小小焊缝的极致追求

　　项目简介：钢轨焊缝热处理直接关系到铁路运行的安全。“钢轨焊缝双频正火设备及工艺”项目利用中频原理和高频加热原理对金属进行加热，在加热过程中先采用较低频率的中频电流加热，然后再通过控制电路自动切换正火频率，进入到较高中频频率的加热，充分发挥高频率加热能达到加热表面和边角积聚的特征，从而使钢轨焊缝轨底角加热不均匀现象得到有效的改变，在很大程度上提高了钢轨焊缝的质量，提高了列车在“高速、密度、重载”线路上的安全系数。该项技术获得了国家科技进步二等奖。

　　铁路工务系统有一句话：“一个焊头关系一百条生命！”无缝线路的钢轨接头焊缝是线路质量的关键节点，一旦焊缝开裂，钢轨断轨，将会发生铁路重大安全事故。

　　随着铁路运载任务的加大，对钢轨接头焊缝的要求越来越高。“钢轨焊缝双频正火设备及工艺”项目负责人、呼和浩特铁路局焊轨段郭晋龙向记者介绍说，“我们铁路的运载能力在上世纪80年代是1000至2000吨，2000年左右的时候达到5000吨，现在更是达到1万吨。”十倍于过去的运载任务，再加上我国铁路客货混跑，密度也很大，因此结实安全的钢轨焊缝更成为铁路轨道至关重要的关键点。

　　我国最早对钢轨焊缝进行热处理采用火焰加热方法，这种方法在安全、热处理效果、监控以及操作等方面，存在较大的缺陷和安全隐患。科技进步后，中频电感应加热法取而代之，其使用大约900赫兹的频率，这一频率也是钢轨类产品进行其他热处理的常用频率，现在绝大多数焊轨生产厂家焊缝均采用这个频率进行加热。

　　但是因为钢轨的轨头、轨腰、轨底角这三个不同部位的承受力不同，因此他们对焊缝热处理的要求也不同。特别是轨底角，是焊缝缺陷的多发部位，强度韧性的要求最高，900赫兹频率的热处理不能完全满足轨底角的焊接要求。“就像我们做饭做夹生了，外头热得好，里头热不透。”郭晋龙说。虽然行业内针对这种情况，采取许多弥补措施，但效果都不是特别理想。

　　于是，从2000年开始郭晋龙便特别留心，着手解决这个难题。

　　郭晋龙开始了漫长的理论模型设计和反复的实验过程。他利用中频原理和高频加热原理对金属进行加热，考虑发挥低频加热能够深入钢材内部的特点，在加热过程中先采用较低频率的中频电流加热，当低频率电流加热到钢轨底角温度达到730℃时，通过控制电路自动切换正火频率，进入到较高中频频率的加热，充分发挥高频率加热能达到加热表面和边角积聚的特征，从而使钢轨焊缝轨底角加热不均匀现象得到有效的改变。使钢轨焊缝底角达到了800℃，钢轨头部温度达到880℃，而且温度范围可根据钢轨轨种不同任意可调。

　　通过多次试验调试，双频率控制中频感应电源柜终于在2005年取得初步成功。但当时还需手动，操作比较麻烦。后来，郭晋龙又在自动化上做研究，2007年该工艺实现了一键操作。并于当年获得了全国职工技术创新成果二等奖。

　　获了奖的双频正火技术在全路焊轨企业被推广开来。但大家用后的反馈信息是生产过程中有时会发生频率转换迟钝，加热温度会受影响，喷风冷却时间太长，影响生产效率。而且随着钢轨生产技术的进步，铁轨长度由25米延长至100米，这都给这项成果提出了更高的改进要求。针对相关技术问题，郭晋龙精益求精，进一步完善设备及工艺技术，从根本上彻底解决了钢轨焊缝正火温度不均匀、频率转换慢、喷风冷却时间长等问题。在很大程度上提高了钢轨焊缝的质量，提高了列车在“高速、密度、重载”线路上的安全系数，并获得了2010年度国家科技进步二等奖。

　　郭晋龙告诉记者，工人出身的他能得到国家级的科技奖励，他感到非常骄傲，但更让他有成就感的是他的技术给国家铁路运输贡献了一份力量，“即使自己投入、付出了很多，也在所不惜，不后悔。”

　　目前，铁路系统及包头钢铁公司等21条焊接生产线使用了这项技术，效果良好。同时，机械加工、模具热处理等领域也借鉴了该项技术。