以便通电并固定一对子感应器。
本发明的正火中频感应器可方便地扣合并包覆在焊接成线路的钢轨上，实现钢轨焊缝在线中频正火处理。与当前钢轨铺设线路上采用的焊缝烈焰正火工艺相比，具有以下优点：
(1)中频感应加热比火焰加热透热性好、温升快、芯表温差小、加热效率高；
(2)中频感应加热属于电加热，加热过程容易实现自动化，保证正火处理质量的一致性；
(3)感应加热对钢轨表面氧化作用极小，提高了加热后的钢轨表面质量；
(4)感应加热钢轨焊缝，有利于远红外测温仪的应用，加热过程可实现温度闭环控制，提高钢轨焊缝正火质量。
附图说明
图1为在现有焊轨车间中使用的空心线圈感应器套在钢轨上时的结构示意图；
图2为图1的A-A剖面图；
图3为本发明的中频感应器中两子感应器张开并脱离钢轨时的结构示意图；
图4为图3的俯视图；
图5为图3的B-B剖面图；
图6为本发明的中频感应器中两子感应器扣合在钢轨上时的结构示意图；
图7为图6的俯视图；
图8为图6的C-C剖面图；
图中，子感应器1、2，钢轨3，导电板对4、5(其中：导电板对4的两块导电板4.1、4.2；导电板对5的两块导电板5.1、5.2)，绝缘板6.1、6.2，夹紧装置7，通电引出端8、9，导磁体10，空心铜管的一侧11.1、空心铜管的另一侧11.2。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
图1和图2为现有焊轨车间中，用环形空心线圈感应器套在钢轨3的焊缝处进行电磁感应加热的结构示意图，其工作原理因在背景技术部分已作了详细介绍，于此不再赘述。
由于环形感应器无法套在已铺设的钢轨3上，所以本发明提出了利用可分开和合拢的两个子感应器实现对在线钢轨进行正火处理的方法。其加热过程是：将两个独立的，并且相同的子感应器包覆于在线钢轨的焊缝外表面，两个子感应器扣合后的内侧形状与钢轨的截面外形相吻合；对在线钢轨包覆后两个子感应器的接触面相互绝缘，对子感应器通入中频交流电，且以两个子感应器各自形成的磁场在在线钢轨中的磁力线方向相同为优，进而在在线钢轨焊缝处产生涡流而进行升温加热，从而完成正火处理过程。子感应器主要由绕制于导磁体上的空心铜管构成，其导磁体靠近钢轨的内侧设有凹槽，空心铜管的一侧嵌于该凹槽内，空心铜管的另一侧绕制于导磁体的外表面。由于导磁体的磁阻很小，钢轨本身也是良好的导磁体，所以子感应器的主磁通将切入钢轨形成磁回路，两个子感应器产生的两组交变磁场的合成在钢轨中产生电磁感应加热的效果，与焊轨车间用的单个空心环形感应器效果相同。
如图3至图8所示，可用于实现上述方法的一种合成磁场式在线钢轨焊缝正火中频感应器，包括一对相同且对称的子感应器1、2以及能够将一对子感应器1、2固定的夹紧装置7。一对子感应器1、2上分别设有导电板对4、5及其所夹的绝缘板6.1、6.2。子感应器1、2由绕制于导磁体10上的空心铜管构成。导磁体10靠近钢轨的内侧设有凹槽，空心铜管的一侧11.1即嵌于上述凹槽内，空心铜管的另一侧11.2绕制于导磁体10的外表面。一个子感应器1上的导电板对4的一块导电板4.2与另一子感应器2上的导电板对5的一块导电板5.2相互贴合。导电板对4、5的另外两块导电板4.1、5.1分别与通电引出端8、9相互贴合。一对子感应器1、2的内侧形状分别与钢轨3的一半截面外形相对应，用于两个子感应器1、2扣合后将在线钢轨3包覆。
使用该中频感应器进行加热时，先使一对子感应器1、2张开，如图3和图4所示；接下来，将张开的一对子感应器1、2扣合并包覆住焊缝处的在线钢轨3，并由夹紧装置7固定，夹紧后，中频电流可通过通电引出端8、9和导电板4.1、5.1进行送电，如图6和图7所示；两个子感应器1、2通电后产生交变磁场，并在钢轨3内产生涡流，实现对在线钢轨3焊缝处的加热，图3左侧的单个子感应器1、以及两个子感应器1、2产生的主磁场的流向图分别如图5和图8所示。利用本发明的能够分开与合拢的中频感应器，即可方便地对在线钢轨3进行中频感应加热，实现焊缝的正火处理。
Claims (7)
1.一种合成磁场式在线钢轨焊缝正火处理方法，是一种利用感应加热对在线钢轨进行正火处理的方法，其特征在于：它是将两个独立的，并且相同的子感应器包覆于在线钢轨的焊缝外表面，两个子感应器扣合后的内侧形状与钢轨的截面外形相吻合；对在线钢轨包覆后两个子感应器的接触面相互绝缘，对子感应器通入中频交流电，使在线钢轨焊缝处产生涡流而进行升温加热，从而完成正火处理过程。
2.根据权利要求1所述的合成磁场式在线钢轨焊缝正火处理方法，其特征在于：所述子感应器由绕制于导磁体上的空心铜管构成，所述导磁体靠近钢轨的内侧设有凹槽，所述空心铜管的一侧嵌于所述凹槽内，所述空心铜管的另一侧绕制于所述导磁体的外表面。
3.根据权利要求1或2所述的合成磁场式在线钢轨焊缝正火处理方法，其特征在于：通入中频交流电后，两个子感应器各自形成的磁场在在线钢轨中的磁力线方向相同。
4.一种合成磁场式在线钢轨焊缝正火中频感应器，其特征在于：它包括一对相同且对称的子感应器(1、2)，一对子感应器(1、2)的内侧形状分别与钢轨(3)的一半截面外形相对应，用于两个子感应器扣合后将在线钢轨(3)包覆；包覆后一对子感应器(1、2)间的接触面相互绝缘。
5.根据权利要求4所述的合成磁场式在线钢轨焊缝正火中频感应器，其特征在于：所述子感应器(1、2)由绕制于导磁体(10)上的空心铜管构成，所述导磁体(10)靠近钢轨的内侧设有凹槽，所述空心铜管的一侧(11.1)嵌于所述凹槽内，所述空心铜管的另一侧(11.2)绕制于所述导磁体(10)的外表面。
6.根据权利要求4或5所述的合成磁场式在线钢轨焊缝正火中频感应器，其特征在于：一对子感应器(1、2)上分别设有导电板对(4、5)，每一导电板对(4、5)中间分别设有绝缘板(6.1、6.2)，一个子感应器(1)上的导电板对(4)的一块导电板(4.2)与另一子感应器(2)上的导电板对(5)的一块导电板(5.2)相互贴合，导电板对(4、5)的另外两块导电板(4.1、5.1)分别与通电引出端(8、9)相互贴合。
7.根据权利要求6所述的合成磁场式在线钢轨焊缝正火中频感应器，其特征在于：它还包括能够将一对子感应器(1、2)固定的夹紧装置(7)。
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