專利名稱：便攜式鋼軌焊接接頭中高頻電感應加熱正火裝置的制作方法
技術領域：
便攜式鋼軌焊接接頭中高頻電感應加熱正火裝置本發(fā)明涉及軌道鋼軌接觸焊正火加熱施工技術領域，具體是一種便攜式鋼軌焊接接頭中高頻電感應加熱正火裝置和方法。隨著城市建設的不斷發(fā)展，軌道交通做為低碳、環(huán)保、便捷、平穩(wěn)、運量大、成本底的交通工具越來越受到大、中城市建設者的親睞和老百姓出行的歡迎，也是一個現(xiàn)代化城市發(fā)展、人們生活水平提高的一個標志性的惠民設施和亮麗的風景線。而軌道交通中軌道的質量起著關鍵的作用，為了人們乘坐的更加舒適，同時為了減少鋼軌與鋼軌之間的連接磨損和接頭病害，接頭焊接成為無縫鋼軌接頭的主體，在鋼軌接頭焊接施工工藝中，“正火” 做為接頭焊接后改善接頭性能、消除內在應力、增加接頭使用壽命等方面是非常關鍵的工序。目前國內鐵路和城市軌道交通鋼軌焊接接頭正火主要為中頻正火、明火正火(氧氣-乙炔火焰正火)，其性能如圖4所示。固定場所用中頻正火廣泛應用，設備處于固定狀態(tài)，正火線圈為硬線圈。現(xiàn)場用中頻感應開合式硬線圈正火也有應用，但是開合式在頻繁的安裝、拆卸、電流傳導等方面存在一定安全風險，且占用時間長、工效低。鋼軌焊接接頭現(xiàn)場(可移動式)正火一直采用氧氣、乙炔明火火焰加熱(明火正火)的方式。氧氣、乙炔兩種氣體無論運輸還是現(xiàn)場使用，都存在許多安全、質量和環(huán)境隱患。由于鋼軌斷面變化大且復雜、加熱溫度要求整個斷面均勻升溫，且加熱時間要求短，要想滿足以上要求就需要火焰發(fā)生器火控變化和供氣量滿足鋼軌斷面的要求，故對氣體質量、氣體壓力要求非常高，并且用氣量也非常大。瓶內剩余氣體低于一定壓力后就無法繼續(xù)使用，造成嚴重浪費，加大了成本。在露天施工時受風等影響加熱溫度難以控制，且不均勻， 影響正火質量、接頭質量；在地鐵隧道內施工，由于隧道空間狹窄、空氣流通不足，施工不但不安全而且廢氣不能及時排除，很利于操作人員健康。受市場上利用中頻電對管件等材料加熱、焊接和冶金上小量冶煉金屬的方法的啟發(fā)，經過反復的試驗和實驗，采用中高頻振蕩電流配以特制的軟線圈對鋼軌焊接接頭進行感應加熱的方式就很好地解決了以上的問題，甚至對其他各種工件也可進行加熱、校正等工作。本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種特制的低電感熱耗散軟線圈、采用中高頻振蕩電流，對鋼軌焊接接頭進行感應加熱的正火裝置。為實現(xiàn)上述目的，設計一種便攜式鋼軌焊接接頭中高頻電感應加熱正火裝置，包括變壓器、冷水機8、加熱線圈4、石棉5、固定板2、固定桿3，其特征在于待加熱鋼軌6焊接接頭外部設有石棉5，石棉5外部設有加熱線圈4，所述變壓器7a逆變輸出端通過導線連接加熱線圈4，所述的變壓器7b逆變輸出端通過導線連接變壓器7a逆變輸入端，所述的變壓器7b連接電源裝置，所述的冷水機8冷凍水出口端通過水管連接變壓器7a和變壓器7b進水口端，變壓器7a和變壓器7b出水口端通過水管連接冷水機8冷凍水進口端，所述的冷水機8排水口端通過水管連接加熱線圈4進水端，加熱線圈4排水端通過水管連接冷水機8 感應線圈進水專用端，如附圖1、2所示。所述的待加熱鋼軌6焊接接頭軌底11兩側、軌腰10兩側、軌頭9兩側及鋼軌6頂部分別設有固定桿3，固定桿3左右兩端設有固定板2的框架結構。所述的正火加熱裝置還包括遙控式測溫儀1，所述的待加熱鋼軌6頂部、軌頭9 一側及軌底11 一側上部分別設有測溫點A、B、C。 所述的冷水機8上還設有補水口和溢水口。所述的變壓器7a和變壓器7b分別設有地線接口。一種便攜式鋼軌6焊接接頭中高頻電感應加熱正火方法，其特征在于所述的方法如下a.將正火裝置置于鋼軌6焊接接頭處；b.運行檢查檢查電源、變壓器、冷水機8、紅外線測溫儀運行正常；c.鋼軌6接頭部位支、墊將接頭及附近的鋼軌6進行支、墊，使其保持鋼軌6軌道的設計線型，以防正火時鋼軌6發(fā)生線型變型；d.安裝加熱線圈4 將隔熱材料緊貼鋼軌6安裝，加熱線圈4纏繞在接頭處隔熱材料上至少一圈，保證加熱線圈4覆蓋接頭的所有部位；鋼軌6與線圈的距離要均勻，距離小于30mm，用了固定板2與固定桿3將線圈固定；e.接電源和冷水機8 首先將變壓器、感應加熱電源分別與冷水機8接通，再將正火軟線圈與變頻振蕩電源、冷水機8接通后，然后進行設備運行使用前很短時間內運行檢查，以保證變頻電源穩(wěn)定、高壓達到使用要求，以免影響感應頻率；冷卻水路通達，保證加熱線圈4快速降溫，以免水路堵塞或不暢通，造成線圈被燒斷；保證先將變壓器、電源設備及時降溫，以免燒壞設備；f.感應加熱以上工作準備好后，對鋼軌6焊妝接頭中高頻感應加熱，頻率由低到高，當加熱過程中頻率變低時再加大頻率，以保證鋼軌6溫度繼續(xù)上升，達到正火溫度 800 950 °C，感應加熱 6 8min。g.溫度測量分別在軌頭9、軌底11、軌腰10三個點用紅外探頭測量鋼軌6表面的溫度，當被加熱的鋼軌6溫度達到800°C 950°C時，通過自動控制開關斷掉感應加熱電源；h.拆除線圈電源斷掉后，拆除感應線圈，移到下一個作業(yè)點；i.冷卻通過風冷冷卻正火完成后的鋼軌6焊接接點部位；j.打磨。所述的隔熱材料為石棉5。該工法與傳統(tǒng)的方法相比較有以下幾個優(yōu)點1、消除了人為因素，接頭由內而外溫升均勻、溫升時間短，熱影響區(qū)域可控，質量
可靠；2、電磁感應熱效率高，溫升時間短，工效高；[0028]3、設備小巧、操作靈活；4、結構簡單、拆卸方便；5、不受工件的軌型、長度和施工環(huán)境的限制，非常適合城市軌道狹小空間使用，也適用于其它移動和固定場所的使用；6、成本低；7、消除了明火，保證了安全；8、無廢氣產生，不影響操作人員身體健康，對環(huán)境無污染。 [
]圖1是本發(fā)明的正火布置圖；圖2是本發(fā)明的正火斷面圖；圖3是本發(fā)明的工藝流程圖；圖4是各種正火裝置的對比效果圖；圖5是本發(fā)明的設備一覽；圖中1.遙控式測溫儀2.固定板3.固定桿4.加熱線圈 5.石棉6.鋼軌7a、7b 均為變壓器8.冷水機9.軌頭10.軌腰11.軌底；a.感應線圈進水專用口 b.補水口 C.溢水口 d.排水口 e.冷凍水進口 f.冷凍水出口 g.三相380v電源h.地線 i.進水 j.出水口 k.逆變輸出 1.出水 m.逆變輸入η.進水ο.地線；Α、B、C為正火測溫點。結合附圖對本發(fā)明做進一步說明，這種裝置的制造技術對本專業(yè)的人來說是非常清楚的。實施例1 如圖3所示，現(xiàn)場鋼軌焊接完成后，將正火加熱設備置于鋼軌焊接接頭處，正火設備模擬運行檢查正常后，將鋼軌接頭部位支、墊使鋼軌保持設計線型，然后把感應軟線圈安裝在接頭位置，接通變頻振蕩電源，中高頻感應加熱6 8min，用紅外探頭測量鋼軌表面的溫度，當被加熱的鋼軌溫度達到800°C 950°C時，通過溫控設備控制開關自動斷開加熱電源，然后拆除感應軟線圈，使用風冷對正火后的鋼軌接頭降溫。將正火加熱設備置于鋼軌焊接接頭處設備放置在焊接接頭附近，其距離保證正火用設備、電纜等滿足施工需要。運行檢查檢查電源、變壓器、冷水機8、紅外線測溫儀運行正常。鋼軌接頭部位支、墊將接頭及附近的鋼軌進行支、墊，使其保持鋼軌軌道的設計線型，以防正火時鋼軌發(fā)生線型變型，影響工程質量。安裝感應線圈將隔熱材料緊貼鋼軌安裝，感應軟線圈纏繞在接頭處隔熱材料上至少一圈，保證線圈感應覆蓋接頭的所有部位；鋼軌與線圈的距離要均勻，距離小于30mm; 用了隔熱板與固定桿3將線圈固定。[0050]接電源和冷水機8 首先將變壓器、感應加熱電源分別與冷水機8接通，再將正火軟線圈與變頻振蕩電源、冷水機8接通后，然后進行設備使用前運行檢查。以保證變頻電源穩(wěn)定、高壓達到使用要求，避免影響感應頻率；冷卻水路通達，確保感應線圈快速降溫，避免水路堵塞或不暢通，造成線圈被燒斷；使變壓器、電源設備及時降溫，以免燒壞設備。感應加熱以上工作準備好后，對鋼軌焊接接頭中高頻感應加熱，頻率由低到高， 當加熱過程中頻率變低時再加大頻率，以保證鋼軌溫度繼續(xù)上升，達到正火溫度800°C 950°C，一般感應加熱6 Smin。頻率不能先高后低，以防電源設備損壞。溫度測量分別在軌頭9、軌底11、軌腰10三個點用紅外探頭測量鋼軌表面的溫度，當被加熱的鋼軌溫度達到800°C 950°C時，通過自動控制開關斷掉感應加熱電源。拆除線圈電源斷掉后，拆除感應線圈，移到下一個作業(yè)點。冷卻通過風冷冷卻正火完成后的鋼軌焊接接點部位。打磨、整理鋼軌接頭冷卻后，打磨、整理接頭部位。實施例2 焊接接頭正火(配備風冷)。采用ZH-2/160KW型固定式感應正火設備對接頭進行正火。當焊接接頭溫度低于500°C時，固定式感應正火設備對接頭進行正火對鋼軌焊縫加熱到9000C (士 10°C )。加熱到規(guī)定溫度后，用0. 13-0. 15Mpa無油壓力空氣冷卻2分鐘。 使焊縫機械性能提高。軌溫控制采用⑶光電測溫儀G00°C-90(rC)實測。通過正火，細化晶粒；通過快速冷卻，提高接頭的硬度等力學性能指標。實施例3 焊接接頭正火(自然冷卻)。采用氧-乙炔火焰正火設備對接頭進行正火。 當焊接接頭溫度低于500°C時，采用氧-乙炔混合氣燃燒加熱裝置對鋼軌焊縫加熱到 9000C (士 10°C)。加熱到規(guī)定溫度后，自然冷卻，使焊縫機械性能提高。軌溫控制采用⑶ 光電測溫儀-900°C )實測。通過正火，細化晶粒；通過快速冷卻，提高接頭的硬度等力學性能指標。。實施例4 焊接接頭正火(自然冷卻)。移動式感應正火設備對接頭進行正火。當焊接接頭溫度低于50(TC時，安裝移動式感應正火線圈對接頭進行正火加熱，鋼軌焊縫加熱到 9000C (士 10°C)。加熱到規(guī)定溫度后，自然冷卻，使焊縫機械性能提高。軌溫控制采用紅外測溫儀-9000C )實測。通過正火，細化晶粒；通過快速冷卻，提高接頭的硬度等力學性能指標。
權利要求1.一種便攜式鋼軌焊接接頭中高頻電感應加熱正火裝置，包括變壓器、冷水機(8)、加熱線圈、石棉(5)、固定板O)、固定桿(3)，其特征在于待加熱鋼軌(6)焊接接頭外部設有石棉(5)，石棉( 外部設有加熱線圈G)，所述變壓器(7a)逆變輸出端通過導線連接加熱線圈G)，所述的變壓器(7b)逆變輸出端通過導線連接變壓器(7a)逆變輸入端，所述的變壓器(7b)連接電源裝置，所述的冷水機(8)冷凍水出口端通過水管連接變壓器(7a)和變壓器(7b)進水口端，變壓器(7a)和變壓器(7b)出水口端通過水管連接冷水機(8)冷凍水進口端，所述的冷水機( 排水口端通過水管連接加熱線圈(4)進水端，加熱線圈(4)排水端通過水管連接冷水機(8)感應線圈進水專用端。
2.如權利要求1所述的一種便攜式鋼軌焊接接頭中高頻電感應加熱正火裝置，其特征在于所述的待加熱鋼軌(6)焊接接頭軌底(11)兩側、軌腰(10)兩側、軌頭(9)兩側及鋼軌 (6)頂部分別設有固定桿(3)，固定桿C3)左右兩端設有固定板O)的框架結構。
3.如權利要求1所述的便攜式鋼軌焊接接頭中高頻電感應加熱正火裝置，其特征在于所述的正火加熱裝置還包括遙控式測溫儀(1)，所述的待加熱鋼軌(6)頂部、軌頭(9) 一側及軌底(11) 一側上部分別設有測溫點A、B、C。
4.如權利要求1所述的便攜式鋼軌焊接接頭中高頻電感應加熱正火裝置，其特征在于所述的冷水機(8)上還設有補水口和溢水口。
5.如權利要求1所述的便攜式鋼軌焊接接頭中高頻電感應加熱正火裝置，其特征在于所述的變壓器(7a)和變壓器(7b)分別設有地線接口。
專利摘要本實用新型涉及軌道點焊正火加熱施工技術領域，具體是一種便攜式鋼軌焊接接頭中高頻電感應加熱正火裝置和方法，在軌道需處理的工件外圍布置線圈，在線圈內通以中高頻電流，利用線圈的電磁感應原理，使得線圈范圍內工件的金屬原子紊流運動，這種運動使得原子之間相互摩擦而產生熱，從而使工件溫度升高，當達到正火規(guī)定溫度要求后斷電，工件在該溫度下組織晶粒細化，達到改善內部組織的效果，而達到提高組織內部質量的目的，本實用新型接頭由內而外溫升均勻、時間短，熱影響區(qū)域可控；設備小巧、操作靈活；結構簡單、拆卸方便；不受工件的軌型、長度和施工環(huán)境的限制；安全、健康、無污染。
文檔編號E01B31/18GK202298392SQ201120427379
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權日2011年11月2日
發(fā)明者劉習生, 劉國利, 張愛萍, 張瑞興, 畢云泉, 程向鋒, 范喜德, 趙文君 申請人:中鐵上海工程局有限公司