专利名称：钢轨焊接接头热处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及现场钢轨焊接，尤其涉及一种用于现场钢轨焊接时对接头进行热处理的加热装置。
背景技术：
铁路无缝线路是由钢轨焊接而成的。钢轨焊接可分为基地焊接和现场焊接。由于钢轨焊接完成后在焊接接头过热区的金属显微组织的晶粒变得粗大，力学性能从而大幅度下降。因此，通常需要对焊接接头处进行热处理。热处理的主要目的在于将钢轨焊接接头从常温加热到奥氏体转变温度以上，通常是850°C 950°C，此时的钢轨焊接接头金属显微组织由珠光体转变为奥氏体，由于组织转变重新形成晶粒，因此十分细小。此时停止加热并让钢轨焊接接头自然冷却至室温，这样细晶粒组织被滞留到常温，使焊接接头的力学性能得到改善。现有的对钢轨焊接接头进行热处理的方法主要包括火焰加热法和感应加热法。火焰加热法使用火焰加热器，通过手工将其左右分离的加热体闭合安装于钢轨焊接接头部位后即可进行加热，这也是当前现场钢轨焊接后热处理所使用的最为广泛的方法。加热原理是设计一个可以围绕钢轨横截面均勻加热的火焰加热器，用燃气和氧气作为加热源，对钢轨焊接接头进行加热，当加热温度达到热处理要求时(例如850°C )，停止加热。火焰加热设备的优点是设备成本低、重量小，使用方便，因此广泛应用于现场钢轨焊接领域。但是由于采用明火加热，因此也存在着明显问题。首先加热是从钢轨表面开始，通过金属的热传导将钢轨内部加热，因此表面和钢轨内部的温差较大，难以达到均勻；其次，力口热效果受到火孔的分布(间距是否合理)、火孔状态(如大小或是否畅通)、气体质量(地区不同会有加大差异)、气体流量(气温不同流量会产生较大差异)等因素的影响。另外， 由于人工控制的成分较大，通常情况下钢轨焊接接头热处理的效果差异较大，这样对于保证热处理质量有相当大的难度。感应加热法采用的是感应线圈。加热原理是设计一个围绕钢轨横截面并且封闭的感应线圈，将钢轨穿过线圈，到达焊接接头部位，然后对感应线圈接通中频交流电，线圈近区的钢轨由于产生涡流而被加热。这种加热方式的优点是克服了火焰加热中的火孔状态、 气体质量、气体流量等不利因素的影响，因此，加热质量明显提高。但是在加热时必须将线圈穿过已焊接的钢轨才能到达焊接接头部位，完成热处理后又需要穿过出钢轨。所以这样的感应加热装置只能用于焊轨厂内的长轨条的热处理，无法应用于现场的在线钢轨焊接接头的热处理。另外，钢轨在穿越线圈过程中，由于钢轨自身的摆动，有可能碰到线圈而造成线圈的损坏。为了避免线圈损坏，必须将线圈到钢轨表面的距离加大，由于闭合线圈的面积远大于钢轨截面，因此，加热效率降低。为了确保加热功率，因此，必须进一步加大输入电功率，因此能源消耗加大
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于针对上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种钢轨焊接接头热处理装置，该热处理装置采用感应线圈对钢轨接头加热，并且尤其适于现场焊接时对钢轨接头实施热处理。为实现上述目的，本实用新型所述的热处理装置包括可被固定于钢轨上的底架和通过连接机构设置于底架上的能使钢轨的焊接接头产生涡流而被加热的感应线圈，其具有与被焊接的钢轨的截面相适配的形状，所述感应线圈由基本对称并且可相互分离和接合的第一线圈部分和第二线圈部分组成，第一线圈部分和第二线圈部分被布置成在相互接合时形成电连接而在相互分离时允许钢轨从上至下被套入该感应线圈中。由于该装置中的感应线圈可相互分离，从而可通过使线圈分开而将钢轨套入其中，克服了现有技术中的感应加热装置在对钢轨进行热处理是必须从钢轨的一头穿移至焊接接头处的缺陷。在本实用新型的一个优选实施例中，该底架在上表面具有相对于该钢轨的纵向中心线居中纵向延伸的对中槽，第一线圈部分和第二线圈部分分别通过连接机构连接到第一对中臂的一个端部或第二对中臂的一个端部，其中在第一对中臂和第二对中臂上均设有开槽，第一对中臂和第二对中臂通过同时穿过其开槽的对中轴的一端枢转相连，该对中轴的另一端套设在该对中槽内。而在另一个实施例中，在该底架上设有用于限制第一线圈部分和第二线圈部分的移动位置的限位机构。该限位机构可具体为设在该底架上的能分别接触第一线圈部分和第二线圈部分的两个止挡。这样的结构使得线圈闭合时钢轨正好位于线圈的中央位置，从而克服了钢轨接头各个位置处受热不均勻的缺陷，保证了热处理的质量。上述装置还优选包括还包括用于驱动第一线圈部分和/或第二线圈部分移动的驱动装置。该驱动装置可包括液压活塞缸装置，其活塞杆与第一线圈部分或第二线圈部分连接，其活塞缸可枢转地安装在该底架上。在一个具体的实施例中该驱动装置包括两个液压活塞缸装置，每个液压活塞缸装置的活塞杆以能控制第一线圈部分和第二线圈部分同步运动的方式通过连接机构与第一线圈部分或第二线圈部分连接。上述连接机构可包括两个U形架，每个线圈部分连接在一个U形架的一端。其中，每个线圈部分由并列连接的多根空心管组成并形成有与待处理的钢轨接头相适应的宽度，所述并列连接的多根空心管在上端共同与电极电连接并在下端相互连通以形成冷却液循环路径。在使用的过程中每个线圈部分内部注入冷却液。由于感应线圈为左右独立，因此冷却水循环路径相互独立。为使冷却效果良好，可以设计成多路分流的水冷方式。其中，每个线圈部分与U形架之间可被设计成可枢转连接。这样的设计使得线圈部分和U形架之间可以小角度摆动，以调节线圈部分的导电面的角度，使其导电接触面整体接触良好，确保导电良好。
以下将参照附图通过具体实施例对本实用新型做进一步说明，其中，图1为根据本实用新型实施例的感应线圈闭合时的示意图；图2为根据本实用新型实施例的感应线圈张开时的示意图；图3为图2所示感应线圈的透视图；图4为根据本实用新型实施例的感应线圈的示意图；[0018]图5为图4所示感应线圈的透视图；图6为沿图4中A-A方向的截面图；图7为根据本实用新型实施例在感应线圈闭合时的对中机构示意图；图8为根据本实用新型实施例在感应线圈张开时的对中机构示意图。上述图中所标注的标记分别为1电极2第一线圈部分 3第二线圈部分4感应线圈截面形状 5通水孔6、7固定架8、9U形架10钢轨11、12对中臂13对中轴14对中槽15底架16油缸体17活塞杆18油缸体转轴19活塞转轴20焊接接头21对中轴运动方向22、23转轴24、25对中臂转动角度
具体实施方式
如图1-3所示，该热处理装置包括底架15，该底架15的底面设有定位机构，以将该底架15固定在钢轨10上。该定位机构可使用本领域技术人员所能想到的任意方式给予实施，在此不做细述。底架15的一个端部上可枢转地连接两个转轴22、23，当该装置被固定于钢轨10上时所述两个转轴分别对称地位于钢轨10的两侧。每个转轴的一端分别固定连接一个U形架8、9的一端，而每个转轴的另一端分别固定连接一根对中臂11、12。每个U形架的靠近转轴的转角处连接液压装置的活塞杆17。在液压装置的油缸体16的作用下活塞杆带动U形架8、9和对中臂11、12分别绕着转轴22、23转动，同时使得两个U形架8、9的相对端部相互靠近或分离。所述装置还包括用于使钢轨焊接接头产生涡流而被加热的感应线圈。如图4-6所示，该感应线圈具有与被焊接的钢轨10的截面相适配的形状。图中所示感应线圈的上端为电流接入端，下端为线圈闭合端。所述感应线圈由基本对称并且可相互分离和接合的第一线圈部分2和第二线圈部分3组成，其中在相互接合时所述第一线圈部分2和第二线圈部分3形成电连接。每个线圈部分2、3由并列且相互连通的两根空心结构件组成以形成冷却液循环路径。每个线圈部分2、3分别可枢转地连接在U形架8、9的一个端部。所述装置还包括液压控制装置，其用于对U形架8、9的转动提供动力。如图1-3 所示，所述液压控制装置包括并联设置的两个相同的活塞杆17，每个活塞杆17的端部可枢转地连接在U形架8、9的靠近对中臂11、12的转角处，从而同步地控制U形架8、9的转动。所述装置还设置有对中装置。如图1-3所示，U形架的转轴22、23上分别固定连接第一对中臂11和第二对中臂12，每个对中臂设有纵向开槽。该第一对中臂11和第二对中臂12通过同时贯穿两者的纵向开槽的对中轴13而可枢转地相互连接在一起，该对中轴 13的另一端套设于开设于底架15上表面的对中槽14中。在使用状态下该对中槽14位于钢轨10的纵向中心截面上。当U形架8、9在液压控制装置的作用下转动时，U形架8、9带动对中臂11、12转动，进而带动对中轴13转动。由于对中轴13被限制在底架15的对中槽 14中，对中轴13只能沿对中槽14的方向运动，也即沿钢轨10的纵向中心截面移动。对中
5轴13左右两边所连接的机构，包括液压控制装置、U形架、感应线圈部分、对中臂均为相同的机构，从而左、右两边的对中臂11、12的转动角度M、25相同(如图7-8所示)。这样可以保证两个旋转臂以相同角度相对张开和闭合，从而确保感应线圈闭合后钢轨10位于感应线圈的中心部位，避免了由于线圈回路偏离钢轨中心造成加热不均勻。使用本装置时，首先反向接通油缸体16，使活塞杆17带动U形架8、9及两个感应线圈部分2、3张开。然后将底架15放置在钢轨10上并调整其位置直至感应线圈位于待焊接接头20附近。再正向接通油缸体16，活塞杆17带动U形架8、9转动使感应线圈闭合。 闭合的感应线圈形成导电回路。由于使用了液压控制装置，当线圈闭合时，油缸提供必要的压力，使闭合线圈和变压器次级以及感应线圈闭合部位的导电良好，避免接触不良造成打火或无法正常加热。感应线圈闭合后通电即可完成对焊接接头的加热。完成加热后，将感应线圈张开，提升装置即可使装置完全脱离钢轨。本实用新型所述装置可以实现现场钢轨焊接接头感应热处理，与现有的火焰热处理比较，由于加热均勻，温度控制精确，可明显提高焊接接头质量。同时，可分离式感应加热线圈装卸方便，可直接跨钢轨安装在钢轨焊接接头部位，不受钢轨长度的限制，以便完成现感应热处理装置在现场钢轨焊接接头的安装或拆卸。由于线圈更接近钢轨表面，加热效率与闭合式线圈比较明显提高，节约了能源。
权利要求1.一种钢轨焊接接头的热处理装置，包括底架(15)，其能被固定于钢轨(10)上；和通过连接机构设置在该底架(15)上的用于使钢轨(10)的焊接接头00)处产生涡电流而被加热的感应线圈，该感应线圈具有与该钢轨(10)的横截面相适配的形状，其特征在于，该感应线圈由结构和形状相同且可移动而相互分离接合地安装在该底架上的第一线圈部分(2)和第二线圈部分(3)组成，第一线圈部分(2)和第二线圈部分(3) 被布置成在相互接合时形成电连接而在相互分离时允许钢轨(10)从上至下被套入该感应线圈中。
2.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，该底架(1 在上表面具有相对于该钢轨(10)的纵向中心线居中纵向延伸的对中槽(14)，第一线圈部分(2)和第二线圈部分(3)分别通过连接机构连接到第一对中臂(11)的一个端部或第二对中臂(12)的一个端部，其中在第一对中臂(11)和第二对中臂(12)上均设有开槽，第一对中臂和第二对中臂通过同时穿过其开槽的对中轴(1 的一端枢转相连，该对中轴(1 的另一端套设在该对中槽内。
3.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，在该底架上设有用于限制第一线圈部分(2)和第二线圈部分(3)的移动位置的限位机构。
4.根据权利要求3所述的热处理装置，其特征在于，该限位机构为设在该底架上的能分别接触第一线圈部分(2)和第二线圈部分(3)的两个止挡。
5.根据权利要求1-4之一所述的热处理装置，其特征在于，还包括用于驱动第一线圈部分( 和/或第二线圈部分C3)移动的驱动装置。
6.根据权利要求5所述的热处理装置，其特征在于，该驱动装置包括液压活塞缸装置， 其活塞杆(17)与第一线圈部分(2)或第二线圈部分(3)连接，其活塞缸可枢转地安装在该底架上。
7.根据权利要求5所述的热处理装置，其特征在于，该驱动装置包括两个液压活塞缸装置，每个液压活塞缸装置的活塞杆(17)以能控制第一线圈部分和第二线圈部分同步运动的方式通过连接机构与第一线圈部分(2)或第二线圈部分(3)连接。
8.根据权利要求7所述的热处理装置，其特征在于，所述连接机构包括U形架(8，9)， 每个线圈部分(2，3)连接在一个U形架(8，9)的一端。
9.根据权利要求8所述的热处理装置，其特征在于，每个线圈部分(2，3)由并列连接的多根空心管组成并形成有与待处理的钢轨接头相适应的宽度，所述并列连接的多根空心管在上端共同与电极(1)电连接并在下端相互连通以形成冷却液循环路径。
10.根据权利要求9所述的热处理装置，其特征在于，每个线圈部分(2，3)与U形架(8， 9)之间为可枢转连接。
专利摘要本实用新型提供了一种钢轨焊接接头热处理装置，该装置包括可被固定于钢轨上的底架和通过连接机构设置于底架上的能使钢轨的焊接接头产生涡流而被加热的感应线圈，其具有与被焊接的钢轨的截面相适配的形状，所述感应线圈由基本对称并且可相互分离和接合的第一线圈部分和第二线圈部分组成，第一线圈部分和第二线圈部分被布置成在相互接合时形成电连接而在相互分离时允许钢轨从上至下被套入该感应线圈中。由于该装置中的感应线圈可相互分离，从而可通过使线圈分开而将钢轨套入其中，克服了现有技术中的感应加热装置在对钢轨进行热处理是必须从钢轨的一头穿移至焊接接头处的缺陷。
文档编号E01B31/18GK202247559SQ201120285569
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者丁韦, 宋宏图, 李力, 李振华, 王贵山, 高振坤, 高文会 申请人:中国铁道科学研究院金属及化学研究所, 常州华通焊业股份有限公司