UA109123U - Induction device for heat treatment of welded joints of rail rails - Google Patents
Induction device for heat treatment of welded joints of rail rails Download PDFInfo
- Publication number
- UA109123U UA109123U UAU201601958U UAU201601958U UA109123U UA 109123 U UA109123 U UA 109123U UA U201601958 U UAU201601958 U UA U201601958U UA U201601958 U UAU201601958 U UA U201601958U UA 109123 U UA109123 U UA 109123U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- rail
- heat treatment
- head
- inductors
- neck
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 claims abstract description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 208000015943 Coeliac disease Diseases 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Індукційний пристрій для термічної обробки зварених стиків залізничних рейок містить індуктори, розташовані навпроти один одного з двох сторін рейки. Індуктуючий дріт індукторів повторює форму вигину поверхні рейки зі збільшеними повітряними зазорами над шийкою і пір'ями рейки і містить магнітопроводи з різною товщиною набору пластин, встановлені над поверхнею кочення головки, бічною гранню головки, шийкою і нижньою поверхнею підошви рейки.The induction device for heat treatment of welded joints of rail rails contains inductors located opposite each other on both sides of the rail. The inductor wire inductors repeats the shape of the bending surface of the rail with increased air gaps above the neck and feathers of the rail and contains magnetic conductors with different thickness of the plate set above the rolling surface of the head, the lateral face of the head, the neck and the lower surface of the sole of the rail.
Description
Корисна модель належить до електротермії, зокрема до області термічної обробки металевих виробів способом індукційного нагрівання струмами високої частоти, та може бути використана для термічної обробки зварених стиків залізничних рейок перед загартуванням.The useful model belongs to electrothermia, in particular to the field of heat treatment of metal products by the method of induction heating with high frequency currents, and can be used for heat treatment of welded joints of railway rails before hardening.
Відомо, що метал звареного з'єднання рейок після зварювання має грубозернисту структуру та більш низькі показники механічних властивостей, у порівнянні з основним металом. Для усунення структурної зональної неоднорідності, підвищення пластичності, в'язкості та зниження схильності до руйнувань металу звареного з'єднання застосовується термічна обробка.It is known that the metal of the welded joint of the rails after welding has a coarse-grained structure and lower mechanical properties compared to the base metal. Heat treatment is used to eliminate structural zonal inhomogeneity, increase plasticity, viscosity, and reduce the tendency to fracture of the metal of the welded joint.
Термічна обробка зварених стиків залізничних рейок полягає в нагріванні зони звареного стику до температури термічної обробки з наступним загартуванням головки рейки шляхом примусового охолодження гартівним середовищем. Ширина зони термічного впливу після термічної обробки повинна перевищувати ширину зони термічного впливу після зварювання.Heat treatment of welded joints of railway rails consists in heating the zone of the welded joint to the heat treatment temperature, followed by hardening of the rail head by forced cooling with a quenching medium. The width of the heat-affected zone after heat treatment should exceed the width of the heat-affected zone after welding.
При проведенні термічної обробки зварених стиків рейок особливі вимоги пред'являються до індукторів індукційного пристрою. Їхня конструкція повинна враховувати складну форму перерізу рейки, розходження мас металу головки, шийки та підошви рейки, а так само забезпечити рівномірне нагрівання всього перерізу рейки в зоні звареного стику.During heat treatment of welded rail joints, special requirements are imposed on the inductors of the induction device. Their design should take into account the complex shape of the rail cross-section, the difference in the metal masses of the head, neck and sole of the rail, as well as ensure uniform heating of the entire rail cross-section in the zone of the welded joint.
На сучасному рівні розвитку техніки відомий пристрій для нагрівання під термічну обробку, що містить каркас з газополум'яними пальниками, колектор для підведення палива (див. авторське свідотство СРСР Мо1054432, кл. С2109/50, 1989 р.). Однак, зазначений пристрій забезпечує низьку якість термічної обробки, внаслідок окислення поверхні звареного з'єднання.At the current level of technical development, a device for heating for heat treatment is known, which contains a frame with gas flame burners, a collector for supplying fuel (see copyright certificate of the USSR Mo1054432, class C2109/50, 1989). However, the specified device provides low quality heat treatment due to oxidation of the surface of the welded joint.
Крім цього, необхідно перевозити запаси палива та колектори для забезпечення роботи пальників.In addition, it is necessary to transport fuel stocks and collectors to ensure the operation of the burners.
Відомий спосіб термічної обробки острякових і рамних рейок і пристрій для його здійснення (патент РФ 2135607, опубл. 27.08.1999 р.), у якому одночасно з загартуванням головки острякової рейки виконують загартування площини її підошви. Індуктори гартівних блоків розташовані навпроти один одного і виконують одночасне нагрівання робочих поверхонь кочення головки у високочастотному електромагнітному полі. Індуктори виконані за формою поверхні кочення рейок. Однак цей спосіб спрямований на досягнення оптимального температурного поля в головці та підошві рейки і не враховує розподіл температурного поля в шийці рейки. У випадку великого перепаду температури між головкою та шийкою рейки не досягається необхідна стійкість ударним навантаженням.There is a known method of heat treatment of sprue and frame rails and a device for its implementation (RF patent 2135607, publ. 08.27.1999), in which simultaneously with hardening of the head of the sprue rail, the plane of its sole is hardened. The inductors of the quenching blocks are located opposite each other and perform simultaneous heating of the working surfaces of the rolling head in a high-frequency electromagnetic field. Inductors are made according to the shape of the rolling surface of the rails. However, this method is aimed at achieving the optimal temperature field in the head and sole of the rail and does not take into account the distribution of the temperature field in the neck of the rail. In the case of a large temperature difference between the head and the neck of the rail, the required shock load resistance is not achieved.
Відома установка типу ИТТ5-250/2,4П для термічної обробки зварених стиків рейок у польових умовах (див. корисну модель КИ 23078), що передбачає індукційне нагрівання всього перерізу рейки в зоні звареного стику, й установка УИН-001 термічної обробки зварених стиків рейок (див. пер:/роЇеу.паматодеї.ги Ме57752), у якій термообробний модуль складається з двох індукторів, з'єднаних в послідовний ланцюг. Однак, час локального нагрівання зварених стиків рейок до температури термічної обробки складає 240 с зі зварювального нагрівання, що перевищує вимоги технологічного процесу виробництва рейкових батогів в умовах рейкозварювальних підприємств. Багато в чому це обумовлено конструкцією індукторів термообробного модуля.The ITT5-250/2.4P type installation for heat treatment of welded rail joints in the field (see useful model KI 23078), which provides for induction heating of the entire rail section in the welded joint area, and the UYN-001 heat treatment of welded rail joints installation are known (see per:/roYeu.pamatodei.hy Me57752), in which the heat treatment module consists of two inductors connected in a series circuit. However, the time of local heating of welded rail joints to the temperature of heat treatment is 240 s from welding heating, which exceeds the requirements of the technological process of the production of rail whips in the conditions of rail welding enterprises. In many ways, this is due to the design of the inductors of the heat treatment module.
Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, є індукційний пристрій для нагрівання стиків залізничних рейок (патент РФ 2200764, опубл. 20.03.2003 р.), у якому індуктор виконаний у вигляді двох плоских прямокутних спіралевих обмоток, розташованих навпроти одна одної з двох сторін рейки. Прямі та зворотні провідники обмоток розділені рухливими магнітопроводами, що вільно переміщаються щодо обмоток перпендикулярно бічним поверхням рейки. Обмотки підключені до джерела живлення так, щоб забезпечити протікання струмів в одному напрямку в частинах обмоток, що прилягають до головки рейки. Обмотки разом з відповідними магнітопроводами можуть бути розміщені на двох частинах каркаса з тепло- і електроїзолюючого матеріалу, об'єднаних між собою пристроєм, що забезпечує їхнє взаємне пересування відносно одна одної, у напрямку, перпендикулярному до подовжньої осі рейки. Крім цього, обмотки можуть бути вигнуті за формою головки та верхньої частини підошви з відповідних сторін рейки. Однак, пристрій не робить цілеспрямованого впливу на необхідний розподіл температурного поля в нижній частині підошви рейки. При недостатньому нагріванні підошви погіршується прямолінійність зварених стиків після повного охолодження рейки.The closest to the claimed useful model is an induction device for heating the joints of railway rails (RF patent 2200764, published on March 20, 2003), in which the inductor is made in the form of two flat rectangular spiral windings located opposite each other on two sides rails The forward and return conductors of the windings are separated by movable magnetic conductors that move freely relative to the windings perpendicular to the side surfaces of the rail. The windings are connected to the power source so that currents flow in one direction in the parts of the windings adjacent to the rail head. The windings together with the corresponding magnetic conductors can be placed on two parts of the frame made of thermally and electrically insulating material, connected to each other by a device that ensures their mutual movement relative to each other, in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the rail. In addition, the windings can be bent according to the shape of the head and the upper part of the sole on the corresponding sides of the rail. However, the device does not have a targeted effect on the necessary distribution of the temperature field in the lower part of the sole of the rail. If the sole is not heated enough, the straightness of the welded joints deteriorates after the rail has completely cooled.
В основу корисної моделі поставлена задача створення конструкції індукторів індукційного пристрою для забезпечення рівномірного нагрівання перерізу рейки в зоні звареного стику і зменшення часу нагрівання зварених стиків рейок до температури термічної обробки.The basis of the useful model is the task of creating the design of the inductors of the induction device to ensure uniform heating of the rail section in the welded joint zone and reducing the heating time of the welded rail joints to the heat treatment temperature.
Поставлена задача корисної моделі вирішується завдяки тому, що в індукційному пристрої для термічної обробки зварених стиків залізничних рейок, що має індуктори, розташовані навпроти один одного з двох сторін рейки, згідно з корисною моделлю, індуктуючий дріт бо індукторів повторює форму вигину поверхні рейки зі збільшеними повітряними зазорами над шийкою та пірями рейки і містить магнітопроводи з різною товщиною набору пластин, встановлені над поверхнею катання головки, бічною гранню головки, шийкою і нижньою поверхнею підошви рейки.The task of the useful model is solved due to the fact that in the induction device for heat treatment of welded joints of railway rails, which has inductors located opposite each other on two sides of the rail, according to the useful model, the inducing wire of the inductors repeats the shape of the curvature of the rail surface with increased air gaps above the neck and feathers of the rail and contains magnetic conductors with different thicknesses of a set of plates, installed over the rolling surface of the head, the side face of the head, the neck and the lower surface of the sole of the rail.
Зазначена форма індуктуючого дроту індуктора поліпшує магнітний зв'язок системи індуктор-деталь і підвищує ККД індуктора. Різна величина повітряного зазору між індуктуючим дротом і поверхнею рейки, а так само цілеспрямоване розташування магнітопроводів впливає на розподіл переданої в зварений стик потужності по ділянках нагрівання. Збільшується частина потужності, що передасться в головку і підошву, у порівнянні із шийкою і зменшується в пір'я рейки, запобігаючи їхньому перегріву.The specified shape of the inductor wire of the inductor improves the magnetic connection of the inductor-part system and increases the efficiency of the inductor. The different size of the air gap between the inductive wire and the surface of the rail, as well as the targeted location of the magnetic conductors, affects the distribution of the power transferred to the welded joint in the heating areas. The part of the power transmitted to the head and sole increases compared to the neck and decreases to the feathers of the rail, preventing their overheating.
Крім цього, розподіл індуктуючого дроту індукторів на два паралельних провідники з встановленими над ними загальними магнітопроводами, вирівнює розподіл температурного поля по ширині зони термічного впливу рейки. Застосування зазначених фактів сприяє вирівнюванню температурного поля по перерізу рейки.In addition, the distribution of the induction wire of the inductors into two parallel conductors with common magnetic conductors installed above them, equalizes the distribution of the temperature field across the width of the rail's thermal exposure zone. The application of these facts contributes to the equalization of the temperature field along the cross-section of the rail.
На наведеному кресленні представлена конструкція індукційного пристрою, що заявляється.The following drawing shows the design of the claimed induction device.
Індуктори 1 і 2, розташовані навпроти один одного з двох сторін рейки 3. Шини 4, що підводять струм до індукторів, підключені до джерела живлення струмами високої частоти. Індуктуючі дроти 5 індукторів, що складаються з двох паралельних провідників, повторюють форму вигину поверхні головки 6, шийки 7 і підошви 8 рейки. Повітряні зазори А над шийкою і Б над пір'ями 9 рейки збільшені, у порівнянні з повітряним зазором В над головкою і підошвою рейки.Inductors 1 and 2 are located opposite each other on both sides of rail 3. Buses 4, which supply current to the inductors, are connected to the power source with high-frequency currents. The inducing wires 5 of the inductors, consisting of two parallel conductors, repeat the shape of the curvature of the surface of the head 6, the neck 7 and the sole 8 of the rail. The air gaps A above the neck and B above the feathers 9 of the rail are increased, compared to the air gap B above the head and sole of the rail.
Магнітопроводи 10, з різною товщиною набору пластин, розміщені над поверхнею катання 11 головки, бічними гранями 12 головки, шийкою і нижньою поверхнею 13 підошви рейки.Magnetic wires 10, with different thicknesses of a set of plates, are placed above the rolling surface 11 of the head, the side faces 12 of the head, the neck and the lower surface 13 of the sole of the rail.
Пристрій працює таким чином. Перед початком термічної обробки звареного стику індуктори 1 ї 2 підводять до рейки 3. Високочастотний струм в індуктуючих дротах 5 викликає появу індуктованого струму в зоні звареного стику рейки, в результаті чого стик нагрівається. В конструкції індукторів використані властивості магнітопроводів по різкому підвищенню концентрації індуктованого струму під індуктуючим дротом і вплив повітряного зазору на опір магнітного потоку індуктора. Сполучення цих факторів дозволяє змінювати розподіл переданої в зварений стик потужності. Розташування магнітопроводів 10 над поверхнею кочення 11 головки, бічними гранями 12 головки та нижньою поверхнею 13 підошви, призводить доThe device works like this. Before starting the heat treatment of the welded joint, inductors 1 and 2 are brought to the rail 3. The high-frequency current in the inductive wires 5 causes the appearance of an induced current in the zone of the welded joint of the rail, as a result of which the joint is heated. In the design of the inductors, the properties of magnetic conductors are used for a sharp increase in the concentration of the induced current under the inductor wire and the effect of the air gap on the resistance of the magnetic flux of the inductor. The combination of these factors makes it possible to change the distribution of the power transferred to the welded joint. The location of the magnetic conductors 10 above the rolling surface 11 of the head, the side faces 12 of the head and the lower surface 13 of the sole leads to
Зо переважного розподілу переданої потужності в головку і підошву рейки. Цьому сприяє збільшення повітряного зазору А в області шийки, у порівнянні з зазором В в області головки і підошви рейки. Тим самим враховується різниця маси металу елементів рейки, коли маса головки чи підошви більше, ніж шийки. Крім цього, розташування магнітопроводів 10 над поверхнею катання 11 головки сприяє вирівнюванню температурного поля по ширині поверхні катання. Збільшення повітряного зазору Б в області пір'їв рейки перешкоджає їх перегріву, який може бути викликаний кільцевим ефектом при індукційному нагріванні. Розподіл індуктуючих дротів 5 індукторів на два паралельних провідники дозволяє розподілити поверхневу щільність струму по ширині зони термічного впливу й уникнути серповидної форми шару, що нагрівається.From the preferential distribution of the transmitted power in the head and sole of the rail. This is facilitated by an increase in the air gap A in the neck area, compared to the air gap B in the area of the head and sole of the rail. Thus, the difference in the metal mass of the rail elements is taken into account, when the mass of the head or sole is greater than the neck. In addition, the location of the magnetic conductors 10 above the rolling surface 11 of the head contributes to the equalization of the temperature field across the width of the rolling surface. Increasing the air gap B in the area of the rail feathers prevents their overheating, which can be caused by the ring effect during induction heating. The distribution of inductive wires of 5 inductors into two parallel conductors allows you to distribute the surface current density across the width of the thermally affected zone and avoid the sickle shape of the heated layer.
Характерною позитивною рисою запропонованої конструкції індукційного пристрою є рівномірне нагрівання перерізу рейки. При термічній обробці звареного стику рейки типу Рб5 до температури 900 "С різниця температури між поверхнею кочення і точкою на осі симетрії рейки, на глибині 20 мм від поверхні кочення та між нижньою поверхнею підошви і точкою на осі симетрії рейки, на глибині 20 мм від нижньої поверхні підошви, не перевищує 30 "С. Ширина зони термічного впливу після термічної обробки досягає 55 мм.A characteristic positive feature of the proposed design of the induction device is the uniform heating of the cross-section of the rail. During the heat treatment of the welded joint of the Pb5 rail to a temperature of 900 "С, the temperature difference between the rolling surface and the point on the axis of symmetry of the rail, at a depth of 20 mm from the rolling surface and between the lower surface of the sole and the point on the axis of symmetry of the rail, at a depth of 20 mm from the lower surface of the sole, does not exceed 30 "С. The width of the heat-affected zone after heat treatment reaches 55 mm.
Економічний ефект від корисної моделі досягається за рахунок підвищення продуктивності індукційного пристрою. Час нагрівання до температури термічної обробки скоротився до 140 с від цехової температури, в порівнянні з часом 240 с зі зварювального нагрівання, який має сучасне обладнання для термічної обробки зварених стиків рейок.The economic effect of a useful model is achieved by increasing the productivity of the induction device. The time of heating to the heat treatment temperature has been reduced to 140 s from the shop temperature, compared to the time of 240 s from welding heating, which has modern equipment for heat treatment of welded rail joints.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201601958U UA109123U (en) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Induction device for heat treatment of welded joints of rail rails |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201601958U UA109123U (en) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Induction device for heat treatment of welded joints of rail rails |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA109123U true UA109123U (en) | 2016-08-10 |
Family
ID=56707419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201601958U UA109123U (en) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Induction device for heat treatment of welded joints of rail rails |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA109123U (en) |
-
2016
- 2016-02-29 UA UAU201601958U patent/UA109123U/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108220549A (en) | A kind of rail welding head Frequency Induction Heating coil | |
| JP2016009590A (en) | Heating method and heating device, and method of fabricating press molding | |
| TW201622477A (en) | Induction heating apparatus for metal strip | |
| JP5549791B1 (en) | High frequency induction heating device, processing device | |
| CN102601502B (en) | Re-nanocrystallization welding device for nanometer bainite steel and method | |
| CA2670142A1 (en) | Method and apparatus for the heat treatment of welds | |
| CN104775021A (en) | Carbon steel sheet continuous annealing production line rapid heating method and apparatus | |
| JP7537069B2 (en) | Manufacturing method for all-steel card clothing | |
| JP2014101534A (en) | Post-heat-treatment device | |
| UA109123U (en) | Induction device for heat treatment of welded joints of rail rails | |
| CN103074470A (en) | Surface quenching sensor of small-diameter internal spline | |
| JP6173873B2 (en) | Steel plate heating method | |
| CN106793226A (en) | A kind of strip continuous casting and rolling induction heating apparatus | |
| UA149152U (en) | INDUCTION DEVICE FOR HEAT TREATMENT OF WELDED JOINTS OF TRAM RAILS | |
| UA116086U (en) | INDUCTION DEVICE FOR HEAT TREATMENT OF WELDED JOINTS OF RAILWAY RAILS | |
| CN203513748U (en) | Chain wheel full-tooth intermediate-frequency quenching inductor | |
| KR20170030394A (en) | Induction heating device of blank | |
| CN202865280U (en) | Multi-section vacuum oil quenching furnace | |
| CN203128621U (en) | Inner hole quenching sensor | |
| KR101456216B1 (en) | Bed-Coil Device For A Heat Treatment With High Frequency. | |
| RU2418077C1 (en) | Procedure for thermal treatment of rails | |
| CN202206290U (en) | Copper bar of IGBT (insulated gate bipolar transistor) intermediate frequency power supply | |
| CN209322934U (en) | A kind of cuboid guide rail four sides heating quenching inductor | |
| CN106319173A (en) | U-shaped groove surface quenching inductor | |
| US20220112568A1 (en) | Method for producing a steel blank and temperature-adjusting station |