[發(fā)明專利]鋼軌焊接接頭的熱處理裝置及其加熱器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910242839.5
• 申請(qǐng)日: 2009-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101761002A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁韋;李力;高文會(huì);宋宏圖;高振坤;劉艷紅;王貴山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): E01B31/18
• 分類號(hào): E01B31/18
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 胡強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵路或城市軌道交通行業(yè)中用于鋼軌焊接(例如閃光焊、氣 壓焊、鋁熱焊和窄間隙電弧焊)后對(duì)鋼軌焊接接頭進(jìn)行熱處理的裝置，尤其 是適合用在鋼軌鋪設(shè)現(xiàn)場(chǎng)中對(duì)鋼軌焊接接頭進(jìn)行熱處理的裝置。本發(fā)明還 涉及該裝置的加熱器。

背景技術(shù)

在鐵路或城市軌道交通行業(yè)中，需要對(duì)鋼軌進(jìn)行焊接從而用于無(wú)縫線 路建造。現(xiàn)有技術(shù)中，用于鋼軌的焊接通常包括閃光焊、氣壓焊和鋁熱焊 等。而對(duì)鋼軌焊接接頭熱處理可以使得焊接接頭的力學(xué)性能顯著改善。以 閃光焊和氣壓焊為例，接頭通過(guò)熱處理，伸長(zhǎng)率和沖擊吸收功可提高 50％～100％，從而大幅度提高無(wú)縫線路的使用壽命。為此，鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) TB/T?1632中明確規(guī)定閃光焊和氣壓焊焊接后必須進(jìn)行熱處理。對(duì)鋁熱焊 接頭進(jìn)行的專項(xiàng)試驗(yàn)表明，伸長(zhǎng)率和沖擊吸收功可提高80％～100％。

從現(xiàn)有技術(shù)中知道一種對(duì)鋼軌焊接接頭熱處理的方法，即采用中頻感 應(yīng)加熱方式對(duì)焊接接頭進(jìn)行熱處理，其工作原理是：將封閉、水冷的空芯 導(dǎo)線線圈套在鋼軌的焊接接頭處，然后接通中頻交流電源，交變電流產(chǎn)生 交變磁場(chǎng)并通過(guò)鐵磁性鋼軌焊接接頭，該磁場(chǎng)使接頭產(chǎn)生渦流而使其加 熱。具體設(shè)備由三部分組成：大功率中頻電源、中頻變壓器和感應(yīng)線圈。 中頻電源是將工頻交流電轉(zhuǎn)變成中頻交流電，然后將中頻電接入中頻變壓 器初級(jí)，變壓器次級(jí)接入穿過(guò)鋼軌的封閉導(dǎo)線線圈。電源通電以后穿過(guò)鋼 軌的封閉導(dǎo)線線圈產(chǎn)生中頻的變化的磁場(chǎng)，鋼軌在變化的磁場(chǎng)的作用下產(chǎn) 生渦流而生熱。由于需要鋼軌穿過(guò)封閉導(dǎo)線線圈，因此在線上鋼軌的焊接 中無(wú)法使用，也沒(méi)有見(jiàn)到此方法應(yīng)用于鋪設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)例。另外，感應(yīng)線圈 與鋼軌縱向表面的間距很小，并且精度要求較高，因此，實(shí)際上該方法只 適用于鋼軌的工廠焊接，不適用于鋁熱焊的焊接接頭。

現(xiàn)有能用于鋼軌鋪設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的鋼軌焊接接頭熱處理方式是利用鋼軌氣 壓焊機(jī)進(jìn)行鋼軌焊接接頭熱處理。此類氣壓焊機(jī)在中國(guó)專利87202680、 02113283.6、200610020237.1和200520035465.7均有提及，其特征是利用 鋼軌氣壓焊機(jī)對(duì)鋼軌進(jìn)行焊接之后，用氣壓焊機(jī)的加熱器且使用乙炔+氧 氣作為加熱源來(lái)加熱鋼軌焊接接頭。為了使鋼軌焊接接頭加熱均勻，加熱 時(shí)，將加熱器放置在平行于鋼軌的活塞桿上。加熱器的擺動(dòng)方式分為兩種： 一種是用一根1.0～2.0m長(zhǎng)的擺桿，一端鉤住加熱器，另一端用人工拉動(dòng)擺 桿，使加熱器擺動(dòng)(見(jiàn)中國(guó)專利87202680)；另一種是具有自動(dòng)控制功能的 擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，即電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)擺動(dòng)結(jié)構(gòu)擺動(dòng)，然后擺動(dòng)結(jié)構(gòu)帶動(dòng)加熱器擺動(dòng) (詳見(jiàn)中國(guó)專利200520035465.7)。上述專利的加熱器和相應(yīng)的熱處理裝置 (氣壓焊機(jī))的結(jié)構(gòu)均符合TB/T?2622.1《移動(dòng)式鋼軌氣壓焊機(jī)設(shè)備壓接機(jī)技 術(shù)條件》。

然而，為了防止加熱器過(guò)熱以及由此引起的燃?xì)饣鼗鸷捅Q，現(xiàn)有的 加熱器都具有水冷結(jié)構(gòu)。而且，發(fā)明人尚未發(fā)現(xiàn)有針對(duì)最小化或消除加熱 器的水冷結(jié)構(gòu)的研究和改進(jìn)。由于上述專利的熱處理裝置及其加熱器還需 要能用于對(duì)鋼軌接頭進(jìn)行氣壓焊，因此需要提供比僅僅焊后熱處理所需的 溫度更高的溫度，故需要采用燃燒值較高但燃點(diǎn)低、性質(zhì)不穩(wěn)定的乙炔作 為燃?xì)猓@增加了最小化或消除水冷結(jié)構(gòu)的難度。此外，由于現(xiàn)有的熱處 理裝置包括焊接設(shè)備且具有水冷結(jié)構(gòu)，所以現(xiàn)有的熱處理裝置比較笨重(例 如，可以自動(dòng)擺火的熱處理裝置重量在200kg左右)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種用于鋼軌焊接接頭的熱處理裝置及其加熱器，其中本 發(fā)明的熱處理裝置及其加熱器無(wú)需水冷結(jié)構(gòu)。

因此，提供一種用在鋼軌焊接接頭熱處理裝置中的加熱器。該鋼軌包 括軌頭、軌腰和軌底。加熱器包括多個(gè)火孔。該加熱器圍繞該焊接接頭且 配置成使用燃?xì)馔ㄟ^(guò)該多個(gè)火孔對(duì)該焊接接頭進(jìn)行熱處理。其中，該加熱 器由具有不小于350W/(m·k)的導(dǎo)熱系數(shù)的金屬制成，且該加熱器具有不小 于240000mm²的散熱表面積。

通常，加熱器在工作時(shí)，火孔內(nèi)的溫度不能高于燃?xì)獾娜键c(diǎn)。一旦溫 度高于燃?xì)獾娜键c(diǎn)，很可能導(dǎo)致燃?xì)庠诩訜崞鲀?nèi)部(火孔內(nèi))燃燒，即引起 回火和爆鳴。為控制加熱器溫度上升，現(xiàn)有的加熱器均采用水冷結(jié)構(gòu)。發(fā) 明人認(rèn)識(shí)到，為了提供無(wú)水冷結(jié)構(gòu)的加熱器而且該加熱器在工作時(shí)其內(nèi)部 (火孔內(nèi))的溫度不引起燃?xì)獾幕鼗鸷捅Q，需要改進(jìn)加熱器的散熱，具體 地說(shuō)，改進(jìn)加熱器的導(dǎo)熱系數(shù)和散熱表面積。