一种快速预热系统技术方案

本发明专利技术涉及钢轨焊接领域，提供了一种快速预热系统，其包括基体，耐火模具，预热热流产生器，热流导管系统，所述耐火模具将所述基体待焊部位包围形成一内腔，所述基体至少可分为与所述预热热流产生器产生的热流直接接触的表面以及与所述热流不直接接触的表面，所述热流导管系统将与所述基体接触后排出所述内腔的热流输送到所述基体上靠近待焊接区但与热流不直接接触的基体表面上对其进行预热。本发明专利技术通过独特设计的热流导向系统，将单点加热转变为有序进行的多点加热，使钢轨各部分的预热趋于均匀地加速进行，有效缩短预热时间，防止气孔等与预热相关的缺陷的产生，拓展了钢轨铝热焊的安全适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种快速预热系统
本专利技术涉及钢轨焊接领域，具体地，涉及一种快速预热系统。
技术介绍
铁路普遍使用铝热焊在工地上将成段钢轨及道岔连接成无缝线路。钢轨铝热焊接是利用焊剂中的纯铝与氧化铁发生氧化还原反应产生熔化的铁水浇铸到两段钢轨之间的缝隙中施焊的。在现场施工中，需要人为调整的环节经常影响焊接质量。除了两侧钢轨对正和两侧砂模调整以外，两段钢轨预热的人为控制对焊接质量影响巨大，其作用在于消除砂模中残留湿气含量和提高钢轨及砂模的温度到适当范围。在熔化的铁水接触钢轨端头之前，钢轨的端面从轨头，轨腰，到轨底直至轨底角都必须加热到大致摄氏800-1000度范围。任何部位温度过高或过低都可能影响焊头金属的正常凝固过程，产生各种缺陷。两侧钢轨从端头到两侧钢轨基体纵深约一米处都应被均匀加热到摄氏37度以上以改善内应力的分布，防止开裂。这在寒冷风大环境中尤为重要。在现场作业中，这一切都需要靠人为操作单只预热枪，需在允许的最短时间完成。由于钢轨的特殊截面形状和目前普遍采用的单点轨顶预热方式，靠近预热枪头的粗大轨头部分容易过热，远离预热枪头的薄板轨底角部分容易预热不足，经常造成相关的焊接质量缺陷。单只预热枪自身不可能同时加热两侧钢轨端头和钢轨纵深，只能按次序先分别加热一侧钢轨纵深一段时间，再加热另一侧钢轨纵深(另一端开始冷却)，最后居中同时持续加热两侧钢轨端头到规定范围。在持续加热两侧钢轨端头过程中，现场宝贵的预热热源一次性通过钢轨端面即被引导远离钢轨。现行的即费时又费钱的传统预热方式沿用至今。
技术实现思路
技术问题为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种快速预热系统。技术方案根据本专利技术的一方面，提供了一种快速预热系统，所述快速预热系统包括待焊接基体，耐火模具，预热热流产生器，热流导管系统，所述耐火模具将所述待焊接基体的待焊部位包围形成一内腔，所述基体至少可分为与所述预热热流产生器产生的热流直接接触的表面以及与所述热流不直接接触的表面，所述热流导管系统将与所述基体接触后排出所述内腔的热流输送到所述基体上靠近待焊接区但与热流不直接接触的基体表面上对其进行预热。可选地，所述热流导管系统为金属导管或带耐火涂层的金属导管。可选地，所述热流导管系统为耐火导管。可选地，所述耐火导管位于所述耐火模具的外侧或者位于所述耐火模具的内部。可选地，所述基体为钢轨，所述耐火模具为砂模，所述预热热流产生器为预热枪。可选地，所述焊接为铝热焊接两段钢轨或铝热焊补钢轨凹陷的过程。可选地，所述基体上靠近待焊接区但与热流不直接接触的基体表面为内腔外的钢轨轨底以及钢轨基体。有益技术效果本专利技术通过独特设计的热流导向系统，将一次通过两侧钢轨端面的热流作为二次热源引向升温速度慢的钢轨轨底角部分和钢轨基体纵深，将单点加热转变为有序进行的多点加热，使钢轨各部分的预热趋于均匀地加速进行，有效缩短预热时间，防止气孔等与预热相关的缺陷的产生，拓展了钢轨铝热焊的安全适用范围。附图说明本专利技术更多的内涵和原理可以通过所附图示帮助理解。图中所示的单元部件不一定成比例，其意图在于图解本专利技术的原理。图1说明了传统的现场钢轨铝热焊的单点轨顶预热方式；图2说明了钢轨预热后的钢轨铝热焊接工艺；图3为图1所示的传统单点轨顶预热方式的俯视图；图4为图1所示的传统单点轨顶预热方式的侧视截面图；图5为根据本专利技术的带金属导管的实施例的俯视图；图6为根据本专利技术的带金属导管的实施例的侧视截面图；图7为根据本专利技术的加上侧模夹具后的带金属导管的实施例的侧视截面图；图8为根据本专利技术的加上侧模夹具后的带金属导管的实施例的主视图；图9为根据本专利技术的带正向耐火砖热流导管的实施例俯视图；图10为根据本专利技术的带正向耐火砖热流导管的实施例的侧视截面图；图11为图10的轮廓图；图12为另一个可供选择的带内置热流导管的宽体砂模的实施例的俯视图；图13为其它可供选择的带侧向耐火导管的砂模的实施例的俯视图。具体实施方式以下将结合附图1-13对本专利技术的具体实施例作进一步地详细介绍。图1说明了传统的现场钢轨铝热焊的单点轨顶预热方式，其中待焊接的两股钢轨1A都可分为轨头1AA，轨腰1AB，轨底1AC以及钢轨端面1AD四部分。两股钢轨之间存有轨缝1AE。标准焊缝宽度优选为25mm，宽焊缝有50mm，68mm，70mm几种。轨底两个末端被称为轨底角1AF。两块对等的砂模1D一前一后夹住轨缝1AE(图1中前面的砂模被拿走)。砂模1D由侧夹板1E保护和固定。砂模和钢轨的下方由底板1F和锁紧在钢轨轨底1AC上的底板夹具1G托住。两块对等的砂模1D与底板1F一起围住一内腔1DA。所有接缝由封箱泥(膏)或封箱砂密封。预热枪1B通过锁定在钢轨上的支架1C定位。枪头深入到内腔1DA中，并位于轨头1AA上方。施工现场钢轨的预热是通过氧气加丙烷或氧气加乙炔混合燃烧的加热火焰一次性通过钢轨接缝，以最高温度从主浇口贴轨顶喷入，通过轨腰后，再从轨底脚流入冒口喷出模具。由于混合燃气燃烧产生的热气流自上而下穿过轨缝1AE，该气流温度逐步下降，从而在钢轨端面1AD由上往下，在钢轨内部由端面向基体纵深，都产生温度梯度。图2说明了钢轨经过上述预热后，利用坩埚2Y产生熔化铁水浇铸到密封砂模包围的钢轨接缝内，从而形成焊头2Z的铝热焊接工艺。图3为图1所示的传统单点轨顶预热方式的俯视图。如图3所示，两块对等的砂模1D都设有冒口3D。吹入内腔1DA的预热气流，流经砂模与钢轨之间的空隙，最终经冒口3D垂直向上排出砂模1D，远离钢轨1A。气体直接排出后，其热量未能够得到有效的利用。优选地，在砂模两侧还提供有锁紧装置，该紧锁装置为侧夹板1T。图4为图1所示的传统单点轨顶预热方式的侧视截面图，其中箭头指示了传统预热工艺中预热气流在砂模1D中的流动情况，气流通过砂模与所述钢轨之间的空隙，例如轨头附近位置以及轨底与所述砂模之间的空隙，通过预设在砂模侧壁的管路，自下而上地从冒口3D排出。图5为根据本专利技术的带金属导管的实施例的俯视图，其中一对金属热流导管系统5K，每个金属热流导管系统5K由三通5KA和两个分流管5KB组成，三通5KA一端扣住冒口，优选地，所述冒口可带密封条，另两端分别接两个分流管5KB。分流管将一次排出热流导向轨底1AC靠近钢轨端面的部位。所述金属热流导管系统5K可使用包括普通碳钢，SiMo铸铁，SS304不锈钢或者其它适用材料制成。优选的，在金属管壁添加耐火材料镀层。图6为根据本专利技术的带金属导管的实施例的侧视截面图，其中实心箭头和空心箭头指示了装备了金属热流导管系统后的预热气流在砂模1D中和导流系统5K中的流动情况：预热气流由预热枪1B喷射到内腔1DA，再由冒口3D流入到三通5KA，而后流至两个分流管5KB，最后从导流管出口6K排出。所述导流管出口6K带有一定形状并与钢轨基体保持一定距离，使热流首先接触靠近焊缝的轨底角，然后沿钢轨基体纵深方向流出。需要声明的是，本专利技术涵盖任何合适的导流管和导流管出口的形状，而不仅限于上述实施例。图7为根据本专利技术的加上侧模夹具后的带金属导管的实施例的侧视截面图，其中预热气流在砂模1D中和导流系统5K中的流动情况与图6中的情形相同。图8为根据本专利技术的加上侧模夹具后的带金属导管的实施例的主视图，并且显示了热流由导流管出口6K排出时相对钢轨截面的位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速预热系统，其特征在于：所述快速预热系统包括待焊接基体，耐火模具，预热热流产生器，热流导管系统，所述耐火模具将所述待焊接基体的待焊部位包围形成一内腔，所述基体至少可分为与所述预热热流产生器产生的热流直接接触的表面以及与所述热流不直接接触的表面，所述热流导管系统将与所述基体接触后排出所述内腔的热流输送到所述基体上靠近待焊接区但与热流不直接接触的基体表面上对其进行预热。

【技术特征摘要】
1.一种快速预热系统，其特征在于：所述快速预热系统包括待焊接基体、耐火模具、预热热流产生器、热流导管系统，所述耐火模具将所述待焊接基体的待焊部位包围形成一内腔，所述待焊接基体至少可分为与所述预热热流产生器产生的热流直接接触的表面以及与所述热流不直接接触的表面，所述热流导管系统将与所述待焊接基体接触后排出所述内腔的热流输送到所述待焊接基体上靠近待焊接区但与热流不直接接触的基体表面上对其进行预热；其中，热流导管系统由三通和两个分流管组成，三通一端扣住冒口，所述冒口带密封条，另两端分别接两个分流管；分流管将一次排出热流导向轨底靠近钢轨端面的部位。2.根据权利要求1所述的快速预热系统，其特征在于：所述热流导管系统由金属导管或带耐火涂层的金属导管构成。3.根据权利要求1所述的快速预热系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：张雄飞，
类型：发明
国别省市：北京;11