[发明专利]一种感应加热器及其在钢轨上非预热熔覆合金的方法

说明书

 

技术领域

    本发明属于金属材料高碳钢表面熔覆及铁路轨道电路信号控制领域。

背景技术

在铁路轨道电路分路不良区段（或称“压不死”或“白光带”区段），采用等离子熔覆在钢轨表面熔覆一层防锈耐磨合金，可以有效消除轨道电路分路不良现象。但在熔覆过程中，钢轨表面熔覆区温度很高，处于熔融状态，其熔覆区下的热影响区温度超过相变温度的基体组织会发生相变。理论上，钢轨降温时，当降温速度超过钢轨材料CCT曲线范围时，钢轨就会产生马氏体组织。马氏体是一种又硬又脆的组织，它大大降低钢轨的韧性，导致钢轨产生裂纹，断轨隐患。铁道部标准?43kg/m-75kg/m热轧钢轨订货技术条件?（TB/T2344-2003）中明确要求钢轨不允许有马氏体组织。要避免马氏体产生，就必须降低钢轨的降温速度。

为了避免马氏体产生，在现有技术文献中，凡涉及钢轨焊补、熔覆等，都是采用给钢轨预热、焊接或熔覆的方法。因为，根据导热基本定律—傅立叶定律，导热的比热流量q与温度梯度grad t成正比（q=—λgrad t ，            λ:导热系数），通过钢轨预热，使钢轨温度升高，焊接或熔覆时，钢轨初始温度高，内部温度梯度小，降温速度控制在CCT曲线范围内，就不会产生马氏体。

公开号为CN101144160A，公开日为2008年3月19日的中国专利文献公开了一种在钢轨表面熔覆防锈耐磨合金的方法，其具体方法是： A、预热，采用感应加热设备加热钢轨轨头表面，感应加热器布置在钢轨轨头表面要熔覆合金部位的上方，感应加热器匀速移动，均匀加热轨头表面要熔覆合金的部位，感应加热器为长方形，尺寸：宽50mm，长250mm，预热温度为290℃-450℃。B、熔覆，采用等离子熔覆在钢轨轨头表面熔覆合金，感应加热器匀速移动，等离子熔覆设备也跟着匀速移动；当预热温度达到290℃~450℃，等离子熔覆设备的焊枪熔覆合金。

以上述专利文献为代表的在钢轨表面熔覆防锈耐磨合金的方法仍然存在以下缺点：

1.消耗大量的能源。主要体现在以下5个方面：

1)钢轨表面加热到290℃-450℃，需要消耗大量的热能。

2)钢轨的导温系数a大，传热很快。虽然只是加热钢轨表面要熔覆的部位，但在加热过程中，钢轨内部热量不断快速传递，加热的面积增大，浪费许多热能。

3)由于钢轨本身温度升高，熔覆时，钢轨热影响区温度超过相变温度的范围增大，控制降温速度的区域增大，消耗热能。

4)钢轨表面加热到290℃-450℃，钢轨除内部传热外，还有大量的辐射和对流传热。

5)感应加热器平面结构及尺寸，人为增加了加热面积。

2.由于要保证钢轨的预热温度，感应器和等离子焊枪的移动速度不能太快，造成熔覆速度低，时间长，效率低。铁路轨道分路不良熔覆施工是3级施工，施工时，该区段封闭，因而不可能给太多的施工时间，对于较长的分路不良区段，现有方式无法施工。

3.钢轨吸收热能多，钢轨的热应力大，钢轨变形增加。对要求较高的钢轨，如尖轨等，增加钢轨熔覆难度。

4.铁路分路不良区段大多在车站的两边，距车站约700-800m，区段附近一般没有公路。熔覆施工现场需12 0kw的柴油发电机供电，柴油发电机重约2.0t，因而熔覆施工要租用铁路轨道车，将柴油发电机放在轨道车上。施工时，轨道车通过铁路将柴油发电机运到分路不良区段现场。由于轨道车的使用有许多严格的规定且要办很多手续，给施工带来很多困难。

5.熔覆带位于钢轨轨头表面中心，超声波探伤的探头正好在熔覆带上，影响工务正常探伤。

发明内容

为解决上述现有技术所存在的技术问题，本发明提出了一种感应加热器，同时提供了采用该感应加热器在钢轨上非预热熔覆合金的方法，本发明感应加热器结构简单，易于制造，采用该感应加热器在钢轨上熔覆合金，就不需要先行进行预热，在钢轨熔覆速度相同的前提下，本方法所需热能只有现有技术的三分之一或更少；同时，本方法为发电机小型化，甚至不需要轨道车施工奠定了基础。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种感应加热器，其特征在于：包括加热区一和加热区二，加热区一分为两个加热面，第一个加热面的形状为缺少了下底的梯形状，第二个加热面的形状为U形状，梯形状的加热面的两腰与所述U形状的加热面连接在一起，第一个加热面和第二个加热面之间具有夹角；所述加热区二为“一”字形结构，加热区二与所述第一个加热面连接，加热区二和第一个加热面处于同一水平面上。

第一个加热面和第二个加热面之间的夹角为90度。