CN108220549A - 一种钢轨焊接头中频感应加热线圈 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，包括第一有效线圈和第二有效线圈；所述第一有效线圈和所述第二有效线圈围成一个垂直截面的形状为“凸”字形的闭环线圈，所述第一有效线圈的顶部连接第一汇流排，所述第二有效线圈的顶部连接第二汇流排，所述第一汇流排的顶部和所述第二汇流排的顶部对应通过一块顶部电极板外接变压器，使所述第一汇流排，所述第一有效线圈，所述第二有效线圈、所述第二汇流排和所述变压器之间形成闭环回路。其技术效果是：其在对钢轨焊接头进行中频感应加热过程中，对钢轨焊接头进行包围加热，使得钢轨焊后对于钢轨焊接头的热处理符合标准要求，有利于实现钢轨焊接头的正火处理，提高钢轨焊接头的金属组织性能。
Description
技术领域
本发明涉及金属热处理领域的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈。
背景技术
目前铁路钢轨的连接主要采用闪光焊接技术，由于焊口的温度很高(超过熔点)，致使两边钢轨晶粒过分长大，严重影响钢轨焊接处的力学性能。通过正火处理可以有效地改善钢轨焊接头两边晶粒度，提高钢轨的力学性能。现在钢轨正火主要采用两种加热方式，分别是中频感应加热和火焰加热。与火焰加热方式相比，中频感应加热具有加热速度快、加热温度可以测量、可以实现自动控制、保证正火质量等优点。目前使用的中频感应线圈主要是仿形为主，即在形状上严格模拟钢轨的形状，各位置由于钢轨的垂直距离相同或接近。而钢轨各个部位的形状尺寸差异很大，仿形的感应器很难实现均匀加热；另外传统仿形的感应加热线圈拆卸困难，在企业内固定焊中可以使用，而在野外的钢轨铺设现场，要经常对感应加热线圈进行拆卸、移动，应用传统的感应加热线圈，延长了拆卸时间，降低了工作效率。因此，需要研发一种形状简单、加热均匀、拆卸方便的感应加热线圈。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，使用其对钢轨焊接头表面进行加热，可以保证钢轨焊接头底面和顶面的最大温差在100℃以内。
实现上述目的的一种技术方案是：一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，包括第一有效线圈和第二有效线圈；
所述第一有效线圈和所述第二有效线圈围成一个垂直截面的形状为“凸”字形的闭环线圈，所述第一有效线圈的顶部连接第一汇流排，所述第二有效线圈的顶部连接第二汇流排，所述第一汇流排的顶部和所述第二汇流排的顶部对应通过一块顶部电极板外接变压器，使所述第一汇流排，所述第一有效线圈，所述第二有效线圈、所述第二汇流排和所述变压器之间形成闭环回路。
进一步的，：所述第一汇流排和所述第二汇流排之间设有绝缘垫，且所述第一汇流排和所述第二汇流排之间通过绝缘螺栓固定。
进一步的，所述第一汇流排的底部与所述第一有效线圈的顶部之间焊接固定或所述第一汇流排与所述第一有效线圈一体成型。
再进一步的，所述第一汇流排与所述第一有效线圈的外表面焊接有对所述第一汇流排与所述第一有效线圈一体冷却的第一冷却水管。
进一步的，所述第二有效线圈分为连为一体的纵向线圈和水平线圈，所述纵向线圈的顶部和所述第二汇流排的底部均焊接水平的中部电极板，两块所述中部电极板之间通过螺栓固定。
再进一步的，所述第一有效线圈的底部焊接水平的底部电极板，所述底部电极板与所述水平线圈远离所述纵向线圈一端的顶面之间通过螺栓固定。
更进一步的，两块所述中部电极板和所述底部电极板上均设有与所述螺栓位置对应的U形螺栓槽，所述底部电极板上的U形螺栓槽开口方向相同，两块所述中部电极板上的U形螺栓槽开口方向均相同。
更进一步的，所述第二汇流排的外表面焊接有对所述第二汇流排进行冷却的第二冷却水管，所述第二有效线圈的外表面焊接有对所述第二有效线圈进行冷却的底部冷却水管。
进一步的，所述顶部电极板上设有对所述顶部电极板进行冷却的，垂直的顶部冷却水管。
进一步的，所述第一有效线圈、所述第二有效线圈、所述第一汇流排、所述第二汇流排和所述顶部电极板均由紫铜板制成。
采用了本发明的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈的技术方案，包括第一有效线圈和第二有效线圈；所述第一有效线圈和所述第二有效线圈围成一个垂直截面的形状为“凸”字形的闭环线圈，所述第一有效线圈的顶部连接第一汇流排，所述第二有效线圈的顶部连接第二汇流排，所述第一汇流排的顶部和所述第二汇流排的顶部对应通过一块顶部电极板外接变压器，使所述第一汇流排，所述第一有效线圈，所述第二有效线圈、所述第二汇流排和所述变压器之间形成闭环回路。其技术效果是：其在对钢轨焊接头表面进行中频感应加热过程中，可实现钢轨焊接头各部位温度按一定关系升高，当钢轨焊接头顶面温度达到900℃，钢轨焊接头底面温度在800～850℃之间，满足焊后钢轨对于焊接头表面进行热处理的标准要求，有利于实现钢轨焊接头的正火处理，提高钢轨焊接头的金属组织性能。
附图说明
图1为本发明的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈的主视图。
图2为本发明的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈的左视图。
图3为本发明的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈中第二有效线圈的主视图。
图4为本发明的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈中第二有效线圈的右视图。
图5为本发明的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈中第二有效线圈的水平线圈远离纵向线圈一端的俯视图。
图6为本发明的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈中底部电极板的俯视图。
图7为图4的A-A向剖视图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
本发明的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈,包括第一有效线圈11、第二有效线圈12、顶部电极板131、中部电极板132、底部电极板133、第一汇流排141、第二汇流排142和绝缘垫143。第二有效线圈12分为连为一体的纵向线圈121和水平线圈122。
第一汇流排141垂直于钢轨所在的路基设置，第一汇流排141的顶部通过一块顶部电极板131外接变压器，第一汇流排141的底部通过焊接，连接第一有效线圈11的顶部。第一汇流排141也可与第一有效线圈11一体成型。
第二汇流排142与第一汇流排141平行设置，第二汇流排142的顶部通过一块顶部电极板131外接变压器。第二汇流排142的底部焊接有中部电极板132。第二汇流排142底部的高度高于第一汇流排141底部的高度。
第二有效线圈12的纵向线圈121的顶部焊接中部电极板132，两块中部电极板132之间通过螺栓固定，从而使第二汇流排142与第二有效线圈12固定。两块中部电极板132上均设有与所述螺栓位置对应的水平的U形螺栓槽，两块中部电极板132上的U形螺栓槽开口方向均相同，便于安装和拆卸，便于野外使用。螺栓采用304不锈钢。
第一有效线圈11的底部焊接底部电极板133，第二有效线圈12的水平线圈122远离纵向线圈121一端的顶面与底部电极板133之间通过螺栓固定，从而使第一有效线圈11与第二有效线圈12固定。底部电极板133和水平线圈122远离纵向线圈121一端的顶面均设有与所述螺栓位置对应的水平的U形螺栓槽，底部电极板133上的U形螺栓槽和水平线圈122远离纵向线圈121一端的顶面上的U形螺栓槽的开口方向均相同，便于安装和拆卸，便于野外使用。螺栓采用304不锈钢。
由此，第一有效线圈11和第二有效线圈12围成一个垂直截面形状为“凸”字形的闭环线圈。垂直截面为垂直于铺设钢轨的路基的截面。
其中顶部电极板131由8～10mm厚紫铜板加工而成，其作用主要是将本发明的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈固定在变压器上，并使变压器与本发明的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈形成闭环回路，变压器向本发明一种钢轨焊接头中频感应加热线圈传导中频电流，其具体尺寸取决于变压器输出端电极的尺寸。
第一汇流排141和第二汇流排142均由5～8mm厚紫铜板制成，宽度为45～50mm。第一汇流排141和第二汇流排142之间设置绝缘垫143，并通过四个绝缘螺栓固定在一起，固定时保证第一汇流排141和第二汇流排142无法接触导电。绝缘垫143能够承受300℃不变形燃烧。
第一有效线圈11和第二有效线圈12也采用5～8mm厚紫铜板制成紫铜板制成。
第一汇流排141和第一有效线圈11的外表面焊接有对第一汇流排141和第一有效线圈11进行一体冷却的第一冷却水管151，即第一冷却水管151在第一汇流排141和第一有效线圈11的外表面从第一汇流排141的顶部延伸到第一有效线圈11的底部，第一冷却水管151的数量为两根。
第二汇流排142的外表面焊接有对第二汇流排142进行冷却的第二冷却水管152，即第二冷却水管152在第二汇流排142的外表面从第二汇流排142的顶部延伸到第二汇流排142的底部，第二冷却水管152的数量为两根。
第二有效线圈12的外表面焊接有对第二有效线圈12进行冷却的底部冷却水管153，即底部冷却水管153在第二有效线圈12的外表面从纵向线圈121的顶部延伸到水平线圈122远离纵向线圈121的一端，底部冷却水管153的数量为两根。
顶部电极板131上设有垂直的，从顶部电极板131的顶部延伸到顶部电极板131底部的顶部冷却水管154，每块顶部电极板131上的顶部冷却水管154的数量均为一根。
第一有效线圈11与第二有效线圈12围成的闭环线圈的尺寸如表1所示：
本发明的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，采用由第一有效线圈11和第二有效线圈12围成的垂直截面的形状为“凸”字形的闭环线圈，形状简单，整体采用铜板压型后焊接水管的方案，加工时工艺简单，易于批量生产。其在对钢轨焊接头进行中频感应加热过程中，可实现钢轨焊接头各部位的温度同时提高，当钢轨3的焊接头顶面温度达到900℃，钢轨3的焊接头底面温度在800～850℃之间，满足钢轨焊接后对钢轨焊接头表面进行热处理的标准要求，有利于实现钢轨焊接头的正火处理，提高钢轨焊接头的力学性能。垂直截面形状为“凸”字形的闭环线圈结构具有普适性，通过调节闭环线圈与钢轨3之间的第一间隙的宽度a、第二间隙的宽度b和第三间隙的宽度c，可使其应用于50kg、60kg、75kg规格钢轨的正火处理。L2为第一汇流排141和第一有效线圈11的总高度，L2为第一有效线圈11和第二有效线圈12与正火变压器之间的水平距离。d为第一汇流排141、第一有效线圈11、第二汇流排142或第二有效线圈12的宽度。
表1：第一有效线圈与第二有效线圈围成的闭环线圈的尺寸
将本发明的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈安装在移动式中频正火系统的变压器上，第一有效线圈11、第一汇流排141置于钢轨3的左侧，第二有效线圈12固定在钢轨3的右侧和底部，并与第二汇流排142以及第一有效线圈11固定，然后向由第一有效线圈11和第二有效线圈12围成的闭环线圈中通入频率3.4kHz中频电流，变压器的电源输出功率35kW。加热5min后钢轨3的焊接头顶面的温度达到900℃，钢轨3的焊接头底面的温度达到850℃，空冷后对钢轨3的焊接头落锤试验2次未断，达到相关标准要求。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (10)
1.一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，包括第一有效线圈和第二有效线圈，其特征在于：所述第一有效线圈和所述第二有效线圈围成一个垂直截面的形状为“凸”字形的闭环线圈，所述第一有效线圈的顶部连接第一汇流排，所述第二有效线圈的顶部连接第二汇流排，所述第一汇流排的顶部和所述第二汇流排的顶部对应通过一块顶部电极板外接变压器，使所述第一汇流排，所述第一有效线圈，所述第二有效线圈、所述第二汇流排和所述变压器之间形成闭环回路。
2.根据权利要求1所述的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，其特征在于：所述第一汇流排和所述第二汇流排之间设有绝缘垫，且所述第一汇流排和所述第二汇流排之间通过绝缘螺栓固定。
3.根据权利要求1所述的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，其特征在于：所述第一汇流排的底部与所述第一有效线圈的顶部之间焊接固定或所述第一汇流排与所述第一有效线圈一体成型。
4.根据权利要求3所述的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，其特征在于：所述第一汇流排与所述第一有效线圈的外表面焊接有对所述第一汇流排与所述第一有效线圈一体冷却的第一冷却水管。
5.根据权利要求1所述的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，其特征在于：所述第二有效线圈分为连为一体的纵向线圈和水平线圈，所述纵向线圈的顶部和所述第二汇流排的底部均焊接水平的中部电极板，两块所述中部电极板之间通过螺栓固定。
6.根据权利要求5所述的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，其特征在于：所述第一有效线圈的底部焊接水平的底部电极板，所述底部电极板与所述水平线圈远离所述纵向线圈一端的顶面之间通过螺栓固定。
7.根据权利要求6所述的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，其特征在于：两块所述中部电极板和所述底部电极板上均设有与所述螺栓位置对应的U形螺栓槽，所述底部电极板上的U形螺栓槽开口方向相同，两块所述中部电极板上的U形螺栓槽开口方向均相同。
8.根据权利要求5所述的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，其特征在于：所述第二汇流排的外表面焊接有对所述第二汇流排进行冷却的第二冷却水管，所述第二有效线圈的外表面焊接有对所述第二有效线圈进行冷却的底部冷却水管。
9.根据权利要求1所述的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，其特征在于：所述顶部电极板上设有对所述顶部电极板进行冷却的，垂直的顶部冷却水管。
10.根据权利要求1所述的一种钢轨焊接头中频感应加热线圈，其特征在于：所述第一有效线圈、所述第二有效线圈、所述第一汇流排、所述第二汇流排和所述顶部电极板均由紫铜板制成。
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