钢轨焊接接头正火线圈的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种能提高轨底中晶粒度的钢轨焊接接头正火线圈，其特征在于，所述正火线圈由相互近似平行的两匝线圈环组成，所述钢轨穿行在由所述线圈环构成的环内部；所述两匝线圈环的一部分分别对应地向外侧偏移，并且所述两匝线圈环向外侧偏移的部分之间的间距增加。本实用新型的正火线圈可以有效降低钢轨焊接接头轨底中部的加热温度，保证了该部位显微组织的细晶粒和力学性能的高韧塑性。也适用于需要降低加热温度的钢轨其他部位。
【专利说明】钢轨焊接接头正火线圈
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及铁路、轨道交通、轨道施工【技术领域】，具体是一种钢轨焊接接头正火线圈。
【背景技术】
[0002]为了提高旅客乘火车出行的舒适度，必须消除钢轨和钢轨之间的缝隙，俗称“无缝化”。但是钢轨焊接过程中的高温必然导致焊接接头部位的晶粒粗大，从而使焊接接头的韧塑性大幅度下降，甚至危及铁路运输的安全。为了提高钢轨焊接接头的韧塑性，通常采用对焊接接头重新加热进行热处理的方法，使钢轨焊接部位粗大的晶粒得以细化。目前焊接接头正火加热的方法主要有火焰加热和感应加热两种，而感应加热由于加热速度快、工艺稳定、自动化程度高、受人为和环境的影响小等优点，得到了广泛的应用。
[0003]如图1所示为钢轨焊接接头进行感应加热焊后热处理的示意图，钢轨穿行于封闭成环形的正火线圈中，当焊接接头的焊缝中心对准感应两匝平行的正火线圈的中心时，进行感应加热。从图1中可见，轨底角和轨腰部分比较薄，具有散热快的特点，而轨底中和轨头部分则相对较厚，具有散热慢的特点。
[0004]图2为现有的钢轨正火线圈示意图，其中图2(a)为现有的钢轨正火线圈的正视图，图2(b)为现有的钢轨正火线圈的右视图，图2(c)为现有的钢轨正火线圈的仰视图。从图2(b)和图2(c)可见，感应加热过程中，由于轨头、轨腰、轨底角和轨底中部位的两匝线圈均是相对平行设置，轨底中部因散热慢而容易产生温度过高的问题，使显微组织中的晶粒粗大，难以达到标准要求的晶粒度优于6级的要求。
【发明内容】
[0005]为了解决上述钢轨各部位受热不均匀的问题，本实用新型提供一种钢轨焊接接头正火线圈，其特征在于，所述正火线圈由相互近似平行的两匝线圈环组成，所述钢轨穿行在由所述线圈环构成的环内部；所述两匝线圈环的一部分分别对应地向外侧偏移，并且所述两匝线圈环向外侧偏移的部分之间的间距增加。
[0006]所述正火线圈为闭式正火线圈。
[0007]所述正火线圈为开式正火线圈。
[0008]所述两匝线圈环的位于轨底中间的部分分别向外侧偏移。
[0009]所述两匝线圈环的位于轨头的部分分别向外侧偏移。
[0010]所述两匝线圈环的位于轨腰的部分分别向外侧偏移。
[0011]所述正火线圈的向外侧偏移的部分具有梯形形状。
[0012]所述正火线圈的向外侧偏移的部分具有矩形形状。
[0013]所述两匝线圈环的向外侧偏移的部分分别位于轨底上侧两边。
[0014]优选地，所述两匝线圈沿相反的方向向外偏移后再沿相对的方向向内偏移，所述两匝线圈的向外偏移之前的间距等于所述两匝线圈的向内偏移之后的间距，并且所述两匝线圈基本上保持相互近似平行地延伸；优选地，所述两匝线圈在沿相反的方向向外偏移后平行地延伸一段距离。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为钢轨焊接接头正火示意图；
[0016]图2(a)为现有的钢轨正火线圈的主视图；
[0017]图2(b)为现有的钢轨正火线圈的右视图；
[0018]图2(c)为现有的钢轨正火线圈的仰视图；
[0019]图3(a)为根据本实用新型实施例一的钢轨正火线圈主视图；
[0020]图3(b)为根据本实用新型实施例一的钢轨正火线圈的侧视图；
[0021]图3(c)为根据本实用新型实施例一的钢轨正火线圈的仰视图；
[0022]图4(a)为现有技术的钢轨正火线圈轨底加热区域的示意图；
[0023]图4(b)为根据本实用新型实施例的钢轨正火线圈轨底加热区域示意图；
[0024]图5(a)为根据本实用新型实施例二的钢轨正火线圈的主视图；
[0025]图5(b)为根据本实用新型实施例二的钢轨正火线圈的侧视图；
[0026]图5(c)为根据本实用新型实施例二的钢轨正火线圈的仰视图；
[0027]图6(a)为根据本实用新型实施例三的钢轨正火线圈的主视图；
[0028]图6(b)为根据本实用新型实施例三的钢轨正火线圈的侧视图；和
[0029]图6(c)为根据本实用新型实施例三的钢轨正火线圈的仰视图。
[0030]其中，I为钢轨轨头，2为钢轨轨腰，3为钢轨轨底角，4为钢轨轨底中，5为两匝正火线圈，6为第一线圈，7为第二线圈，8为包含轨底中部线圈的虚线框，9为包含轨底中部上侧线圈的虚线框。
【具体实施方式】
[0031]下面参照附图详细描述本发明的说明性、非限制性实施例。
[0032]实施例一:
[0033]图3是本实用新型实施例一的钢轨焊接接头闭式正火线圈示意图，其中图3(a)为根据本实用新型实施例一的钢轨焊接接头正火线圈的主视图，图3(b)为根据本实用新型实施例一的钢轨焊接接头正火线圈的侧视图，图3(c)为根据本实用新型实施例一的钢轨焊接接头正火线圈的仰视图。
[0034]图3(a)中，相对近似平行的两匝线圈(第一线圈6、第二线圈7)组成本实用新型实施例一的闭式正火线圈，钢轨穿行于由两匝线圈形成的环中对钢轨焊接接头进行正火加热。从图3(b)中可以看到，因为将第一线圈6和第二线圈7在轨底中部位的线圈分别沿钢轨方向向外侧偏移，即，相互平行的两个线圈分别沿相反的方向向外偏移，如虚线框8中所示，所以在相互近似平行的线圈底部出现向外突出的部分。
[0035]从图3(c)可以看出，钢轨焊接接头正火线圈在轨底中区域的两匝线圈在轨底的平面内沿着钢轨纵向(长度方向)分别向外偏移，两匝线圈之间的距离逐渐增加，然后两匝线圈继续相互平行地延伸一小段距离，接着两匝线圈向内(沿相对方向)偏移直至它们之间距离减小到两匝线圈分别向外偏移之前的两匝线圈之间的初始间距，最后，两匝线圈继续平行地延伸并且两匝线圈之间的间距与其向外侧偏移前的间距相同。这里，两匝线圈在轨底中处向外和向内偏移之后所具有的形状为(近似)梯形。
[0036]图4(a)为现有技术的钢轨正火线圈轨底加热区域的示意图，图4(b)为根据本实用新型实施例的钢轨正火线圈轨底加热区域示意图。由于具有上述结构，因此，从图4(a)和图4(b)中虚线框8内所示的阴影区域的对比可以看出，通过轨底中处两匝线圈之间逐渐增加的距离使得加热范围增大，如图4(b)所示，从而使相同的热量被分散到更大的区域范围，因此，降低了轨底中间部分的加热温度(虚线框8中的黑点)。而在另一方面，由于两匝线圈在向外偏移前和向内偏移后的结构未发生变化(两匝线圈平行延伸且偏移之前与偏移之后两匝线圈之间的间距相同)，尤其是轨底角的线圈结构未变，这保证了钢轨其它部位的加热温度不受影响，因此不会导致任何不利影响。
[0037]图3 (a)、图3 (b)和图3 (c)所示的钢轨焊接接头正火线圈，通过增加轨底中部两匝线圈之间的距离扩大了加热范围，从而降低了轨底中部的加热温度，同时其它部位(如轨头、轨腰、轨底角部)温度不受影响，从而保证了钢轨焊接接头轨底中部显微组织的细晶粒度和力学性能的高韧塑性。
[0038]此外，本实用新型中降低轨底中部加热温度的结构同样可以作为线圈的接近轨头和/或轨腰的部分处的结构，从而能够进一步降低轨头和/或轨腰处的温度。具体地，如果轨头的局部温度过高，可以使钢轨轨头部分处的两匝线圈分别向外偏移，以达到降低该区域加热温度的目的，从而保证了钢轨焊接接头在该部位显微组织的细晶粒度和力学性能的高韧塑性。
[0039]实施例二:
[0040]如图5(a)、图5(b)和图5 (C)所示，为根据本实用新型实施例二的钢轨焊接接头闭式正火线圈示意图，其中图5(a)为根据本实用新型实施例二的钢轨焊接接头正火线圈的主视图，图5(b)为根据本实用新型实施例二的钢轨焊接接头正火线圈的侧视图，图5(c)为根据本实用新型实施例二的钢轨焊接接头正火线圈的仰视图。其中，正火线圈的两匝线圈在轨底中处的部分沿钢轨长度方向向外侧偏移而成的形状为矩形。
[0041]在图5(b)中可以看到，第一线圈6和第二线圈7在轨底中处的线圈分别沿相反方向(钢轨的横向方向)向外延伸，如图中虚线框8的内容所示，所以在相互近似平行的两匝线圈底部出现向外突出的部分。
[0042]又如图5(c)所示，第一线圈6和第二线圈7在轨底中部分的线圈向外偏移所形成的形状为矩形，如图中虚线框8内部分所示。从图中可以看到，两匝线圈在轨底部分先沿相反方向向外偏移，再沿相对方向向内偏移。优选地，所述两匝线圈在轨底部分沿相反方向向外偏移后平行地延伸一段距离通过增加轨底区域两匝线圈之间的距离，使加热范围增大，从而使相同的热量被分散到更大的区域范围，因此降低了轨底中间部分的加热温度，从而保证了钢轨焊接接头感应加热热处理后轨底中显微组织的细晶粒度和力学性能的高韧塑性。而在另一方面，由于两匝线圈在向外偏移前和向内偏移后的结构未发生变化(两匝线圈平行延伸且偏移之前与偏移之后两匝线圈之间的间距相同)，尤其是轨底角的线圈结构未变，这保证了钢轨其它部位的加热温度不受影响，因此不会由于热量的过分散失而导致不利影响。
[0043]实施例三:
[0044]如图6(a)、图6(b)和图6(c)所示为本实用新型的实施例三，其中图6 (a)为根据本实用新型实施例三的轨道焊接接头正火线圈结构的主视图，图6(b)为根据本实用新型实施例三的轨道焊接接头正火线圈结构的侧视图，图6(c)为根据本实用新型实施例三的轨道焊接接头正火线圈结构的仰视图，在本实施例中，轨底中部上侧线圈(图6(a)中虚线框9内的黑色区域)沿相反方向(钢轨的横向方向)向外侧偏移。
[0045]如图6(b)中，第一线圈6和第二线圈7的中部偏下的区域水平地向外侧突出(虚线框9内所示)。
[0046]又如本实施例的仰视图图6(c)所示，因轨底中部上侧线圈沿相反方向(钢轨的横向方向)向外侧偏移，又沿相对方向向内偏移，使得仰视图的中间位置形成向外侧偏移的四段线圈(如虚线框9内所示)。
[0047]本实施例与图5(a)、图5(b)和图5(c)所示的实施例二中的正火线圈结构理论上相似，通过使轨底中部上侧正火线圈向外偏移，起到降低轨底中的加热温度的作用，从而保证了钢轨焊接接头感应加热热处理后轨底中显微组织的细晶粒度和力学性能的高韧塑性。
[0048]实施例四:
[0049]在本发明的第四个实施例中，针对感应加热时合上、感应加热后打开的开式正火线圈，也可以采用与之前轨底中部或者轨底中部上侧结构相类似的结构降低正火线圈正火加热时轨底中或其它局部的加热温度，从而保证了钢轨焊接接头在该部位显微组织的细晶粒度和力学性能的高韧塑性。
[0050]如本领域技术人员所了解的，第一线圈6和第二线圈7向外偏移所构成的形状不限于上述实施例所限定的形状，可以根据实际需要对该形状作出改变。
[0051]通过采用热电偶在钢轨加热时的实际测量，采用新型线圈后，成功地将轨底中区域的加热温度降低了 50-100°C以上，避免了因轨底中区域温度过高使显微组织中的晶粒粗大，进而导致该部位的韧塑性下降；并且这对轨底角的温度没有影响，不会因为加热温度低而导致该部位焊接接头处晶粒粗大。
[0052]尽管对本发明的典型实施例进行了说明，但是显然本领域技术人员可以理解，在不背离本发明的精神和原理的情况下可以进行改变，其范围在权利要求书以及其等同物中进行了限定。
【权利要求】
1.一种钢轨焊接接头正火线圈，其特征在于，所述正火线圈由相互近似平行的两匝线圈环组成，所述钢轨穿行在由所述线圈环构成的环内部；所述两匝线圈环的一部分分别对应地向外侧偏移，并且所述两匝线圈环向外侧偏移的部分之间的间距增加。
2.根据权利要求1所述的钢轨焊接接头正火线圈，其特征在于，所述正火线圈为闭式正火线圈。
3.根据权利要求1所述的钢轨焊接接头正火线圈，其特征在于，所述正火线圈为开式正火线圈。
4.根据权利要求1所述的钢轨焊接接头正火线圈，其特征在于，所述两匝线圈环的位于轨底中间的部分分别向外侧偏移。
5.根据权利要求1所述的钢轨焊接接头正火线圈，其特征在于，所述两匝线圈环的位于轨头的部分分别向外侧偏移。
6.根据权利要求1所述的钢轨焊接接头正火线圈，其特征在于，所述两匝线圈环的位于轨腰的部分分别向外侧偏移。
7.根据权利要求4所述的钢轨焊接接头正火线圈，其特征在于，所述正火线圈的向外侧偏移的部分具有梯形形状。
8.根据权利要求4所述的钢轨焊接接头正火线圈，其特征在于，所述正火线圈的向外侧偏移的部分具有矩形形状。
9.根据权利要求1所述的钢轨焊接接头正火线圈，其特征在于，所述两匝线圈环的向外侧偏移的部分分别位于轨底上侧两边。
10.根据权利要求1所述的钢轨焊接接头正火线圈，其特征在于，所述两匝线圈沿相反的方向向外偏移后再沿相对的方向向内偏移，所述两匝线圈的向外偏移之前的间距等于所述两匝线圈的向内偏移之后的间距，并且所述两匝线圈基本上保持相互近似平行地延伸；优选地，所述两匝线圈在沿相反的方向向外偏移后平行地延伸一段距离。
【文档编号】C21D9/50GK204174249SQ201420622297
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】詹新伟, 王树青, 邵扬道 申请人:中国铁道科学研究院, 中国铁道科学研究院金属及化学研究所