CN103820617A - 一种中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法，属于钢轨锻造领域，方法包括以下步骤：首先，固定电感应加热线圈，其中，电感应加热线圈将待加热的钢轨断面包裹在中部，电感应加热线圈的抽头从内侧轨脚处改到了轨底中部，设置在轨底中部正对轨底三角区中心的下方位置；电感应加热线圈的抽头一端连接电感应加热线圈轨底中部，另外一端连接变压器；最后，将待加热的钢轨断面材料放入电感应加热线圈中部，启动加热，直至钢轨焊接完成；本发明解决了现有工艺中存在焊缝加热温度不均的问题，保证了钢轨焊缝正火工艺加热温度控制的均匀性和准确性，并且本方法还可以推广应用到H形、T形、L形薄厚不均匀的异型钢材结构的锻造中。
Description
技术领域
本发明涉及一种中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法，属于钢轨锻造领域。
背景技术
在铁路钢轨焊接生产中，较为先进的双中频感应加热正火工艺技术已得到普遍推广运用。近年来，随着我国高速铁路技术的不断发展，对于钢轨焊接接头质量也提出了更高的要求，原有工艺中存在焊缝加热温度不均的缺陷问题日益显露，该问题的存在影响了焊缝质量的进一步提高，为此，国内各钢轨焊接单位都在开展相关的技术研发和改进工作。
尤其是，传统的钢轨焊缝中频正火加热，中间部分为待加热的钢轨断面，四周为电感应加热线圈，对于加热钢轨这样的复杂断面，要保证各部分加热温度的均匀性具有很大的难度；尤其是，轨脚部分属于薄件，又处于钢轨的边缘部位，感应线圈的抽头位置正好设在了轨脚边角的地方，此处线圈结构出现了中断，钢轨发热效率同其它部位相比还要低，而轨底三角区产生的热量也较大，温度一般较高。在传统的加热方法中加热温度分布不均衡的问题非常突出，对于钢焊缝正火工艺要求而言，焊缝加热温度要求在920℃，过低的温度达不到金属的相变温度，焊缝组织无法进行组织转化，而过高的温度则容易造成钢轨组织二次烧损，两者均会使焊缝晶粒粗大，组织软化，对焊接质量造成严重影响。
鉴于钢轨这样的复杂断面，要保证各部分加热温度的均匀性具有很大的难度，因此，如何保证了钢轨焊缝正火工艺加热温度控制的均匀性和准确性，对于提高钢轨焊缝热质量起到了积极的作用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法，以解决现有工艺中存在焊缝加热温度不均的问题，保证了钢轨焊缝正火工艺加热温度控制的均匀性和准确性，对于提高钢轨焊缝热质量取到了积极的作用，并且本方法还可以推广应用到H形、T形、L形薄厚不均匀的异型钢材结构的锻造中，同时，本方法操作简单，效果显著。
为解决技术问题，本发明采用的技术方案：所述一种中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法包括以下步骤：
首先，固定电感应加热线圈1，其中，电感应加热线圈1将待加热的钢轨断面包裹在中部，电感应加热线圈1的抽头6从内侧轨脚处改到了轨底中部，设置在轨底中部正对轨底三角区4中心的下方位置；电感应加热线圈1的抽头6一端连接电感应加热线圈1轨底中部，另外一端连接变压器7；最后，将待加热的钢轨断面材料放入电感应加热线圈1中部，启动加热，直至钢轨焊接完成。
作为优选：所述的加热中轨头2的温度控制在900℃-940℃。
作为优选：所述电感应加热线圈1的大小根据钢轨线密度：43kg/m-75 kg/m而变化。
作为优选：所述的加热中采用双中频感应加热正火加热。
本方法还可以用于对于H形、T形、L形薄厚不均匀的异型钢材结构进行加热锻造。
对于H形、T形、L形薄厚不均匀的异型钢材结构进行加热锻造时，将应加热线圈抽头的位置设置在薄件的中下部位。
本发明的有益效果：本方法解决了现有工艺中存在焊缝加热温度不均的问题，保证了钢轨焊缝正火工艺加热温度控制的均匀性和准确性，对于提高钢轨焊缝热质量起到了积极的作用，并且本方法还可以推广应用到H形、T形、L形薄厚不均匀的异型钢材结构的锻造中，同时，本方法操作简单，效果显著。
附图说明
图1为传统的钢轨焊缝中频正火加热线圈结构示意图；
图2为本发明的钢轨焊缝中频正火加热线圈结构示意图；
图3为本发明的连接图；
图中：1-电感应加热线圈，2-轨头，3-轨腰，4-轨底三角区，5-轨脚，6-抽头，7-变压器。具体实施方式
下面结合附图和实施过程对本发明做进一步说明，以方便技术人员理解。
传统的钢轨焊缝中频正火加热的方法如图1所示，中间部分为待加热的钢轨断面，四周为电感应加热线圈1，对于加热钢轨这样的复杂断面，要保证各部分加热温度的均匀性具有很大的难度；轨脚5部分属于薄件，又处于钢轨的边缘部位，受感应加热机里温度和表面散热条件的影响，加热温度很难达到一个较高的数值，为了同加热变压器进行连接，感应线圈的抽头位置正好设在了轨脚5边角的地方，此处线圈结构出现了中断，由中频电感应加热原理得知，电流方向和磁场强度均会因此而改变，在接口的地方磁场强度最弱，钢轨发热效率同其它部位相比还要低，而轨底三角区4所含材料则相对较多，通过线圈感应到的磁力线较多，所能够产生的热量也较大，同时，轨底三角区4处于轨腰3及两侧轨脚5之间，保温和热量传导效果良好，属于典型的热量积聚区域，加热的温度一般较高。
对于以上存在的问题，本发明人采用了中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法，如图2所示，首先，固定电感应加热线圈1，其中，电感应加热线圈1的抽头6从内侧轨脚处改到了轨底中部，设置在轨底中部正对轨底三角区4中心的下方位置；由于抽头6处的磁场强度相对较弱，使轨底三角区4的加热温度得到了的有效抑制，对于防止加热温度过高的问题起到了明显的作用；同时，也使得两侧轨脚5加热温度上升，消除了轨脚加热过程中存在的薄弱点，两侧加热温度相差大的问题也得到了彻底解决；电感应加热线圈1的抽头6一端连接电感应加热线圈1轨底中部，另外一端连接变压器7；最后，将待加热的钢轨断面材料放入电感应加热线圈1中部，启动加热，直至钢轨焊接完成。
表1：传统的钢轨焊缝中频正火加热的方法和本方法对钢轨断面的加热效果对比：
经过实际测量：当轨头2温度达到920℃时，远离抽头一侧的轨脚温度为760℃，靠近抽头一侧的轨脚仅为700℃左右，即便是在采用了较为先进的双中频加热技术的情况下，远离抽头一侧的轨脚温度可以提升到860℃左右，靠近抽头一侧的轨脚温度仍然只能达到760℃左右，且轨底三角区4的温度同时也会出现大幅提升，最高温度可以达到1020℃。
由上述数据可知，在传统的加热方法中加热温度分布不均衡的问题非常突出，对于钢焊缝正火工艺要求而言，焊缝加热温度要求在920℃，过低的温度达不到金属的相变温度，焊缝组织无法进行组织转化，而过高的温度则容易造成钢轨组织二次烧损，两者均会使焊缝晶粒粗大，组织软化，对焊接质量造成严重影响。
然而，在采用中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法的情况下，当轨头2温度达到920℃时，两侧轨脚温度均可以达到880℃以上，而轨底三角区的温度则不会超过960℃，焊缝加热的均匀性改善明显，对提高焊缝热处理质量奠定了较好的基础。
作为优选：所述的加热中轨头2的温度控制在900℃-940℃。
作为优选：所述电感应加热线圈1的大小根据钢轨线密度：43kg/m-75 kg/m而变化。
作为优选：所述的加热中采用双中频感应加热正火加热。
本方法还可以用于对于H形、T形、L形薄厚不均匀的异型钢材结构进行加热锻造。
对于H形、T形、L形薄厚不均匀的异型钢材结构进行加热锻造时，将应加热线圈抽头的位置设置在薄件的中下部位。
在本方法中，为了是进一步提高加热效果，还提出一种加热线圈，加热线圈包括电感应加热线圈1和抽头6，抽头6设在电感应加热线圈1对的底部中间位置。
电感应加热线圈1采用了反“S”型抽头过渡结构，将形变控制到最小，使电感应加热线圈1尽可能平滑，以有利于均匀加热。
电感应加热线圈1采用成型压模制作工艺，进一步控制形变，保证了钢轨焊缝正火工艺加热温度控制的均匀性和准确性。
实施例1：中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法包括以下步骤：
首先，固定电感应加热线圈1，其中，电感应加热线圈1将待加热的钢轨断面包裹在中部，电感应加热线圈1的抽头6从内侧轨脚处改到了轨底中部，设置在轨底中部正对轨底三角区4中心的下方位置；电感应加热线圈1的抽头6一端连接电感应加热线圈1轨底中部，另外一端连接变压器7；最后，将待加热的钢轨断面材料放入电感应加热线圈1中部，启动加热，直至钢轨焊接完成。
实施例2：中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法包括以下步骤：
首先，固定电感应加热线圈1，其中，电感应加热线圈1将待加热的钢轨断面包裹在中部，电感应加热线圈1的抽头6从内侧轨脚处改到了轨底中部，设置在轨底中部正对轨底三角区4中心的下方位置；电感应加热线圈1的抽头6一端连接电感应加热线圈1轨底中部，另外一端连接变压器7；最后，将待加热的钢轨断面材料放入电感应加热线圈1中部，启动加热，加热中采用双中频感应加热正火加热，直至钢轨焊接完成。
实施例3：中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法包括以下步骤：
首先，固定电感应加热线圈1，其中，电感应加热线圈1根据线密度为43kg/m的钢轨断面而设计大小，电感应加热线圈1将待加热的钢轨断面包裹在中部，电感应加热线圈1的抽头6从内侧轨脚处改到了轨底中部，设置在轨底中部正对轨底三角区4中心的下方位置；电感应加热线圈1的抽头6一端连接电感应加热线圈1轨底中部，另外一端连接变压器7；最后，将待加热的钢轨断面材料放入电感应加热线圈1中部，启动加热，加热中轨头2的温度控制在900℃，直至钢轨焊接完成。
实施例4：中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法包括以下步骤：
首先，固定电感应加热线圈1，其中，电感应加热线圈1根据线密度为60kg/m的钢轨断面而设计大小，电感应加热线圈1将待加热的钢轨断面包裹在中部，电感应加热线圈1的抽头6从内侧轨脚处改到了轨底中部，设置在轨底中部正对轨底三角区4中心的下方位置；电感应加热线圈1的抽头6一端连接电感应加热线圈1轨底中部，另外一端连接变压器7；最后，将待加热的钢轨断面材料放入电感应加热线圈1中部，启动加热，加热中轨头2的温度控制在920℃，直至钢轨焊接完成。
实施例5：中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法包括以下步骤：
首先，固定电感应加热线圈1，其中，电感应加热线圈1根据线密度为75kg/m的钢轨断面而设计大小，电感应加热线圈1将待加热的钢轨断面包裹在中部，电感应加热线圈1的抽头6从内侧轨脚处改到了轨底中部，设置在轨底中部正对轨底三角区4中心的下方位置；电感应加热线圈1的抽头6一端连接电感应加热线圈1轨底中部，另外一端连接变压器7；最后，将待加热的钢轨断面材料放入电感应加热线圈1中部，启动加热，加热中轨头2的温度控制在940℃，直至钢轨焊接完成。
实施例1-5所述的中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法可以用于对于H形、T形、L形薄厚不均匀的异型钢材结构进行加热锻造，将应加热线圈抽头的位置设置在薄件的中下部位。
本发明解决轨脚温度偏低、两侧轨脚温度不一致、轨底三角区加热温度偏高的问题。同时，保证了钢轨焊缝正火工艺加热温度控制的均匀性和准确性，对于提高钢轨焊缝热质量取到了积极的作用，而且方法还可以推广应用到H形、T形、L形薄厚不均匀的异型钢材结构的锻造中。
本发明通过附图进行说明的，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明专利进行各种变换及等同代替，因此，本发明专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本发明专利权利要求范围内的全部实施方案。
Claims (5)
1.一种中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法，其特征在于，中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法包括以下步骤：首先，固定电感应加热线圈（1)，其中，电感应加热线圈(1)将待加热的钢轨断面包裹在中部，电感应加热线圈(1)的抽头(6)从内侧轨脚处改到了轨底中部，设置在轨底中部正对轨底三角区(4)中心的下方位置；电感应加热线圈（1)的抽头(6)一端连接电感应加热线圈（1)轨底中部，另外一端连接变压器(7)；最后，将待加热的钢轨断面材料放入电感应加热线圈（1)中部，启动加热，直至钢轨焊接完成。
2.根据权利要求1所述的一种中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法，其特征在于，所述的加热：轨头（2）的温度控制在900℃-940℃。
3.根据权利要求1所述的一种中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法，其特征在于，所述的加热中采用双中频感应加热正火加热。
4.根据权利要求1、2或者3任意一项所述的一种中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法，其特征在于，所述电感应加热线圈（1）的大小根据钢轨线密度：43kg/m-75 kg/m而变化。
5.根据权利要求3所述的一种中间抽头式钢轨焊缝中频正火加热的方法，其特征在于，该方法可以用于对于H形、T形、L形薄厚不均匀的异型钢材结构进行加热锻造，将应加热线圈抽头的位置设置在薄件的中下部位。
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