[发明专利]钢轨焊缝双频正火设备及正火工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种钢轨焊缝双频正火设备及正火工艺，尤其是涉及一种钢轨焊缝双频正火设备及正火工艺。

背景技术：

最早对焊缝进行热处理采用火焰加热方法，这种方法从安全、热处理效果、监控、以及操作等方面考虑，存在较大的缺陷和安全隐患。随着科技的进步，厂焊接头热处理已取消火焰正火方式，取而代之的是中频电感应加热法。其使用中频电源柜选取频率大约在900Hz左右。这一频率也是钢轨类产品进行其它热处理常用频率，现所有钢轨中频淬火厂家，以及绝大多数焊轨生产厂家焊缝正火均采用该频率段进行加热。但是，在钢轨淬火热处理时，特别强调的是对轨头部位加热，而焊缝热处理时，不仅要求对轨头，而且对轨腰，尤其对轨底角加热温度的要求更高。这是因为铺设在线路上的钢轨，轨底角总是承受着拉应力；同时，轨底角焊缝也是缺陷多发部位，如晶粒得不到细化，强度韧性即得不到提高，焊缝开裂的可能性加大。

在实际应用中，只用900Hz频率进行焊缝感应正火处理，轨底角温度仍然存在达不到相变要求温度的情况。经分析研究，这是由于钢轨断面金属分配不均匀性，使得正火加热时感应电流在钢轨断面各处分布不均造成的。即轨头金属厚大，轨底金属薄少，尤其是在轨底两角边缘20-30mm宽度范围内，在该频率段正火加热时，后期温度不再上升，达不到奥氏体相变要求温度，因此，无法消除该处的粗晶状态。而此处又正好是灰斑易发区，使用中以及落锤时应力最大。针对这种情况，各地采取许多措施来补足这里的温度，如用氧乙炔焰补充加热，用铁素体不锈钢在轨角屏蔽，提高中频电流的频率等，除用火焰补充加热外，轨底角温度上升都不理想。这是由于在该频率段下，感应加热钢轨时，钢轨中产生的感应电流在加热的不同时期分布状态发生了变化，尤其在后期，感应电流在轨角处发生抵消作用，不能接续加热形成的结果。

进入21世纪后，各大钢厂研发了各种金属的轨种和轨型。随着铁路几次大提速、加大运量后，铁路运输安全对钢轨焊缝有了更高的要求，铁道部制定了新的焊接标准。原有正火设备及工艺技术已无法满足新标准的要求。原有技术对新的钢轨轨种、轨型这样不规则形状的金属正火，使钢轨上端温度可以根据加热功率以及时间延长都能上升到1000℃以上，直到熔化钢轨顶部，但钢轨底角温度无论怎样调整加热功率和改变加热时间以及改变加热线圈结构的方法都无法突破760℃。钢轨焊接质量就成了困扰钢轨焊接的一大难题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种对钢轨焊缝不均匀断面或异型钢材实现均匀加热的一种钢轨焊缝双频正火设备。

本发明的另一个目的在于提供一种对钢轨焊缝不均匀断面或异型钢材实现均匀加热的一种钢轨焊缝双频正火工艺。

本发明的第一个目的由如下技术方案实施：一种钢轨焊缝双频正火设备，其包括有中频电源柜，变压器，其中所述变压器包括有钢轨焊缝加热线圈和负载变压器，其还包括有交流接触器，低频电容器组，高频电容器组，PLC自动控制器，所述PLC自动控制器与所述中频电源柜相连，所述高频电容器组与所述钢轨焊缝加热线圈并连，所述低频电容器组与所述交流接触器相连，并与所述钢轨焊缝加热线圈并连。

本发明的第二个目的由如下技术方案实施：一种钢轨焊缝双频正火工艺包括有如下生产步骤：(1)低频加热；(2)PLC自动控制器检测钢轨焊缝的温度达到低频段的预设定值；(3)高频加热；(4)PLC自动控制器检测钢轨焊缝的温度达到高频段的预设定值；结束正火工艺；

其中(1)低频加热：设定正火设备的低频段的功率和频率，其中所述功率在60KW-80KW，频率在800Hz-1200Hz，对钢轨的焊缝进行加热；

(2)钢轨焊缝双频正火设备的PLC自动控制器检测钢轨焊缝的温度达到低频段的预设定值，如果检测钢轨焊缝的温度小于低频段的预设定值，则继续进行步骤(1)的低频加热，如果检测钢轨焊缝的温度等于低频段的预设定值，则进行步骤(3)的高频加热；

(3)高频加热：设定正火设备的高频段的功率和频率，其中所述功率在60KW-75KW，频率在2000Hz-2800Hz，对钢轨的焊缝进行加热；

(4)钢轨焊缝双频正火设备的PLC自动控制器检测钢轨焊缝的温度达到高频段的预设定值：如果检测钢轨焊缝的温度小于高频段的预设定值，则继续进行步骤(3)的高频加热，如果检测钢轨焊缝的温度等于高频段的预设定值，则结束正火工艺。

一种钢轨焊缝双频正火工艺对于异型钢材实现均匀加热处理的用途。