Индукционное устройство для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов
Рассмотрены особенности конструкции индукционного устройства для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов и приведены результаты его испытания. В устройстве использованы индукторы с магнитопроводами и согласующие трансформаторы, разработанные и изготовленные в ИЭС. Индукторы расп...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2016 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2016
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147472 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Индукционное устройство для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов / Е.А. Пантелеймонов, Р.С. Губатюк // Автоматическая сварка. — 2016. — № 10 (757). — С. 44-46. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860126688171524096 |
|---|---|
| author | Пантелеймонов, Е.А. Губатюк, Р.С. |
| author_facet | Пантелеймонов, Е.А. Губатюк, Р.С. |
| citation_txt | Индукционное устройство для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов / Е.А. Пантелеймонов, Р.С. Губатюк // Автоматическая сварка. — 2016. — № 10 (757). — С. 44-46. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Рассмотрены особенности конструкции индукционного устройства для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов и приведены результаты его испытания. В устройстве использованы индукторы с магнитопроводами и согласующие трансформаторы, разработанные и изготовленные в ИЭС. Индукторы расположены друг против друга с боковых сторон рельса. Индуктирующий провод индуктора разделен на два параллельных проводника, которые повторяют форму поверхности рельса, охватывают часть поверхности катания, боковую грань головки, шейку и часть подошвы рельса с увеличенными воздушными зазорами в области шейки и перьев рельса. Магнитопроводы установлены над поверхностью катания головки, боковыми гранями головки, шейкой и нижней поверхностью подошвы рельса. Испытания индукционного устройства при частоте тока 2,4 кГц показали равномерное распределение температурного поля в сечение рельса и отсутствие перегрева перьев рельса. Нагрев зоны рельса шириной 50...55 мм до температуры 850...910 °С выполнен за время 140 с. Номинальная мощность источника питания 90 кВт.
The paper studies the design peculiarities of induction device for heat treatment of welded joints of railway rails and gives the results of its testing. The device uses the inductors with magnetic cores and matching transformers, developed and manufactured at PWI. The inductors are located opposite one another from rail sides. Inductive wire of the inductor is divided for two parallel conductors, which follow the shape of rail surface, surround part of running surface, inner edge of rail head, rail web and part of rail flange with increased air gaps in area of rail web and blades. The magnetic cores are located over rail head running surface, inner edges of head, web and lower surface of rail flange. Testing of induction device at 2.4 kHz current frequency showed uniform distribution of temperature field in rail section and absence of overheating of rail blades. Heating of rail zone of 50–55 mm width to 850–910 °C temperature took 140 s. Nominal power of supply source is 90 kW.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:42:50Z |
| format | Article |
| fulltext |
Р В СТВ Р
4 4 I ВТ Т С СВ Р
УДк 621.791:625.43.4
ИНДУкцИОННОе УСТРО СТВО
Для ТеРмИчеСкО ОБРАБОТкИ СВАРНых СТыкОВ
желеЗНОДОРОжНых Рел СОВ
Е. А. ПАНТЕЛЕЙМОНОВ, Р. С. ГУБАТЮК
ИЭС им. е. О. Патона НАН Украины. 036 0, г. киев-150, ул. казимира малевича, 11. -m i : o ce p ton. ie .u
Рассмотрены особенности конструкции индукционного устройства для термической обработки сварных стыков желез-
нодорожных рельсов и приведены результаты его испытания. В устройстве использованы индукторы с магнитопрово-
дами и согласующие трансформаторы, разработанные и изготовленные в ИЭС. Индукторы расположены друг против
друга с боковых сторон рельса. Индуктирующий провод индуктора разделен на два параллельных проводника, которые
повторяют форму поверхности рельса, охватывают часть поверхности катания, боковую грань головки, шейку и часть
подошвы рельса с увеличенными воздушными зазорами в области шейки и перьев рельса. магнитопроводы установле-
ны над поверхностью катания головки, боковыми гранями головки, шейкой и нижней поверхностью подошвы рельса.
Испытания индукционного устройства при частоте тока 2,4 кГц показали равномерное распределение температурного
поля в сечение рельса и отсутствие перегрева перьев рельса. Нагрев зоны рельса шириной 50...55 мм до температуры
50...910 С выполнен за время 140 с. Номинальная мощность источника питания 90 кВт. Библиогр. 7, рис. 4.
К л е в е л в а рел варн е и рел в ер и е а ра а инду ци нн нагрев инду р
Термическая обработка сварных стыков желез-
нодорожных рельсов, выполненных контактной
стыковой сваркой, применяется для достиже-
ния структурной зональной однородности после
сварки, выравнивания твердости металла голов-
ки рельсов, устранения неблагоприятной эпю-
ры внутренних остаточных напряжений металла
сварного соединения 1, 2 . Процесс термической
обработки включает нагрев зоны сварного стыка
и последующую закалку поверхности катания го-
ловки рельса путем принудительного охлаждения
воздушно-водяной смесью или сжатым воздухом.
В настоящее время термическая обработка свар-
ных стыков рельсов выполняется, преимуществен-
но, на индукционных установках типа УИН-001
различной модификации. Основными элемента-
ми установки являются система индукторов, блок
управления, закалочный блок и источник высоко-
частотного питания мощностью 100 кВт, частотой
тока ,0 16,0 кГц. Система индукторов включает
два одинаковых электрически соединенных мно-
говитковых индуктора без магнитопроводов. При
термической обработке сварных стыков рельсов
типа Р65 на установке УИН-001 температура на-
грева составляет 50 950 С, время нагрева 240 с
со сварочного тепла и 360 с от цеховой температу-
ры 3, 4 .
Одним из путей повышения эффективно-
сти индукционного нагревательного оборудова-
ния для термической обработки сварных стыков
рельсов является совершенствование конструк-
ции индукторов. Задачей индукторов является
уменьшение времени нагрева сварных стыков для
увеличения производительности технологических
линий производства рельсовых плетей, обеспече-
ние равномерного распределения температурного
поля по сечению рельса, исключение перегрева
элементов рельса.
Известно, что увеличению степени электро-
магнитной связи тока в индукторах с индуктиру-
емыми в нагреваемой детали вихревыми токами,
следовательно, повышению кПД и коэффициен-
та мощности индукционной системы индуктор —
деталь способствуют магнитопроводы 5, 6 . При-
менение магнитопроводов в индукторах позволит
распределить передаваемую в сварной стык мощ-
ность с учетом различия масс металла головки,
шейки и подошвы рельса, а также решить пробле-
му нагрева центра головки и места перехода по-
дошвы в шейку рельса, вследствие особенностей
нагрева токами высокой частоты деталей сложной
формы.
В настоящей работе описаны особенности кон-
струкции индукторов и приведены результаты
испытания индукционного устройства для тер-
мической обработки сварных стыков железно-
дорожных рельсов. В устройстве использованы
индукторы с магнитопроводами и согласующие
трансформаторы, разработанные и изготовленные
в ИЭС. Номинальная частота тока 2,4 кГц.
Индукционное устройство (рис. 1) состоит из
индукторов 1 и 2 идентичной конструкции. Ин-
дукторы расположены друг против друга с бо-
ковых сторон рельса 3. Индуктирующий провод
индуктора разделен на два параллельных прово-
дника, повторяет форму поверхности рельса и е. А. Пантелеймонов, Р. С. Губатюк, 2016
Р В СТВ Р
4 5I ВТ Т С СВ Р
охватывает часть поверхности катания, боковую
грань головки, шейку и часть подошвы рельса с
увеличенными воздушными зазорами в области
шейки и перьев рельса. Токоведущие шины индук-
торов над поверхностью катания головки снабжены
каналами для прохождения луча пирометра. маг-
нитопроводы 4 различной длины установлены над
поверхностью катания головки, боковыми гранями
головки, шейкой и нижней поверхностью подош-
вы рельса 7 . Для подключения индукторов к тири-
сторному преобразователю частоты использованы
согласующие трансформаторы 6 и 7.
Эффективность индукционного устройства
исследовали при нагреве зоны рельса типа Р65.
Для измерения температуры на поверхности ка-
тания головки рельса использовали инфракрас-
ный пирометр ptris T15. Расстояние от
пирометра до поверхности катания 130 мм. Тем-
пературу металла в сечение рельса контроли-
ровали хромель-алюмелевыми термоэлектриче-
скими преобразователями ТП1 ТП9 (ТП1 — по
оси симметрии на глубине 20 мм от поверхно-
сти катания ТП2, ТП3, ТП5 — по оси симметрии
на расстоянии соответственно 120, 20 и 50 мм от
нижней поверхности подошвы ТП4, ТП — на
глубине 10 мм от нижней поверхности подош-
вы и 32 мм от краев перьев ТП6 — по оси сим-
метрии на глубине 3 мм от поверхности катания
ТП7, ТП9 — по центру боковых граней на глуби-
не 3 мм) (рис. 2).
Испытания индукционного устройства по-
казали, что нагрев зоны рельса от температуры
20 С до температуры на поверхности катания го-
ловки 50 С (рис. 3, а) выполнен за время 60 с.
Номинальная мощность преобразователя часто-
ты 90 кВт. ирина зоны термического влияния
50 55 мм. Скорость нагрева поверхности ката-
ния головки до температуры точки магнитных
превращений порядка 17,5 С/с. По мере потери
металлом магнитных свойств и увеличения глу-
бины проникновения тока скорость нагрева на
поверхности катания головки уменьшилась до
1 С/с. При нагреве зоны рельса от температуры
250 С до температуры на поверхности катания
головки 50 С (рис. 3, б) и номинальной мощно-
сти преобразователя частоты 90 кВт, время нагре-
ва уменьшилось до 40 с. Нагрев зоны рельса от
температуры 250 С моделировал процесс терми-
ческой обработки сварных стыков рельсов со сва-
рочного тепла в технологических линиях произ-
водства рельсовых плетей.
Рис. 1. Схема индукционного устройства (описание 1–7 см.
в тексте)
Рис. 2. Схема размещения термоэлектрических преобразова-
телей ТП1 ТП9 в сечение рельса (обозначения см. в тексте)
Рис. 3. Временные зависимости температуры на поверхности катания головки рельса при нагреве зоны рельса от 20 (а) и от
250 С ( )
Р В СТВ Р
4 6 I ВТ Т С СВ Р
При нагреве зоны рельса от температуры 20 С
продолжительностью 140 с, распределение тем-
пературного поля в сечение рельса отражают за-
висимости, приведенные на рис. 4. Температу-
ра боковых граней головки 70... 90 С (ТП7,
ТП9), шейки 70... 90 С (ТП2, ТП5), на глубине
20 мм от нижней поверхности подошвы по оси
симметрии рельса 0 С (ТП3), подошвы рель-
са 70 90 С (ТП4, ТП ). Время выдержки по-
верхности катания головки при температуре выше
50 С около 0 с. Перепад температуры между
поверхностью катания (рис. 3, а) и центром го-
ловки (ТП1, рис. 4), не более 50...60 С. Перегрев
перьев рельса отсутствовал. Температура в месте
перехода подошвы в шейку рельса 0 90 С
(ТП3, ТП5).
Выводы
1. В индукционном устройстве для термической
обработки сварных стыков рельсов использованы
индукторы с магнитопроводами и согласующие
трансформаторы, разработанные и изготовленные
в ИЭС. Индукторы отличаются конструкцией ин-
дуктирующего провода и расположением магни-
топроводов относительно элементов рельса.
2. В процессе испытания индукционного
устройства при частоте тока 2,4 кГц достигнуты
равномерное распределение температурного поля
в сечение рельса и отсутствие перегрева перьев
рельса. Нагрев зоны рельса шириной 50...55 мм
до температуры 50...910 С выполнен за время
140 с. Номинальная мощность источника питания
90 кВт. Следует отметить снижение времени на-
грева по сравнению с установками ИТТЗ-250/2,4
и УИН-001, которые применяются для термиче-
ской обработки сварных стыков рельсов в путе-
вых и цеховых условиях.
1. Генкин И. З. Термическая обработка стыков рельсов на
индукционных установках / И. З. Генкин // Автоматиче-
ская сварка. – 2003. – 9. – С. 41–44.
2. Термическая обработка рельсовой стали с использовани-
ем индукционного нагрева / Д. к. Нестеров, В. е. Сапо-
жков, Н. ф. левченко и др. // металловедение и терми-
ческая обработка металлов. – 1990. – . – С. 30–34.
3. Дифференцированная закалка сварных стыков рельсов /
В. А. Резанов, В. м. федин, А. В. Башлыков и др. //
Вестник ВНИИжТ. – 2013. – 2. – С. 2 –33.
4. федин В. м. Создание нового технологического обору-
дования для восстановления старогодных рельсов / В. м.
федин // Вестник ВНИИжТ. – 2005. – 4. – С. 22–25.
5. Слухоцкий А. е. Индукторы для индукционного нагре-
ва / А. е. Слухоцкий, С. Г. Рыскин. – л.: Энергия, 1974.
– 264 с.
6. Расчет индуктора с магнитопроводом для нагрева пло-
ских поверхностей / А. С. Письменный, е. А. Пантелей-
монов, А. С. Прокофьев и др. // Автоматическая сварка.
– 2000. – 11. – С. 39–43.
7. Пат. 109123 . мПк С 21 1/10. Индукционное устрой-
ство для термической обработки сварных стыков желез-
нодорожных рельсов / е. А. Пантелеймонов. – Опубл.
10.0 .2016 г., Бюл. 15.
Поступила в редакцию 04.06.2016
Рис. 4. Гистограмма температуры в точках сечения рельса за
время нагрева 140 с
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-147472 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:42:50Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Пантелеймонов, Е.А. Губатюк, Р.С. 2019-02-14T19:39:52Z 2019-02-14T19:39:52Z 2016 Индукционное устройство для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов / Е.А. Пантелеймонов, Р.С. Губатюк // Автоматическая сварка. — 2016. — № 10 (757). — С. 44-46. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2016.10.08 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147472 621.791:625.43.48 Рассмотрены особенности конструкции индукционного устройства для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов и приведены результаты его испытания. В устройстве использованы индукторы с магнитопроводами и согласующие трансформаторы, разработанные и изготовленные в ИЭС. Индукторы расположены друг против друга с боковых сторон рельса. Индуктирующий провод индуктора разделен на два параллельных проводника, которые повторяют форму поверхности рельса, охватывают часть поверхности катания, боковую грань головки, шейку и часть подошвы рельса с увеличенными воздушными зазорами в области шейки и перьев рельса. Магнитопроводы установлены над поверхностью катания головки, боковыми гранями головки, шейкой и нижней поверхностью подошвы рельса. Испытания индукционного устройства при частоте тока 2,4 кГц показали равномерное распределение температурного поля в сечение рельса и отсутствие перегрева перьев рельса. Нагрев зоны рельса шириной 50...55 мм до температуры 850...910 °С выполнен за время 140 с. Номинальная мощность источника питания 90 кВт. The paper studies the design peculiarities of induction device for heat treatment of welded joints of railway rails and gives the results of its testing. The device uses the inductors with magnetic cores and matching transformers, developed and manufactured at PWI. The inductors are located opposite one another from rail sides. Inductive wire of the inductor is divided for two parallel conductors, which follow the shape of rail surface, surround part of running surface, inner edge of rail head, rail web and part of rail flange with increased air gaps in area of rail web and blades. The magnetic cores are located over rail head running surface, inner edges of head, web and lower surface of rail flange. Testing of induction device at 2.4 kHz current frequency showed uniform distribution of temperature field in rail section and absence of overheating of rail blades. Heating of rail zone of 50–55 mm width to 850–910 °C temperature took 140 s. Nominal power of supply source is 90 kW. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Индукционное устройство для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов Induction device for heat treatment of railway rails welded butts Article published earlier |
| spellingShingle | Индукционное устройство для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов Пантелеймонов, Е.А. Губатюк, Р.С. Производственный раздел |
| title | Индукционное устройство для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов |
| title_alt | Induction device for heat treatment of railway rails welded butts |
| title_full | Индукционное устройство для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов |
| title_fullStr | Индукционное устройство для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов |
| title_full_unstemmed | Индукционное устройство для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов |
| title_short | Индукционное устройство для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов |
| title_sort | индукционное устройство для термической обработки сварных стыков железнодорожных рельсов |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147472 |
| work_keys_str_mv | AT panteleimonovea indukcionnoeustroistvodlâtermičeskoiobrabotkisvarnyhstykovželeznodorožnyhrelʹsov AT gubatûkrs indukcionnoeustroistvodlâtermičeskoiobrabotkisvarnyhstykovželeznodorožnyhrelʹsov AT panteleimonovea inductiondeviceforheattreatmentofrailwayrailsweldedbutts AT gubatûkrs inductiondeviceforheattreatmentofrailwayrailsweldedbutts |