本實(shí)用新型涉及金屬熱處理領(lǐng)域的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈。

背景技術(shù)：

目前鐵路鋼軌的連接主要采用閃光焊接技術(shù)，由于焊口的溫度很高(超過(guò)熔點(diǎn))，致使兩邊鋼軌晶粒過(guò)分長(zhǎng)大，嚴(yán)重影響鋼軌焊接處的力學(xué)性能。通過(guò)正火處理可以有效地改善鋼軌焊接頭兩邊晶粒度，提高鋼軌的力學(xué)性能?，F(xiàn)在鋼軌正火主要采用兩種加熱方式，分別是中頻感應(yīng)加熱和火焰加熱。與火焰加熱方式相比，中頻感應(yīng)加熱具有加熱速度快、加熱溫度可以測(cè)量、可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、保證正火質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。目前使用的中頻感應(yīng)線圈主要是仿形為主，即在形狀上嚴(yán)格模擬鋼軌的形狀，各位置由于鋼軌的垂直距離相同或接近。而鋼軌各個(gè)部位的形狀尺寸差異很大，仿形的感應(yīng)器很難實(shí)現(xiàn)均勻加熱；另外傳統(tǒng)仿形的感應(yīng)加熱線圈拆卸困難，在企業(yè)內(nèi)固定焊中可以使用，而在野外的鋼軌鋪設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，要經(jīng)常對(duì)感應(yīng)加熱線圈進(jìn)行拆卸、移動(dòng)，應(yīng)用傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱線圈，延長(zhǎng)了拆卸時(shí)間，降低了工作效率。因此，需要研發(fā)一種形狀簡(jiǎn)單、加熱均勻、拆卸方便的感應(yīng)加熱線圈。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈，使用其對(duì)鋼軌焊接頭表面進(jìn)行加熱，可以保證鋼軌焊接頭底面和頂面的最大溫差在100℃以內(nèi)。

實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線 圈，包括第一有效線圈和第二有效線圈；

所述第一有效線圈和所述第二有效線圈圍成一個(gè)垂直截面的形狀為“凸”字形的閉環(huán)線圈，所述第一有效線圈的頂部連接第一匯流排，所述第二有效線圈的頂部連接第二匯流排，所述第一匯流排的頂部和所述第二匯流排的頂部對(duì)應(yīng)通過(guò)一塊頂部電極板外接變壓器，使所述第一匯流排，所述第一有效線圈，所述第二有效線圈、所述第二匯流排和所述變壓器之間形成閉環(huán)回路。

進(jìn)一步的，所述第一匯流排和所述第二匯流排之間設(shè)有絕緣墊，且所述第一匯流排和所述第二匯流排之間通過(guò)絕緣螺栓固定。

進(jìn)一步的，所述第一匯流排的底部與所述第一有效線圈的頂部之間焊接固定或所述第一匯流排與所述第一有效線圈一體成型。

再進(jìn)一步的，所述第一匯流排與所述第一有效線圈的外表面焊接有對(duì)所述第一匯流排與所述第一有效線圈一體冷卻的第一冷卻水管。

進(jìn)一步的，所述第二有效線圈分為連為一體的縱向線圈和水平線圈，所述縱向線圈的頂部和所述第二匯流排的底部均焊接水平的中部電極板，兩塊所述中部電極板之間通過(guò)螺栓固定。

再進(jìn)一步的，所述第一有效線圈的底部焊接水平的底部電極板，所述底部電極板與所述水平線圈遠(yuǎn)離所述縱向線圈一端的頂面之間通過(guò)螺栓固定。

更進(jìn)一步的，兩塊所述中部電極板和所述底部電極板上均設(shè)有與所述螺栓位置對(duì)應(yīng)的U形螺栓槽，所述底部電極板上的U形螺栓槽開(kāi)口方向相同，兩塊所述中部電極板上的U形螺栓槽開(kāi)口方向均相同。

更進(jìn)一步的，所述第二匯流排的外表面焊接有對(duì)所述第二匯流排進(jìn)行冷卻的第二冷卻水管，所述第二有效線圈的外表面焊接有對(duì)所述第二有效線圈進(jìn)行冷卻的底部冷卻水管。

進(jìn)一步的，所述頂部電極板上設(shè)有對(duì)所述頂部電極板進(jìn)行冷卻的，垂直的頂部冷卻水管。

進(jìn)一步的，所述第一有效線圈、所述第二有效線圈、所述第一匯流排、所述第二匯流排和所述頂部電極板均由紫銅板制成。

采用了本實(shí)用新型的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈的技術(shù)方案，包括第一有效線圈和第二有效線圈；所述第一有效線圈和所述第二有效線圈圍成一個(gè)垂直截面的形狀為“凸”字形的閉環(huán)線圈，所述第一有效線圈的頂部連接第一匯流排，所述第二有效線圈的頂部連接第二匯流排，所述第一匯流排的頂部和所述第二匯流排的頂部對(duì)應(yīng)通過(guò)一塊頂部電極板外接變壓器，使所述第一匯流排，所述第一有效線圈，所述第二有效線圈、所述第二匯流排和所述變壓器之間形成閉環(huán)回路。其技術(shù)效果是：其在對(duì)鋼軌焊接頭表面進(jìn)行中頻感應(yīng)加熱過(guò)程中，可實(shí)現(xiàn)鋼軌焊接頭各部位溫度按一定關(guān)系升高，當(dāng)鋼軌焊接頭頂面溫度達(dá)到900℃，鋼軌焊接頭底面溫度在800～850℃之間，滿足焊后鋼軌對(duì)于焊接頭表面進(jìn)行熱處理的標(biāo)準(zhǔn)要求，有利于實(shí)現(xiàn)鋼軌焊接頭的正火處理，提高鋼軌焊接頭的金屬組織性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈的主視圖。

圖2為本實(shí)用新型的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈的左視圖。

圖3為本實(shí)用新型的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈中第二有效線圈的主視圖。

圖4為本實(shí)用新型的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈中第二有效線圈的右視圖。

圖5為本實(shí)用新型的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈中第二有效線圈的水平線圈遠(yuǎn)離縱向線圈一端的俯視圖。

圖6為本實(shí)用新型的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈中底部電極板的俯視圖。

圖7為圖4的A-A向剖視圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型的發(fā)明人為了能更好地對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過(guò)具體地實(shí)施例，并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明：

本實(shí)用新型的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈,包括第一有效線圈 11、第二有效線圈12、頂部電極板131、中部電極板132、底部電極板133、第一匯流排141、第二匯流排142和絕緣墊143。第二有效線圈12分為連為一體的縱向線圈121和水平線圈122。

第一匯流排141垂直于鋼軌所在的路基設(shè)置，第一匯流排141的頂部通過(guò)一塊頂部電極板131外接變壓器，第一匯流排141的底部通過(guò)焊接，連接第一有效線圈11的頂部。第一匯流排141也可與第一有效線圈11一體成型。

第二匯流排142與第一匯流排141平行設(shè)置，第二匯流排142的頂部通過(guò)一塊頂部電極板131外接變壓器。第二匯流排142的底部焊接有中部電極板132。第二匯流排142底部的高度高于第一匯流排141底部的高度。

第二有效線圈12的縱向線圈121的頂部焊接中部電極板132，兩塊中部電極板132之間通過(guò)螺栓固定，從而使第二匯流排142與第二有效線圈12固定。兩塊中部電極板132上均設(shè)有與所述螺栓位置對(duì)應(yīng)的水平的U形螺栓槽，兩塊中部電極板132上的U形螺栓槽開(kāi)口方向均相同，便于安裝和拆卸，便于野外使用。螺栓采用304不銹鋼。

第一有效線圈11的底部焊接底部電極板133，第二有效線圈12的水平線圈122遠(yuǎn)離縱向線圈121一端的頂面與底部電極板133之間通過(guò)螺栓固定，從而使第一有效線圈11與第二有效線圈12固定。底部電極板133和水平線圈122遠(yuǎn)離縱向線圈121一端的頂面均設(shè)有與所述螺栓位置對(duì)應(yīng)的水平的U形螺栓槽，底部電極板133上的U形螺栓槽和水平線圈122遠(yuǎn)離縱向線圈121一端的頂面上的U形螺栓槽的開(kāi)口方向均相同，便于安裝和拆卸，便于野外使用。螺栓采用304不銹鋼。

由此，第一有效線圈11和第二有效線圈12圍成一個(gè)垂直截面形狀為“凸”字形的閉環(huán)線圈。垂直截面為垂直于鋪設(shè)鋼軌的路基的截面。

其中頂部電極板131由8～10mm厚紫銅板加工而成，其作用主要是將本實(shí)用新型的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈固定在變壓器上，并使變壓器與本實(shí)用新型的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈形成閉環(huán)回路，變壓器向本實(shí)用新型一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈傳導(dǎo)中頻電流，其具 體尺寸取決于變壓器輸出端電極的尺寸。

第一匯流排141和第二匯流排142均由5～8mm厚紫銅板制成，寬度為45～50mm。第一匯流排141和第二匯流排142之間設(shè)置絕緣墊143，并通過(guò)四個(gè)絕緣螺栓固定在一起，固定時(shí)保證第一匯流排141和第二匯流排142無(wú)法接觸導(dǎo)電。絕緣墊143能夠承受300℃不變形燃燒。

第一有效線圈11和第二有效線圈12也采用5～8mm厚紫銅板制成紫銅板制成。

第一匯流排141和第一有效線圈11的外表面焊接有對(duì)第一匯流排141和第一有效線圈11進(jìn)行一體冷卻的第一冷卻水管151，即第一冷卻水管151在第一匯流排141和第一有效線圈11的外表面從第一匯流排141的頂部延伸到第一有效線圈11的底部，第一冷卻水管151的數(shù)量為兩根。

第二匯流排142的外表面焊接有對(duì)第二匯流排142進(jìn)行冷卻的第二冷卻水管152，即第二冷卻水管152在第二匯流排142的外表面從第二匯流排142的頂部延伸到第二匯流排142的底部，第二冷卻水管152的數(shù)量為兩根。

第二有效線圈12的外表面焊接有對(duì)第二有效線圈12進(jìn)行冷卻的底部冷卻水管153，即底部冷卻水管153在第二有效線圈12的外表面從縱向線圈121的頂部延伸到水平線圈122遠(yuǎn)離縱向線圈121的一端，底部冷卻水管153的數(shù)量為兩根。

頂部電極板131上設(shè)有垂直的，從頂部電極板131的頂部延伸到頂部電極板131底部的頂部冷卻水管154，每塊頂部電極板131上的頂部冷卻水管154的數(shù)量均為一根。

第一有效線圈11與第二有效線圈12圍成的閉環(huán)線圈的尺寸如表1所示：

本實(shí)用新型的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈，采用由第一有效線圈11和第二有效線圈12圍成的垂直截面的形狀為“凸”字形的閉環(huán)線圈，形狀簡(jiǎn)單，整體采用銅板壓型后焊接水管的方案，加工時(shí)工藝簡(jiǎn)單，易于批量生產(chǎn)。其在對(duì)鋼軌焊接頭進(jìn)行中頻感應(yīng)加熱過(guò)程中，可實(shí)現(xiàn)鋼軌焊接頭各部位的溫度同時(shí)提高，當(dāng)鋼軌3的焊接頭頂面溫度達(dá)到900℃，鋼軌 3的焊接頭底面溫度在800～850℃之間，滿足鋼軌焊接后對(duì)鋼軌焊接頭表面進(jìn)行熱處理的標(biāo)準(zhǔn)要求，有利于實(shí)現(xiàn)鋼軌焊接頭的正火處理，提高鋼軌焊接頭的力學(xué)性能。垂直截面形狀為“凸”字形的閉環(huán)線圈結(jié)構(gòu)具有普適性，通過(guò)調(diào)節(jié)閉環(huán)線圈與鋼軌3之間的第一間隙的寬度a、第二間隙的寬度b和第三間隙的寬度c，可使其應(yīng)用于50kg、60kg、75kg規(guī)格鋼軌的正火處理。L2為第一匯流排141和第一有效線圈11的總高度，L2為第一有效線圈11和第二有效線圈12與正火變壓器之間的水平距離。d為第一匯流排141、第一有效線圈11、第二匯流排142或第二有效線圈12的寬度。

表1：第一有效線圈與第二有效線圈圍成的閉環(huán)線圈的尺寸

將本實(shí)用新型的一種鋼軌焊接頭中頻感應(yīng)加熱線圈安裝在移動(dòng)式中頻正火系統(tǒng)的變壓器上，第一有效線圈11、第一匯流排141置于鋼軌3的左側(cè)，第二有效線圈12固定在鋼軌3的右側(cè)和底部，并與第二匯流排142以及第一有效線圈11固定，然后向由第一有效線圈11和第二有效線圈12圍成的閉環(huán)線圈中通入頻率3.4kHz中頻電流，變壓器的電源輸出功率35kW。加熱5min后鋼軌3的焊接頭頂面的溫度達(dá)到900℃，鋼軌3的焊接頭底面的溫度達(dá)到850℃，空冷后對(duì)鋼軌3的焊接頭落錘試驗(yàn)2次未斷，達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)。