[发明专利]钢轨焊接接头的热处理装置及其加热器

说明书

技术领域

本发明涉及铁路或城市轨道交通行业中用于钢轨焊接(例如闪光焊、气 压焊、铝热焊和窄间隙电弧焊)后对钢轨焊接接头进行热处理的装置，尤其 是适合用在钢轨铺设现场中对钢轨焊接接头进行热处理的装置。本发明还 涉及该装置的加热器。

背景技术

在铁路或城市轨道交通行业中，需要对钢轨进行焊接从而用于无缝线 路建造。现有技术中，用于钢轨的焊接通常包括闪光焊、气压焊和铝热焊 等。而对钢轨焊接接头热处理可以使得焊接接头的力学性能显著改善。以 闪光焊和气压焊为例，接头通过热处理，伸长率和冲击吸收功可提高 50％～100％，从而大幅度提高无缝线路的使用寿命。为此，铁道行业标准 TB/T 1632中明确规定闪光焊和气压焊焊接后必须进行热处理。对铝热焊 接头进行的专项试验表明，伸长率和冲击吸收功可提高80％～100％。

从现有技术中知道一种对钢轨焊接接头热处理的方法，即采用中频感 应加热方式对焊接接头进行热处理，其工作原理是：将封闭、水冷的空芯 导线线圈套在钢轨的焊接接头处，然后接通中频交流电源，交变电流产生 交变磁场并通过铁磁性钢轨焊接接头，该磁场使接头产生涡流而使其加 热。具体设备由三部分组成：大功率中频电源、中频变压器和感应线圈。 中频电源是将工频交流电转变成中频交流电，然后将中频电接入中频变压 器初级，变压器次级接入穿过钢轨的封闭导线线圈。电源通电以后穿过钢 轨的封闭导线线圈产生中频的变化的磁场，钢轨在变化的磁场的作用下产 生涡流而生热。由于需要钢轨穿过封闭导线线圈，因此在线上钢轨的焊接 中无法使用，也没有见到此方法应用于铺设现场的实例。另外，感应线圈 与钢轨纵向表面的间距很小，并且精度要求较高，因此，实际上该方法只 适用于钢轨的工厂焊接，不适用于铝热焊的焊接接头。

现有能用于钢轨铺设现场的钢轨焊接接头热处理方式是利用钢轨气 压焊机进行钢轨焊接接头热处理。此类气压焊机在中国专利87202680、 02113283.6、200610020237.1和200520035465.7均有提及，其特征是利用 钢轨气压焊机对钢轨进行焊接之后，用气压焊机的加热器且使用乙炔+氧 气作为加热源来加热钢轨焊接接头。为了使钢轨焊接接头加热均匀，加热 时，将加热器放置在平行于钢轨的活塞杆上。加热器的摆动方式分为两种： 一种是用一根1.0～2.0m长的摆杆，一端钩住加热器，另一端用人工拉动摆 杆，使加热器摆动(见中国专利87202680)；另一种是具有自动控制功能的 摆动结构，即电机转动带动摆动结构摆动，然后摆动结构带动加热器摆动 (详见中国专利200520035465.7)。上述专利的加热器和相应的热处理装置 (气压焊机)的结构均符合TB/T 2622.1《移动式钢轨气压焊机设备压接机技 术条件》。

然而，为了防止加热器过热以及由此引起的燃气回火和爆鸣，现有的 加热器都具有水冷结构。而且，发明人尚未发现有针对最小化或消除加热 器的水冷结构的研究和改进。由于上述专利的热处理装置及其加热器还需 要能用于对钢轨接头进行气压焊，因此需要提供比仅仅焊后热处理所需的 温度更高的温度，故需要采用燃烧值较高但燃点低、性质不稳定的乙炔作 为燃气，这增加了最小化或消除水冷结构的难度。此外，由于现有的热处 理装置包括焊接设备且具有水冷结构，所以现有的热处理装置比较笨重(例 如，可以自动摆火的热处理装置重量在200kg左右)。

发明内容

本发明涉及一种用于钢轨焊接接头的热处理装置及其加热器，其中本 发明的热处理装置及其加热器无需水冷结构。

因此，提供一种用在钢轨焊接接头热处理装置中的加热器。该钢轨包 括轨头、轨腰和轨底。加热器包括多个火孔。该加热器围绕该焊接接头且 配置成使用燃气通过该多个火孔对该焊接接头进行热处理。其中，该加热 器由具有不小于350W/(m·k)的导热系数的金属制成，且该加热器具有不小 于240000mm²的散热表面积。

通常，加热器在工作时，火孔内的温度不能高于燃气的燃点。一旦温 度高于燃气的燃点，很可能导致燃气在加热器内部(火孔内)燃烧，即引起 回火和爆鸣。为控制加热器温度上升，现有的加热器均采用水冷结构。发 明人认识到，为了提供无水冷结构的加热器而且该加热器在工作时其内部 (火孔内)的温度不引起燃气的回火和爆鸣，需要改进加热器的散热，具体 地说，改进加热器的导热系数和散热表面积。