一种在钢轨上加热熔覆合金用于解决分路不良的方法

摘要

本发明公开了一种在钢轨上加热熔覆合金用于解决分路不良的方法，将焊枪布置在钢轨踏面待熔覆部位的上方，将平面感应加热器布置在焊枪后方，平面感应加热器由处于同一水平面上并连接在一起的第一加热面和第二加热面构成，第一加热面呈梯形或方形或圆形，第二加热面呈“一”字形结构，平面感应加热器在钢轨踏面横向位置可调，焊枪沿钢轨踏面纵向移动在钢轨踏面待熔覆部位熔覆合金粉末形成合金带，平面感应加热器也跟随焊枪移动并加热钢轨踏面，平面感应加热器的移动速度与焊枪的移动速度相同。本发明的平面感应加热器在钢轨踏面横向位置可调，合金粉末可熔覆在轮轨接触点上，使列车车轮与轨道接触导通，保证轨道电路分路良好。

说明书

技术领域

本发明涉及到金属材料高碳钢表面熔覆及铁路轨道电路信号控制领域，尤其涉及一种在钢轨上加热熔覆合金用于解决分路不良的方法。

背景技术

轨道电路是以铁路线的两根钢轨为导体，用引接线连接信号电源和接收设备构成的电气回路。在调车线、货物线、专用线及渡线等列车长期较少通过的区段，钢轨轨面严重氧化生锈，当列车在生锈严重的钢轨上行驶时，虽然列车车轮与轨道接触但不导通，表明该轨道电路已失去了对轨道区段占用状态检查的功能。这种现象就叫轨道电路分路不良，俗称 “白光带”或“压不死”。

在铁路轨道电路分路不良区段，采用感应加热和等离子熔覆在钢轨轨头踏面熔覆一层防锈耐磨合金带，使车轮和不生锈的耐磨合金带有效接触，可以有效消除轨道电路分路不良现象。感应加热是为了避免熔覆过程中钢轨产生有害的马氏体组织。等离子熔覆是保证防锈耐磨合金带与钢轨结合力高，车轮在碾压过程中，防锈耐磨合金带不脱落。

根据轮轨接触和磨损理论，理论上车轮和钢轨踏面是一点接触，车轮在铁轨上呈蛇形运动，由于列车的行驶速度和钢轨转弯半径不同，车轮与钢轨踏面的接触点位置是变化的。当合金带高出钢轨踏面时，车轮始终与合金带接触。但随着合金带的磨损，当合金带与钢轨踏面的相对高度为零时，如果合金带只位于钢轨踏面外侧，就有可能车轮接触不到合金带，造成分路不良。为了避免车轮接触不到合金带，现有技术熔覆的合金带的高度就必须是1-2.2mm。但即使这样，合金带终究要被磨损掉，始终存在分路不良隐患；并且不适用于高铁的分路不良区段，因为高铁的钢轨轨面平直度要求≤0.2mm/1m。

公开号为CN 103132008A，公开日为2013年06月05日的中国专利文献公开了一种在钢轨上非预热熔覆合金的方法，其特征在于：包括熔覆步骤：采用等离子熔覆或电弧焊熔覆在钢轨轨头表面熔覆合金，焊枪布置在待熔覆部位的上方，感应加热器紧随其后，焊枪与感应加热器的距离为2—40mm，焊枪距离轨面高6—15mm，焊枪沿钢轨纵向移动熔覆合金，感应加热器也跟随移动加热钢轨，感应加热器的移动速度与焊枪的移动速度一致。

该方法中其感应加热器特征结构为：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相互垂直；第一个加热面位于熔覆带上部，与加热区二处于同一水平面上；加热区二为“一”字形结构，与第一个加热面连接。

该熔覆合金的方法仍然存在以下缺点：

加热区一和加热区二构成了一个立体结构，在具体加热时，这种结构使得钢轨加热部位只能位于钢轨踏面外侧而不能沿钢轨踏面中心以及钢轨踏面内侧移动，造成合金粉末只能熔覆在钢轨踏面外侧，随着车轮长期的碾压，熔覆后的合金带会加速磨损，当合金带与钢轨踏面的相对高度为零时，如果合金带只位于钢轨踏面外侧，就有可能车轮接触不到合金带，造成分路不良；此外，加热面为两个面，加热更分散，浪费了能源。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种在钢轨上加热熔覆合金用于解决分路不良的方法，本发明通过采用平面感应加热器给钢轨加热，平面感应加热器在钢轨踏面横向位置可调，合金粉末可熔覆在钢轨踏面中心或钢轨踏面内侧或钢轨踏面外侧，纵向连续分布。熔覆后的合金带能满足高铁的钢轨轨面平直度要求，使列车车轮与轨道接触导通，保证轨道电路分路良好；具有热效率高、节约热能的特点。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种在钢轨上加热熔覆合金用于解决分路不良的方法，其特征在于：将焊枪布置在钢轨踏面待熔覆部位的上方，将平面感应加热器布置在焊枪后方，平面感应加热器由处于同一水平面上并连接在一起的第一加热面和第二加热面构成，第一加热面呈梯形或方形或圆形，第二加热面呈“一”字形结构，平面感应加热器在钢轨踏面横向位置可调，焊枪沿钢轨踏面纵向移动在钢轨踏面待熔覆部位熔覆合金粉末形成合金带，平面感应加热器也跟随焊枪移动并加热钢轨踏面，平面感应加热器的移动速度与焊枪的移动速度相同。

所述钢轨踏面待熔覆部位是指钢轨踏面中心或钢轨踏面内侧或钢轨踏面外侧。

熔覆合金粉末形成的合金带宽度为8-18毫米,高度为0-0.5毫米。

所述梯形的锐角为30-90度。

所述第一加热面和第二加热面经铜管或银管弯曲、弯折或焊接成型。

所述第一加热面包括位于同一水平面上且依次首尾相连的段一、段二、段三、段四、段五、段六、段七、段八、段九、段十、段十一和段十二，所述段一、段五和段九形成梯形的一个腰，段三、段七和段十一形成梯形的另一个腰，段二、段六和段十形成梯形的上底，段四、段八和段十二形成梯形的下底。

所述段一、段二、段三、段四、段五、段六、段七、段八、段九、段十、段十一和段十二均为直段，横截面呈半圆形或方形或圆形。

所述段十一和段十二的连接处位于段七和段八的连接处内，所述段七和段八的连接处位于段三和段四的连接处内。

本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：

一、根据轮轨接触理论，轮轨接触点根据列车行驶速度和拐弯半径不同，可能位于钢轨踏面中心或钢轨踏面内侧或钢轨踏面外侧；本发明的熔覆方法采用的平面感应加热器，其在钢轨踏面横向位置可调，可在钢轨踏面上横向自由移动的对钢轨踏面进行加热，根据轮轨接触理论，可自由选择的将合金粉末熔覆在轮轨接触点，即钢轨踏面中心或钢轨踏面内侧或钢轨踏面外侧上，避免了现有技术中只能熔覆在钢轨踏面外侧而造成分路不良的问题，从而保证车轮与熔覆的合金带始终接触，分路良好；同时，因为可将合金粉末熔覆在轮轨接触点上，就没有合金带高度必须是1-2.2mm的限制，换言之，熔覆后形成的合金带不需要高出钢轨踏面；此外，由于第二加热面和第一加热面处于同一水平面上，这样形成的平面感应加热器整体为平面结构，加热更集中，热效率利用更高，更加节能，在同等条件下节能23.5%。

二、本发明将焊枪布置在待熔覆部位的上方，平面感应加热器布置在焊枪后方，不需事先预热，经现场测试，在相同的条件下，节能23.5%，使原技术现场施工中采用的大型柴油发电机（重约2.0t）供电，改为采用汽油发电机供电，汽油发电机可人工搬运，不需要租用铁路轨道车，极大的降低了施工难度，施工更加灵活方便。

三、本发明熔覆合金粉末形成的合金带宽度为8-18毫米,高度为0-0.5毫米；能够满足高铁的钢轨轨面平直度要求，解决高铁的分路不良问题；合金带通过打磨甚至可以和钢轨踏面形状完全一致。

四、本发明的平面感应加热器，所述梯形的锐角为30-90度，这样的设置方式，在实际应用中，效果更好，利于节能。

五、本发明的平面感应加热器，所述第一加热面包括位于同一水平面上且依次首尾相连的段一、段二、段三、段四、段五、段六、段七、段八、段九、段十、段十一和段十二，所述段一、段五和段九形成梯形的一个腰，段三、段七和段十一形成梯形的另一个腰，段二、段六和段十形成梯形的上底，段四、段八和段十二形成梯形的下底，采用这样的结构方式，平面感应加热器的第一加热面在钢轨踏面有十二段铜管加热，加热更为集中，加热更快，热效率更高；梯形结构能够更加有效的分布热能，以适应钢轨降温要求，与钢轨热影响区降温更匹配，在加热功率相同条件下，其效果更好。

六、本发明的平面感应加热器，所述段一、段二、段三、段四、段五、段六、段七、段八、段九、段十、段十一和段十二均为直段，铜管加热段数增加的同时，由于是直段，分布紧凑，其第一加热面的面积并未增大，保证加热集中，满足加热效率要求，同时直段更能满足铜管焊接成形工艺要求；横截面呈半圆形或方形或圆形，尤其采用横截面呈半圆形的铜管，缩小了加热面积，使加热更集中，加热效果更好，利于节能。

七、本发明的平面感应加热器，段十一和段十二的连接处位于段七和段八的连接处内，所述段七和段八的连接处位于段三和段四的连接处内，能够更加有效的分布热能，以适应钢轨降温要求。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：

图1为本发明在钢轨上加热熔覆合金俯视图

图2为本发明平面感应加热器的结构示意图

图中标记：1、第一加热面，2、第二加热面，3、段一，4、段二，5、段三，6、段四，7、段五，8、段六，9、段七，10、段八，11、段九，12、段十，13、段十一，14、段十二，15、焊枪，16、钢轨踏面中心，17、钢轨踏面内侧，18、钢轨踏面外侧。

具体实施方式

实施例1

一种在钢轨上加热熔覆合金用于解决分路不良的方法，将焊枪15布置在钢轨踏面待熔覆部位的上方，将平面感应加热器布置在焊枪15后方，平面感应加热器由处于同一水平面上并连接在一起的第一加热面1和第二加热面2构成，第一加热面1呈梯形或方形或圆形，第二加热面2呈“一”字形结构，平面感应加热器在钢轨踏面横向位置可调，焊枪15沿钢轨踏面纵向移动在钢轨踏面待熔覆部位熔覆合金粉末形成合金带，平面感应加热器也跟随焊枪15移动并加热钢轨踏面，平面感应加热器的移动速度与焊枪15的移动速度相同。

本实施例为最基本的实施方式，根据轮轨接触理论，轮轨接触点根据列车行驶速度和拐弯半径不同，可能位于钢轨踏面中心16或钢轨踏面内侧17或钢轨踏面外侧18；本发明的熔覆方法采用的平面感应加热器，其在钢轨踏面横向位置可调，可在钢轨踏面上横向自由移动的对钢轨踏面进行加热，根据轮轨接触理论，可自由选择的将合金粉末熔覆在轮轨接触点，即钢轨踏面中心16或钢轨踏面内侧17或钢轨踏面外侧18上，避免了现有技术中只能熔覆在钢轨踏面外侧18而造成分路不良的问题，从而保证车轮与熔覆的合金带始终接触，分路良好；同时，因为可将合金粉末熔覆在钢轨踏面中心16或钢轨踏面内侧17，就没有合金带高度必须是1-2.2mm的限制，换言之，熔覆后形成的合金带不需要高出钢轨踏面；此外，由于第二加热面2和第一加热面1处于同一水平面上，这样形成的平面感应加热器整体为平面结构，加热更集中，热效率利用更高，更加节能，在同等条件下节能23.5%。

实施例2

一种在钢轨上加热熔覆合金用于解决分路不良的方法，将焊枪15布置在钢轨踏面待熔覆部位的上方，将平面感应加热器布置在焊枪15后方，平面感应加热器由处于同一水平面上并连接在一起的第一加热面1和第二加热面2构成，第一加热面1呈梯形或方形或圆形，第二加热面2呈“一”字形结构，平面感应加热器在钢轨踏面横向位置可调，焊枪15沿钢轨踏面纵向移动在钢轨踏面待熔覆部位熔覆合金粉末形成合金带，平面感应加热器也跟随焊枪15移动并加热钢轨踏面，平面感应加热器的移动速度与焊枪15的移动速度相同。所述钢轨踏面待熔覆部位是指钢轨踏面中心16或钢轨踏面内侧17或钢轨踏面外侧18。熔覆合金粉末形成的合金带宽度为8-18毫米,高度为0-0.5毫米。

本实施例为一较佳实施方式，将焊枪15布置在待熔覆部位的上方，平面感应加热器布置在焊枪15后方，不需事先预热，经现场测试，在相同的条件下，节能23.5%，使原技术现场施工中采用的大型柴油发电机（重约2.0t）供电，改为采用汽油发电机供电，汽油发电机可人工搬运，不需要租用铁路轨道车，极大的降低了施工难度，施工更加灵活方便。熔覆合金粉末形成的合金带宽度为8-18毫米,高度为0-0.5毫米；能够满足高铁的钢轨轨面平直度要求，解决高铁的分路不良问题；合金带通过打磨甚至可以和钢轨踏面形状完全一致。

实施例3

一种在钢轨上加热熔覆合金用于解决分路不良的方法，将焊枪15布置在钢轨踏面待熔覆部位的上方，将平面感应加热器布置在焊枪15后方，平面感应加热器由处于同一水平面上并连接在一起的第一加热面1和第二加热面2构成，第一加热面1呈梯形或方形或圆形，第二加热面2呈“一”字形结构，平面感应加热器在钢轨踏面横向位置可调，焊枪15沿钢轨踏面纵向移动在钢轨踏面待熔覆部位熔覆合金粉末形成合金带，平面感应加热器也跟随焊枪15移动并加热钢轨踏面，平面感应加热器的移动速度与焊枪15的移动速度相同。所述钢轨踏面待熔覆部位是指钢轨踏面中心16或钢轨踏面内侧17或钢轨踏面外侧18。熔覆合金粉末形成的合金带宽度为8-18毫米,高度为0-0.5毫米。所述梯形的锐角为30-90度。所述第一加热面1和第二加热面2经铜管或银管弯曲、弯折或焊接成型。

本实施例为又一较佳实施方式，第一加热面1和第二加热面2经铜管或银管焊接成型，满足铜管成形工艺要求。梯形的锐角为30-90度，这样的设置方式，在实际应用中，效果更好，利于节能。

实施例4

一种在钢轨上加热熔覆合金用于解决分路不良的方法，将焊枪15布置在钢轨踏面待熔覆部位的上方，将平面感应加热器布置在焊枪15后方，平面感应加热器由处于同一水平面上并连接在一起的第一加热面1和第二加热面2构成，第一加热面1呈梯形或方形或圆形，第二加热面2呈“一”字形结构，平面感应加热器在钢轨踏面横向位置可调，焊枪15沿钢轨踏面纵向移动在钢轨踏面待熔覆部位熔覆合金粉末形成合金带，平面感应加热器也跟随焊枪15移动并加热钢轨踏面，平面感应加热器的移动速度与焊枪15的移动速度相同。所述钢轨踏面待熔覆部位是指钢轨踏面中心16或钢轨踏面内侧17或钢轨踏面外侧18。熔覆合金粉末形成的合金带宽度为8-18毫米,高度为0-0.5毫米。所述梯形的锐角为30-90度。所述第一加热面1和第二加热面2经铜管或银管弯曲、弯折或焊接成型。所述第一加热面1包括位于同一水平面上且依次首尾相连的段一3、段二4、段三5、段四6、段五7、段六8、段七9、段八10、段九11、段十12、段十一13和段十二14，所述段一3、段五7和段九11形成梯形的一个腰，段三5、段七9和段十一13形成梯形的另一个腰，段二4、段六8和段十12形成梯形的上底，段四6、段八10和段十二14形成梯形的下底。所述段一3、段二4、段三5、段四6、段五7、段六8、段七9、段八10、段九11、段十12、段十一13和段十二14均为直段，横截面呈半圆形或方形或圆形。所述段十一13和段十二14的连接处位于段七9和段八10的连接处内，所述段七9和段八10的连接处位于段三5和段四6的连接处内。

本实施例为最佳实施方式，采用这样的结构方式，平面感应加热器在钢轨踏面有十二段铜管加热，加热更为集中，加热更快，热效率更高；梯形结构能够更加有效的分布热能，以适应钢轨降温要求，与钢轨热影响区降温更匹配，由于是直段，分布紧凑，其第一加热面1的面积并未增大，保证加热集中，满足加热效率要求，同时直段更能满足铜管成形工艺要求；横截面呈半圆形或方形或圆形，尤其采用横截面呈半圆形的铜管，缩小了加热面积，使加热更集中，加热效果更好，利于节能。

本发明不限于上述实施例，根据上述实施例的描述，本领域的普通技术人员还可对本发明作出一些显而易见的改变，但这些改变均应落入本发明权利要求的保护范围之内。