RU2008363C1

RU2008363C1 - Method of hardening railway rails

Info

Publication number: RU2008363C1
Authority: RU
Inventors: Г.Ф. Игнатьев
Original assignee: Центральное конструкторское бюро "Геофизика"
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: hardening technique. SUBSTANCE: with induction heating of rail head up to hardening temperatures and subsequent cooling high frequency electromagnetic field acting upon rail head is generated by induction of high frequency currents in linear conductor connected by plates to inductive conductor, at the same time linear conductor has diameter which is bigger than that of inductive conductor. Space between inductive conductor and rail head is to be fixed to provide continuously-successive heating. Heated portion of rail is cooled with the aid of sprayer which simultaneously cools inductive conductor. EFFECT: improved hardening. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к термической обработке металлических изделий и может быть использовано для индукционной закалки железнодорожных рельсов. Наиболее эффективное его использование - для закалки рельсов в процессе ремонтно-восстановительных работ в местах эксплуатации рельсов или их хранения. The invention relates to the heat treatment of metal products and can be used for induction hardening of railway rails. Its most effective use is for hardening rails in the process of repair and restoration work in places of operation of rails or their storage.

Известен способ поверхностной закалки рельсов, включающий нагрев головки рельса до закалочных температур высокочастотным электромагнитным полем индуктирующего проводника и последующее ее охлаждение. A known method of surface hardening of rails, including heating the rail head to hardening temperatures with a high-frequency electromagnetic field of the induction conductor and its subsequent cooling.

Однако этот способ закалки рельсов является недостаточно эффективным из-за сравнительно небольшой площади разогрева. However, this method of hardening rails is not effective enough due to the relatively small heating area.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса закалки. The aim of the invention is to increase the efficiency of the hardening process.

Цель достигается тем, что в способе закалки железнодорожных рельсов, включающем нагрев головки рельса до закалочных температур высокочастотным электромагнитным полем индуктирующего проводника и последующее охлаждение, уменьшат зону нагрева головки рельса за счет улучшения локальности указанного высокочастотного электромагнитного поля, для чего его возбуждают за счет индуктирования токовой высокой частоты в линейном проводнике, соединенном с помощью пластин с индуктирующим проводником, причем линейный проводник имеет больший диаметр, чем индуктирующий проводник. The goal is achieved by the fact that in the method of hardening railway rails, including heating the rail head to hardening temperatures with the high-frequency electromagnetic field of the induction conductor and subsequent cooling, the heating zone of the rail head is reduced by improving the locality of the specified high-frequency electromagnetic field, for which it is excited by induction of high current frequency in a linear conductor connected by plates with an induction conductor, and the linear conductor has a larger diameter meter than the induction conductor.

Новизна данного способа состоит и в том, что расстояние между индуктирующим проводником и головкой рельса фиксируют, а нагрев осуществляют непрерывно-последовательно. The novelty of this method lies in the fact that the distance between the induction conductor and the rail head is fixed, and heating is carried out continuously-sequentially.

Предлагаемый способ отличается и тем, что охлаждение нагретого участка рельса ведут с помощью спрейера, одновременно охлаждающего индуктирующий проводник. The proposed method is also characterized in that the cooling of the heated portion of the rail is carried out using a sprayer that simultaneously cools the induction conductor.

На фиг. 1 представлено устройство, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - то же, вид сбоку. In FIG. 1 presents a device that implements the proposed method; in FIG. 2 - the same side view.

Устройство, реализующее предлагаемый способ закалки железнодорожных рельсов, содержит согласующий трансформатор, состоящий из сердечника 1, первичной обмотки 2, подключенной к источнику 3 тока высокой частоты, и вторичной обмотки, которая состоит из линейного проводника 4, проводящих пластин 5 индуктирующего прводника 6. Линейный проводник 4 соединен с индуктирующим проводником 6 проводящими пластинами 5. Линейный проводник 4 имеет больший диаметр, чем индуктирующий проводник 6. Длина индуктирующего проводника равна ширине головки рельса 7. A device that implements the proposed method for hardening railway rails contains a matching transformer consisting of a core 1, a primary winding 2 connected to a high-frequency current source 3, and a secondary winding, which consists of a linear conductor 4, conductive plates 5 of the induction conductor 6. Linear conductor 4 is connected to the induction conductor 6 by conductive plates 5. The linear conductor 4 has a larger diameter than the induction conductor 6. The length of the induction conductor is equal to the width of the rail head 7.

Индуктирующий проводник 6 располагают вблизи поверхности головки рельса 7 с наперед заданной величиной зазора между ними. Величину зазора между индуктирующим проводником 6 и поверхностью головки рельса 7 фиксируют посредством пластин 5 и роликов 8, опирающихся на головку рельса 7. Устройство содержит также желоб 9, выполненный в виде спрейера из электроизоляционного материала, со сквозными отверстиями в его теле для протекания по ним охлаждающей жидкости (на чертежах не показана). Отверстия расположены с учетом того, чтобы охлаждающая жидкость создала спрейерное охлаждение как самой головки рельса, так и индуктирующего проводника, предотвращая перегрев последнего. Линейный проводник 4 выполнен с большим диаметром, чем индуктирующий проводник 6. The induction conductor 6 is located near the surface of the rail head 7 with a predetermined gap between them. The gap between the induction conductor 6 and the surface of the rail head 7 is fixed by means of plates 5 and rollers 8 resting on the rail head 7. The device also includes a groove 9 made in the form of a sprayer of electrical insulating material, with through holes in its body for cooling to flow through them liquids (not shown in the drawings). The holes are arranged so that the coolant creates spray cooling of both the rail head itself and the induction conductor, preventing the latter from overheating. Line conductor 4 is made with a larger diameter than the induction conductor 6.

Предлагаемый спосб осуществляют следующим образом. The proposed method is as follows.

Индукционную закалку ведут непосредственно на месте расположения рельса. Перед началом индукционной закалки устройство, реализующее данный способ, устанавливают на рельсе 7, фиксируют заданную величину зазора между индуктирующим проводником 6 и головкой рельса 7. Затем первичную обмотку 2 согласующего трансформатора подключают к источнику 3 тока высокой частоты и пропускают по ней высокочастотный ток. Этот ток индуктирует токи высокой частоты в линейном проводнике 4 и, соответственно, в пластинах 5 и индуктирующем проводнике 6 цепи вторичной обмотки данного трансформатора. Протекая по индуктирующему проводнику 6, высокочастотный ток возбуждает вокруг него высокочастотное электромагнитное поле, которое и воздействует на головку рельса. При этом из-за разности диаметров линейного и индуктирующего проводников 4 и 6, соответственно, плотность токовых линий в них тоже различна. Induction hardening is carried out directly at the location of the rail. Before induction hardening, a device that implements this method is installed on rail 7, a predetermined gap is fixed between the induction conductor 6 and the rail head 7. Then, the primary winding 2 of the matching transformer is connected to a high-frequency current source 3 and a high-frequency current is passed through it. This current induces high-frequency currents in the linear conductor 4 and, accordingly, in the plates 5 and the induction conductor 6 of the secondary circuit of the transformer. Flowing along the induction conductor 6, the high-frequency current excites a high-frequency electromagnetic field around it, which acts on the rail head. Moreover, due to the difference in the diameters of the linear and induction conductors 4 and 6, respectively, the density of the current lines in them is also different.

Индуктирующий проводник 6, имея меньший диаметр, обладает более высокой плотностью линий тока, чем линейный проводник 4 или пластины 5. И высокочастотное электромагнитное поле, возбуждаемое этим индуктирующим проводником 6, обладает большей напряженностью, чем аналогичное поле, возбуждаемое пластинами 5 или линейным проводником 4. Оно и воздействует на головку рельса 7, вызывая в ней вихревые токи, разогревающие ее до закалочных температур. Из-за резкого уменьшения напряженности электромагнитного поля относительно расстояния от возбуждающего его индуктирующего проводника 6 такое поле локально и, следовательно, более эффективно воздействует лишь на головку рельса, вызывая ее разогрев в ограниченной зоне и, практически, не воздействует на какие-либо иные, удаленные от него участки рельса. The induction conductor 6, having a smaller diameter, has a higher density of streamlines than the linear conductor 4 or the plate 5. And the high-frequency electromagnetic field excited by this induction conductor 6 has a higher intensity than a similar field excited by the plates 5 or the linear conductor 4. It acts on the rail head 7, causing eddy currents in it, heating it to hardening temperatures. Due to a sharp decrease in the electromagnetic field relative to the distance from the inducing conductor 6 that excites it, such a field is local and, therefore, acts more effectively only on the rail head, causing it to heat up in a limited area and practically does not affect any other, remote from it sections of the rail.

Расстояние между индуктирующим проводником 6 и головкой рельса 7 фиксируют и, перемещая индуктирующий проводник 6 вдоль рельса 7, осуществляют непрерывно-последовательный нагрев его головки. Подавая воду на желоб 9, спрейерно охлаждают нагретый участок рельса и одновременно охлаждают индуктирующий проводник. The distance between the induction conductor 6 and the head of the rail 7 is fixed and, moving the induction conductor 6 along the rail 7, carry out continuously-sequential heating of its head. Feeding water to the chute 9, sprayer cool the heated section of the rail and at the same time cool the induction conductor.

Таким образом, энергия электромагнитного поля, создаваемого за счет индуктирования токов высокой частоты в линейном проводнике, соединенном с помощью пластин с индуктирующим проводником, и выполнение при этом линейного проводника с большим диаметром, чем индуктирующего проводника, более эффективно используется лишь на нагрев головки рельса, повышая эффективность и самого способа закалки железнодорожных рельсов. (56) Авторское свидетельство СССР N 48413, кл. C 21 D 9/04, 1935. Thus, the energy of the electromagnetic field generated by the induction of high-frequency currents in a linear conductor connected by plates with an induction conductor, and the implementation of a linear conductor with a larger diameter than the induction conductor, is more efficiently used only to heat the rail head, increasing the efficiency and the method of hardening rail rails. (56) Copyright certificate of the USSR N 48413, cl. C 21 D 9/04, 1935.

Claims

1. METHOD FOR HARDENING RAILWAY RAILS, including heating the rail head to quenching temperatures with a high-frequency electromagnetic field of an induction conductor and subsequent cooling, characterized in that the electromagnetic field is created by induction of high-frequency currents in a linear conductor connected by plates with an induction conductor, and linear the conductor has a larger diameter than the induction conductor.

2. The method according to p. 1, characterized in that the distance between the induction conductor and the rail head is fixed, and heating is carried out continuously sequentially.

3. The method according to p. 1, characterized in that the cooling of the heated section of the rail is carried out using a sprayer that simultaneously cools the induction conductor.