CN2575109Y

CN2575109Y - 钢轨中频感应加热装置

Info

Publication number: CN2575109Y
Application number: CN 02276104
Authority: CN
Inventors: 郑体成
Original assignee: EXPERIMENT INST ELECTRICITY POWER INDUSTRY BUREAU GUANGDONG PROV; EXPERIMENT INST ELECTRICITY PO
Current assignee: EXPERIMENT INST ELECTRICITY POWER INDUSTRY BUREAU GUANGDONG PROV; EXPERIMENT INST ELECTRICITY PO
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2003-09-24
Anticipated expiration: 2012-08-12

Abstract

本实用新型属于金属热处理用加热设备技术领域，公开了一种用于钢轨热处理的中频感应加热装置。它由线圈2、导磁体3、冷却水套4、接线板5等组成。其中，线圈2为按特定方式绕制的“半鞍型”多组、多匝铜管；导磁体3为特定形状的硅钢片(组)；冷却水套4为冷却导磁体3用的。本装置是一种在钢轨轨头，可形成“横向磁场”加热方式的新型中频感应加热装置。它克服了现有钢轨中频感应加热装置不利于轨头踏面加热的缺点，使其轨头上圆角与踏面之间的温度差大大减小，有利于改善轨头不同部位加热温度的均匀性。因此，本中频感应加热装置具有加热均匀，质量好，节能，成本低等优点。

Description

钢轨中频感应加热装置

本实用新型属于金属热处理用的加热设备技术领域，尤其涉及一种钢轨热处理用的钢轨中频感应加热装置。

随着铁路运输向高速、重载及大运量方向的发展，对钢轨要求更高的强韧性、耐磨性和抗疲劳性，以提高钢轨的使用寿命。为了提高铁路钢轨的使用寿命和性能，国内、外都对钢轨热处理技术进行了研究，并生产出具有高强度的热处理钢轨，以满足铁路运输快速发展的需要。目前，国内、外钢轨热处理生产线，分为离线生产线与在线生产线两种。其中，在仍居主要地位的离线生产线中，又以感应加热方式的钢轨热处理生产线占绝大多数。应指出，热处理钢轨的质量和性能，将主要取决于，与热处理工艺相关的加热设备和冷却设备。而上述感应加热钢轨热处理生产线的加热设备就是钢轨中频感应加热装置。因此，热处理钢轨的质量和性能，即与其中频感应加热装置的设计好坏密切相关。

我们知道，不同形状的钢材，无论是板、管、型材，凡是采用感应加热的，基本上都可分为“纵向磁场”加热或“横向磁场”加热两种方式。其中，管、型材基本上采用前者方式，板材除采用前者外，也有采用后者方式的。这里应指出，感应加热是一种靠“电磁效应”所产生的磁力线，而使工件表层感应产生的“涡流”直接作用的内部加热。上述的“纵向磁场”，即指其所产生的磁力线是纵向(即平行于工件径向)穿透工件面的；而“横向磁场”，即指其所产生的磁力线是横向(即垂直于工件径向)穿透工件面的。可是，到目前为止，在国内、外的钢轨热处理中，它们现行所采用的中频感应加热装置，几乎都是同一类型的“鞍型”感应加热装置。因为这类感应加热装置都属于同一种“纵向磁场”加热方式，而这种感应加热方式，却都存在同一缺点，就是加热钢轨轨头时，不同部位处的加热温度不一致，使其踏面与轨头两侧上圆角之间的温度差可高达50～120℃；而且是踏面温度较低，轨头上圆角温度过高，并在踏面处可见一条明显的“暗道”。这样，为了使踏面达到规定的加热温度，就势必进一步提高其上圆角温度，以致使局部温度过高，进而造成晶粒粗大，金相组织和性能的恶化，以及能耗、成本的增加等。上述现有感应加热装置的缺点，至今尚未有效克服，并成为直接影响热处理钢轨质量和性能的一个亟待解决的技术课题。

本实用新型的目的在于，提供一种钢轨热处理加热用的“半鞍型”中频感应加热装置，它可以克服现有感应加热装置的上述缺点，加强轨头踏面的加热，并使其踏面的加热温度高于轨头上圆角处温度。而采用本实用新型的“半鞍型”感应加热装置与现有“鞍型”感应加热装置相组合使用，即可取得相互“取长补短”的良好效果。这样，既提高了轨头踏面的加热温度，又相应降低了轨头上圆角的加热温度，进而使轨头不同部位的温度差大大减小，温度更加趋于均匀，完全消除了轨头踏面处的“暗道”。由于加热温度的基本一致，不但克服了轨头上圆角处的温度过高，以及引起的晶粒粗大，组织、性能恶化等，又可因为适当降低加热的输入功率，而节约电耗和降低成本等。

本实用新型的目的，以如下方式实现：本实用新型的钢轨中频感应加热装置是一种“半鞍型”中频感应加热装置，它采用的是“横向磁场”加热方式。它由线圈、导磁体、冷却水套、接线板等组成。其中，线圈为按特定方式绕制的“半鞍型”多组、多匝铜管；上述多组(通常为4组或2组)铜管，它是由各组分别按特定方式对称绕制的“半鞍型”多匝(通常为2匝或单匝)铜管，再相互并联组合而成，并实现了钢轨轨头的“横向磁场”感应加热。由于上述各组多匝铜管，所分别对称绕制的特定形状都为“半鞍型”，故特将本加热装置或线圈统称为“半鞍型”加热装置或线圈。同时，在绕制“半鞍型”线圈时，必需注意绕制方向，而使其各组相互靠近又并排的铜管段内，所通过的电流方向都应保持一致，以避免其产生的磁力线相互抵消，而导致无法进行感应加热。另外，线圈的铜管，通常采用一定壁厚的中空方铜管作成。材质为纯铜。使用时，该方铜管内部需通水冷却。导磁体通常是采用特定形状的成组硅钢片叠加而成；本导磁体—硅钢片(组)的布置方式和部位，以及每个硅钢片的特定形状，都是为了使其钢轨踏面处的磁力线更为密集，并以“横向磁场”方式穿透该处表面层，进而达到加强钢轨踏面处的加热之目的。为了有利于导磁体—硅钢片(组)的冷却，在其上部设置了一组、用薄铜板加工而成的冷却水套；另外，还有用特定尺寸的纯铜板制作的两个接线板，而用它将本中频感应加热装置与中频变压器相连，以便供给中频电源。

由于本实用新型—钢轨中频感应加热装置，它十分有利于钢轨踏面的加热，大大提高了其踏面处的加热温度；相反，现有“鞍型”中频感应加热装置，却正是存在如下缺点：即进行加热时，其踏面处的加热温度较低。故将本实用新型的“半鞍型”中频感应加热装置与现有“鞍型”中频感应加热装置相组合，进行一对一的配套使用，即可取得相互“取长补短”的满意效果，进而使钢轨轨头的加热温度更加均匀，消除了其不同部位的温度差(通常，该温度差可仅为0～20℃)，并达到了提高产品质量和性能，以及节能、降低成本的目的。因此，它就具有加热均匀，质量好，性能高，节能，成本低等优点。

本实用新型的“半鞍型”中频感应加热装置，不仅适用于不同规格的钢轨和变断面钢轨，而且还可用于其它各种工件。

下面结合附图，对本实用新型的实施作进一步说明。

图1、图2为本钢轨中频感应加热装置图；

图3、图4为现有钢轨中频感应加热装置图；

图5、图6为“纵向磁场”磁力线与“横向磁场”磁力线的对比示意图；

图7为本钢轨中频感应加热装置(四组式)的线圈绕制方式及其电流方向示意图。

图中，件1是钢轨；件2是线圈2；件3是导磁体3；件4是冷却水套4；件5是接线板5。

如图1、图2所示，本钢轨中频感应加热装置是一种“半鞍型”中频感应加热装置，采用的是“横向磁场”加热方式。它由线圈2、导磁体3、冷却水套4、接线板5等组成。其中，线圈2为按特定方式对称绕制的“半鞍型”二组式，由各2匝的二组铜管并联组合而成；导磁体3通常是采用特定形状的成组硅钢片叠加而成；导磁体3-硅钢片(组)的布置方式和部位，以及每个硅钢片的特定形状，都是为了使其钢轨1踏面处的磁力线更为密集，并以“横向磁场”方式穿透该处表面层，进而达到加强其踏面处的加热之目的；为了有利于导磁体3-硅钢片(组)的冷却，在其上部设置有一组冷却水套4；接线板5是用来将本中频感应加热装置与中频变压器相连，以供给中频电源。

如图3、图4所示，现有钢轨中频感应加热装置的线圈2是由对称绕制成“鞍型”的多组、多匝铜管组合而成(二组式)；导磁体3-硅钢片(组)的布置方式和部位，以及每个硅钢片的特定形状，都是为了使其磁力线纵向穿透钢轨1的横断面表层，以“纵向磁场”方式进行感应加热。

如图5、图6所示，由本钢轨中频感应加热装置与现有钢轨中频感应加热装置所产生的磁力线可见，以“纵向磁场”方式进行感应加热的现有感应加热装置(图5)，其磁力线是垂直穿透钢轨1的横断面表层的；而以“横向磁场”方式进行感应加热的本感应加热装置(图6)，其磁力线是平行穿透钢轨1横断面的。

如图7所示，由本钢轨中频感应加热装置(四组式)可见，其线圈2为“半鞍型”的、4组各2匝的铜管对称绕制组合而成。而它的绕制方式，应使其各组相互靠近又并排的铜管段内，所通过的电流方向都保持一致。

由本实用新型—钢轨中频感应加热装置的实施可见，钢轨1轨头的加热温度更加均匀，基本消除了其不同部位的温度差；加热后，钢轨1踏面与其轨头上圆角之间的温度差，可控制在0～20℃以内。

实施例1.钢轨钢种：U71Mn；钢轨轨头上圆角加热温度：930℃；钢轨踏面加热温度：920℃；钢轨踏面与其轨头上圆角之间的温度差为：10℃。(原方案为：钢轨钢种：U71Mn；钢轨轨头上圆角加热温度：1000℃；钢轨踏面加热温度：920℃；钢轨踏面与其轨头上圆角之间的温度差为：80℃。)

实施例2.钢轨钢种：U74；钢轨轨头上圆角加热温度：930℃；钢轨踏面加热温度：915℃；钢轨踏面与其轨头上圆角之间的温度差为：15℃。(原方案为：钢轨钢种：U74；钢轨轨头上圆角加热温度：1010℃；钢轨踏面加热温度：910℃；钢轨踏面与其轨头上圆角之间的温度差为：100℃。)

实施例3.钢轨钢种：PD3；钢轨轨头上圆角加热温度：940℃；钢轨踏面加热温度：930℃；钢轨踏面与其轨头上圆角之间的温度差为：10℃。(原方案为：钢轨钢种：PD3；钢轨轨头上圆角加热温度：1020℃；钢轨踏面加热温度：920℃；钢轨踏面与其轨头上圆角之间的温度差为：100℃。)

Claims

1.钢轨中频感应加热装置，由线圈，导磁体，冷却水套，接线板等组成，其特征在于，它是一种采用“横向磁场”感应加热的“半鞍型”中频感应加热装置，其中，线圈(2)为“半鞍型”多组、多匝铜管；它由各组(通常为4组或2组)分别按特定方式对称绕制的“半鞍型”多匝(通常为2匝或单匝)铜管，再相互并联组合而成，线圈(2)的铜管采用一定壁厚的中空方形纯铜管作成，并需通水冷却，导磁体(3)是采用特定形状的成组硅钢片叠加而成；它的硅钢片(组)的布置方式和部位，以及每个硅钢片的特定形状，都是为了使其钢轨(1)踏面处的磁力线更为密集，为了有利于导磁体(3)的冷却，在其上部设置了一组冷却水套(4)；还有用纯铜板制作的两个接线板(5)，用它将本感应加热装置与中频变压器相连。