[发明专利]道岔尖轨中频感应加热装置

说明书

本发明属金属热处理设备，尤其是用于道岔尖轨的中频感应加热装置。

为了提高铁路用钢轨的使用性能，国内外对钢轨热处理技术进行了开发，生产出了具有高强度的优质钢轨，以满足铁路向着重载、高连、高密度、大运量的需要。但铁路道岔用的尖轨破损仍严重。因尖轨轨头断面是渐变的，给尖轨热处理带来很大难度。

在现有技术中，日本特许公报平3—41528公开了两种型式的中频感应加热装置。该装置存在如下缺点：当尖轨轨头宽度减小后，由于其轨头两侧与感应加热装置对应部分的间隙加大，引起电磁效应的磁阻增加和漏磁加大，导致有效电功率减小，加热温度降低，加热层变浅。为了达到产品性能要求，必须不断调节工艺参数，势必增加工艺操作的复杂程度。

本发明的目的是提供一种各组线圈的电流随尖轨断面的变化自动调节，实现有效的局部加热，并能节省电耗的中频感应加热装置。

为实现上述目的，设计了一种新型中频(1000～8000Hz)感应加热装置。它是由处于尖轨顶部的至少两组线圈和处于尖轨两侧的至少各一组线圈组成。各线圈的连接方式，要使得相邻而不相接触的两组线圈的电流方向相反，以使其产生的磁力线相互加强。尖轨顶部的线圈至少要有一个单独的电流回路。

尖轨两侧的线圈可以制成波浪形，以使轨头两侧加热温度分布较为一致。

各组线圈，尤其是尖轨顶部的线圈，最佳方案是镶嵌在导磁体的凹槽内。

线圈由中空的铜管制成，其断面为方形或矩形。线圈内通以冷却介质，以保护线圈不被烧坏。

采用上述结构，利用电磁感应效应，能对各组线圈的电流进行自动导向。因此，各线圈内的电流大小及各部位的电流密度分布能随其磁阻的变化自动调节，实现有效的局部加热，进而保证工艺操作和产品性能的稳定并能节省电耗。

本装置还具有制造简单，连接方便、加热效率高等特点。

本装置可将钢轨轨头以8～70℃/s的加热速度加热到820～1020℃。    

本装置还可用于其他变断面工件的连续加热。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1轨头宽度较宽部位处于中频感应加热装置中的情况。

图2为图1的横断面图。

图3轨头宽度较窄部位处于中频感应加热装置中的情况。

图4为图3的横断面图。

图5两套中频感应加热装置组合图。

在图2中尖轨1的顶部布置两组线圈2，尖轨1的两侧分别布置一组线圈4，线圈2镶嵌在导磁体3的凹槽内。线圈通电后，在各组线圈周围分别形成磁回路，共形成四个磁回路，故称“四回路”型，其磁力线分布如图2中细线所示。当加热装置处于尖轨的轨头宽度较窄部分时，由于线圈与轨头两侧的间隙加大，使其磁阻增加，导致电流密度分布发生变化，电流主要从轨头顶部的线圈2通过，有利于轨头的局部集中加热，并可减少漏磁，提高热效率，降低电耗。

用户也可按图2的线圈结构，进行多套本装置相结合的连续加热。图5即是两套装置相组合的情况。